Modbus : fonctionnement du protocole de communication

Modbus : un protocole de communication ouvert

Véritable succès auprès des industriels et aujourd’hui chez les constructeurs immobiliers qui concrétisent des projets de bâtiments intelligents (smart buildings), le Modbus doit en premier lieu sa popularité à son ouverture ainsi qu’à sa simplicité et sa fiabilité.

Bien que créé par Modicon, actuellement branche du géant Schneider Electric, ce protocole de communication n’est pas fermé par une licence propriétaire (open source). Il peut donc être utilisé gratuitement par tous les acteurs. Malgré le développement de nouveaux protocoles, de nombreuses installations privilégient le Modbus. Il est ainsi plus facile de s’équiper.

Un protocole apprécié pour sa simplicité et sa fiabilité

En plus de son accès sans contrainte, le protocole Modbus est simple à mettre en place. Il s’agit d’un système filaire qui repose sur le modèle maître/esclave (Modbus RTU) ou sur le modèle client/serveur (Modbus TCP).

Le fonctionnement filaire du Modbus et la maîtrise des connectivités par les différents acteurs facilitent la mise en place et la configuration d’un système automatisé de grande dimension. De plus, le dialogue entre les dispositifs enregistre de très faibles taux d’erreurs. C’est pour cela qu’il est plébiscité dans la mise en place des unités automatisées.

Comment fonctionne le protocole de communication Modbus

On distingue trois types de protocoles Modbus.

Le Modbus RTU

Dans un système de communication Modbus RTU, les appareils sont connectés au moniteur de contrôle par des câbles série. Dans la majorité des cas, c’est la norme RS-485 qui est utilisée. On distingue également les normes RS-232 et RS-422. Le succès du RS-485 s’appuie sur la distance maximale de connexion, jusqu’à 1200 mètres contre seulement 15 mètres pour le RS-232.

Le Modbus RTU fonctionne sur une architecture maître/esclave. En clair, un seul maître est connecté à l’ensemble du réseau. Celui-ci est connecté à plusieurs esclaves. Seul le maître a la possibilité d’envoyer des requêtes sous format binaire. Un maître peut se connecter jusqu’à 247 équipements esclaves.

Typiquement, le maître est concentrateur et les esclaves des capteurs, des contrôleurs logiques ou encore des compteurs.

Le Modbus TCP/IP

Le Modbus TCP est similaire au Modbus RTU, avec cette différence notable qu’il utilise une architecture TCP/IP, c’est-à-dire un modèle client-serveur. Dans ce cas, l’infrastructure se compose d’un client et de plusieurs serveurs. Comparé à un système RTU, c’est le client qui assume le rôle de maître et les esclaves seront les serveurs.

L’architecture Modbus TCP/IP peut s’appuyer sur l’infrastructure Ethernet existante et les différents terminaux sont identifiés par une adresse IP. De nombreuses unités d’entrée-sortie compatibles sont d’ailleurs équipées d’une interface RJ45.

Le Modbus ASCII

Le protocole de communication Modbus ASCII est similaire à l’architecture série RTU. La grande différence se situe au niveau du format des messages. En effet, au lieu de messages binaires, ceux-ci sont envoyés au format hexadécimal. Le seul réel avantage de ce mode de transmission-réception est la facilité de lecture des paquets. Par contre, le délai d’envoi ou de réception est plus long puisque les paquets sont plus imposants.

Avec le développement de firmwares de qualité et d’interfaces de gestion sous format web par les constructeurs de modules, l’utilisation du Modbus ASCII devient marginale.

Le Modbus pour faciliter la supervision automatisée des bâtiments intelligents

Le Modbus s’intègre facilement au contrôle de gestion automatisée d’un bâtiment intelligent, du fait qu’elle ne mobilise pas de grandes ressources en ROM (mémoire de stockage) ni en RAM (mémoire vive). Il s’appuie en effet sur une technologie héritée des années 80, à l’époque où ces éléments étaient particulièrement coûteux. Aujourd’hui, le protocole de communication permet toujours de maîtriser les coûts de configuration et d’installation des systèmes automatisés pour la gestion des bâtiments intelligents.

Le protocole Modbus peut être affecté à différentes fonctions, comme le contrôle de la température à l’intérieur du bâtiment, mais aussi le suivi des consommations énergétiques. En fonction des données communiquées par les capteurs, la ventilation, les volets motorisés ou la climatisation seront automatiquement ajustés via des actionneurs ou des automates.

Au final, le protocole Modbus est une solution intelligente dédiée au contrôle du bâtiment qui permet d’améliorer le confort des occupants tout en réduisant significativement la facture énergétique. De plus, chaque esclave Modbus pouvant envoyer des codes d’erreur, il est alors facile de détecter les éléments défaillants. Plus simplement, le Modbus permet d’installer un compteur intelligent d’eau, d’électricité ou de gaz. En plus de communiquer directement les valeurs à un superviseur, ce type d’appareil permet de signaler les coupures et les défaillances sans aucune intervention humaine.

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Les réponses à vos questions sur le protocole Modbus