Un compteur d’énergie triphasé Modbus mesure un circuit et publie ses mesures dans des registres qu’une passerelle, une GTB ou un système SCADA peut lire. Des centaines de modèles répondent à cette description, des sous-compteurs sur rail DIN aux analyseurs de réseau montés en façade de tableau. Cinq questions resserrent le choix : l’alimentation, le courant, la précision, l’interface et la table des registres. Ce guide les traite dans l’ordre, puis aborde la mise en service.
Ce que mesure un compteur Modbus triphasé
Un compteur triphasé type publie :
- la tension de chaque phase, entre phase et neutre et entre phases ;
- le courant de chaque phase et, sur certains modèles, le courant de neutre ;
- les puissances active, réactive et apparente, par phase et au total ;
- le facteur de puissance et la fréquence ;
- des compteurs d’énergie : énergie active en soutirage et en injection (kWh), et souvent l’énergie réactive (kvarh).
Beaucoup de compteurs publient aussi des valeurs de puissance moyenne appelée, la distorsion harmonique et des compteurs pour plusieurs tarifs. Une longue liste sur une fiche technique ne signifie pas que chaque valeur figure dans la table des registres. Vérifiez la table pour chaque valeur dont vous avez besoin.
Choisir selon l’alimentation
Système de câblage. Une alimentation quatre fils, trois phases et neutre (par exemple 230/400 V), exige trois éléments de mesure. Une alimentation trois fils sans neutre en exige deux. La plupart des compteurs acceptent les deux, et certains aussi un mode monophasé, choisi par un réglage. Le compteur doit correspondre aux tensions : vérifiez sur la fiche technique les plages entre phase et neutre et entre phases, ainsi que l’alimentation de l’électronique du compteur. Le guide de la mesure de puissance triphasée explique les éléments de mesure.
Courant. Un compteur à raccordement direct fait passer le courant de charge par ses bornes : il convient donc aux circuits jusqu’à son calibre. Les trois compteurs de la comparaison de compteurs à raccordement direct ont des calibres de 63 A, 65 A et 100 A. Au-delà, ou lorsque le circuit ne peut pas être déconnecté assez longtemps pour câbler le compteur en série, choisissez un compteur sur TC. Vérifiez quelle sortie de TC il accepte : 1 A, 5 A, 333 mV ou une entrée Rogowski. Le guide des compteurs sur TC explique le réglage du rapport, et le guide des TC ouvrants traite de la pose de TC sur un câble raccordé.
Production et stockage. Sur un circuit avec du photovoltaïque, une batterie ou un groupe électrogène, choisissez un compteur doté de registres d’énergie distincts pour le soutirage et l’injection, et notez sa convention de signe.
Précision et approbation
IEC 62053-21 définit les classes de précision 0,5, 1 et 2 pour les compteurs d’énergie active. IEC 62053-22 définit les classes plus strictes 0,1S, 0,2S et 0,5S pour les compteurs alimentés par transformateurs. La classe 1 convient à la plupart des suivis énergétiques. La classe 0,5S convient aux gros départs, au rapprochement avec un compteur du distributeur et à la mesure et vérification.
Pour un compteur sur TC, la classe ne s’applique qu’au compteur. Les TC ajoutent leur propre erreur, maximale à faible courant. Le guide de choix des TC montre comment les dimensionner et choisir leur classe.
Un compteur utilisé pour facturer des locataires doit aussi être d’un modèle approuvé. Dans l’UE, l’annexe V de la directive sur les instruments de mesure (MI-003) définit les classes A, B et C et ne couvre que le compteur. Une classe de précision sur une fiche technique n’est pas une approbation. Demandez le certificat pour la référence de commande exacte, comme l’explique le guide du sous-comptage.
Modbus RTU ou Modbus TCP
| Compteur Modbus RTU | Compteur Modbus TCP | |
|---|---|---|
| Interface | Bornes RS-485 | Port Ethernet |
| Câblage | Un bus en paire torsadée, chaîné d’un compteur à l’autre, terminé aux deux extrémités | Un câble réseau vers un commutateur pour chaque compteur |
| Réglages | Adresse 1 à 247, débit en bauds, parité, bits d’arrêt | Adresse IP, port 502, identifiant d’unité |
| Qui peut le lire | Un seul maître par bus | Plusieurs clients, dans la limite de connexions du compteur |
| Convient à | Des compteurs dans un même tableau, ou un bus existant | Des tableaux desservis par un réseau administré |
La table des registres et les codes de fonction sont les mêmes dans les deux cas. Le guide Modbus TCP ou RTU compare les trames, et le guide du câblage RS-485 traite de la terminaison, de la polarisation et du câble. Pour que plusieurs systèmes lisent des compteurs RTU par le réseau, une passerelle Modbus RTU vers TCP se place devant le bus. Certaines familles de compteurs existent dans les deux versions : l’Eastron SDM630-Modbus dispose du RS-485 et le SDM630-TCP d’un port Ethernet.
Lire la table des registres
La table des registres du modèle et du firmware exacts indique, pour chaque valeur :
- le code de fonction : 03 pour les registres de maintien ou 04 pour les registres d’entrée ;
- l’adresse, dans la notation du manuel (30001, 40001 ou un numéro commençant à zéro) ;
- le type de données : entier de 16 ou 32 bits, ou flottant IEEE 754 de 32 bits ;
- l’ordre des mots des valeurs de 32 bits : lequel des deux registres vient en premier ;
- la mise à l’échelle et l’unité : par exemple des kWh, ou des Wh avec un multiplicateur.
Sur l’Eastron SDM630, par exemple, l’énergie active soutirée est un flottant de 32 bits dans les registres d’entrée 30073 et 30074, lus avec le code de fonction 04. La référence de type 30001 correspond à l’adresse 72 dans la requête :
Si les deux registres renvoient 4640 E666, mot de poids fort en premier, la valeur est de 12 345,6 kWh :
Un index en float32 perd de la résolution à mesure qu’il augmente : au-delà de 100 000 kWh, sa résolution est d’environ 0,01 kWh, et au-delà de 10 millions de kWh d’environ 1 kWh. Lorsqu’un compteur propose aussi un index d’énergie en entier de 32 ou 64 bits, préférez-le pour la facturation et le rapprochement. Le guide des tables de registres traite de l’ordre des mots, de la mise à l’échelle et des vérifications propres à chaque type de données.
Mettre le compteur en service
- Réglez le mode de câblage (triphasé quatre fils, triphasé trois fils ou monophasé) selon le circuit.
- Sur un compteur sur TC, réglez le primaire et le secondaire des TC, et notez-les.
- Réglez l’adresse Modbus, le débit en bauds et la parité, ou l’adresse IP et l’identifiant d’unité, d’après le plan d’adressage du site.
- Lisez par Modbus une valeur que le compteur affiche, comme la tension L1. Comparez la valeur et sa mise à l’échelle avec l’afficheur.
- Vérifiez chaque phase en charge : kW positifs pour une charge en soutirage, facteur de puissance plausible et courant dans la tolérance d’une pince ampèremétrique.
- Chargez le reste de la table des registres, puis lisez deux fois les compteurs d’énergie, à un intervalle connu, et vérifiez que la différence correspond à la puissance moyenne.
Le guide de mise en service Modbus RS-485 donne la séquence complète et les enregistrements à conserver, et le guide de dépannage Modbus traite des délais d’attente et des codes d’exception.
Lire des compteurs Modbus triphasés avec Edge
Edge sur le Gateway ZGW-20 lit les compteurs Modbus TCP du réseau du site et les compteurs Modbus RTU sur un port série, ou par une interface Modbus ZMB montée à côté du compteur, qui transmet les registres par maillage Zigbee : aucun câble de données ne revient jusqu’au Gateway. Les pages des appareils SDM630-Modbus, SDM630MCT, Carlo Gavazzi EM24 et Siemens SENTRON PAC2200 proposent chacune un modèle de départ en lecture seule, avec les adresses de registres, les types de données et l’ordre des mots déjà réglés.
Pour essayer avec un compteur avant d’acheter un Gateway, un Raspberry Pi configuré avec System Manager exécute Edge avec un appareil Modbus de 32 registres au plus sous licence gratuite, avec tous les outils de tableaux de bord, d’analyse et d’alerte. Le Pi fonctionne sur une carte microSD : utilisez-le pour évaluer, pas pour un site critique. Voir évaluer Edge sur un Raspberry Pi.
Questions fréquentes
Qu’est-ce qu’un compteur d’énergie Modbus ?
Un compteur d’électricité doté d’une interface Modbus, généralement RS-485 pour Modbus RTU ou Ethernet pour Modbus TCP. Il mesure la tension, le courant, la puissance et l’énergie, et publie chaque valeur dans des registres qu’une passerelle, une GTB ou un système SCADA peut lire.
Faut-il un compteur triphasé sur une alimentation triphasée ?
Pour mesurer tout le circuit, oui. Un compteur triphasé mesure le courant et la tension de chaque phase et additionne les puissances des trois phases : il reste donc juste quand la charge est déséquilibrée. Un compteur monophasé posé sur une phase d’un circuit triphasé ne mesure que cette phase.
Faut-il choisir un compteur Modbus RTU ou Modbus TCP ?
Modbus RTU convient aux compteurs d’un ou deux tableaux, ou aux compteurs ajoutés à un bus RS-485 existant. Modbus TCP convient aux tableaux déjà desservis par un réseau administré, et aux sites où plusieurs systèmes doivent lire le même compteur. Les tables de registres et les codes de fonction sont les mêmes ; seul le transport diffère.
Quel registre contient le total en kWh ?
Cela dépend du modèle : utilisez la table des registres du compteur et du firmware exacts. Sur l’Eastron SDM630, par exemple, l’énergie active soutirée est un flottant de 32 bits dans les registres d’entrée 30073 et 30074, soit l’adresse 72 dans la requête.