Vérificateur de terminaison et de polarisation RS-485

Vérifiez où placer les résistances de terminaison et de polarisation sur un réseau Modbus RS-485, en câblage deux ou quatre fils.

Modbus et liaisons série Mis à jour Gratuit, sans inscription

Valeurs d’exemple
Câblage
Configuration
Conducteur commun de signal
Résistances installées

Comptez toutes les terminaisons activées, y compris celles intégrées aux appareils

RS-485 à deux fils

Vérifications de câblage réussies

  • Conforme: TerminaisonsUne à chaque extrémité de la paire2 sur 2
  • Conforme: PolarisationÀ un seul point du bus1 point
  • Conforme: Commun de signalUn conducteur commun accompagne les lignes de données

Ces vérifications suivent le guide Modbus sur ligne série. Les manuels des appareils précisent si la terminaison et la polarisation sont intégrées ou commutables.

Méthode de calcul

2-wire trunk two end terminations4-wire trunk two terminations per balanced pairPolarization one location when required

Le câblage correspond au guide Modbus sur ligne série : une terminaison à chaque extrémité de la paire et une polarisation en un point au maximum.

Conseil : De nombreux compteurs sont livrés avec leur terminaison activée. Sur un bus de dix compteurs, ne gardez activée que celle de l’appareil situé à l’extrémité éloignée.

Comprendre la terminaison et la polarisation RS-485

Un bus Modbus RS-485 demande une résistance de terminaison à chaque extrémité du tronc et nulle part ailleurs, une polarisation en un seul point au maximum et un conducteur commun longeant la paire. Si l’une de ces règles est enfreinte, on observe souvent des erreurs CRC et des délais d’expiration qui varient avec le trafic, la longueur du câble ou le nombre d’appareils interrogés. Sur site, plusieurs compteurs livrés avec leur terminaison activée sont une cause fréquente.

Le vérificateur compare le bus au Modbus over Serial Line Specification and Implementation Guide V1.02 (Modbus Organization, 2006), appelé « le guide » ci-dessous.

Terminaison

Deux fils : 2 terminaisons ; quatre fils : 2 par paire, 4 au total

Une terminaison adapte l’extrémité du câble à son impédance caractéristique : le signal y est absorbé au lieu de se réfléchir dans la ligne. Le guide en place une près de chaque extrémité du tronc, n’en admet pas plus de deux sur une paire et n’en place jamais sur une dérivation. Utilisez une résistance de 150 Ω, 0,5 W, ou de 120 Ω (0,25 W) en série avec 1 nF (10 V minimum) lorsque la paire est aussi polarisée.

Polarisation

Un point au maximum ; rappel à 5 V sur D1, rappel au commun sur D0, 450 à 650 Ω chacun

Lorsqu’aucun émetteur n’est actif, la paire flotte et le bruit peut ressembler à un bit de départ. Si un appareil exige un état de repos défini, une seule paire de résistances suffit pour tout le bus, généralement au maître. La polarisation de tous les autres appareils doit être désactivée. Le guide autorise 32 appareils sur un bus sans répéteur, soit 4 de moins si le bus est polarisé.

Conducteur commun

D0, D1 et commun

Pour Modbus deux fils, le guide définit trois circuits : D0, D1 et commun. Celui-ci maintient chaque émetteur-récepteur dans la plage de mode commun EIA-485, de −7 V à +12 V. Sans lui, la différence de potentiel de terre entre deux tableaux peut placer un récepteur hors plage. Raccordez le commun à la terre de protection en un seul point, généralement au maître. Une liaison à chaque tableau ferait circuler le courant d’une boucle de terre.

Le guide limite le tronc à 1 000 m à 9 600 bit/s avec un câble AWG 26 ou plus gros, et réduit cette longueur de moitié lorsqu’un câble à quatre fils sert de bus à deux fils. Un câble de catégorie 5 convient jusqu’à 600 m. Chaque dérivation doit mesurer moins de 20 m ; sur une prise à n dérivations, chacune est limitée à 40 m ÷ n. Des troncs plus longs, des débits plus élevés ou davantage d’appareils restent possibles avec des câbles et émetteurs-récepteurs appropriés, mais exigent une étude du réseau, pas seulement une liste de contrôle.

Exemples de câblage RS-485

Dix compteurs avec toutes les terminaisons activées

Dix compteurs d’énergie partagent une paire ; chacun a sa terminaison de 120 Ω activée. Dix résistances de 120 Ω en parallèle donnent 12 Ω sur la ligne. Les pilotes EIA-485 sont spécifiés pour une charge de 54 Ω : la tension différentielle s’effondre et les réponses échouent de façon intermittente. La polarisation et le commun sont corrects ; un point est donc à corriger. Désactivez la terminaison de neuf compteurs et gardez celle du compteur à l’extrémité éloignée du tronc. Terminez l’extrémité proche au maître.

RS-485 à deux fils 1 point à corriger Ouvrir dans le calculateur

Un bus à quatre fils polarisé en deux points

Un bus à quatre fils comprend deux paires, l’une du maître vers les appareils et l’autre en retour. Chaque paire demande une terminaison à ses deux extrémités : quatre en tout. Ce bus en a une sur chaque paire côté maître, tandis que la polarisation est activée au maître et sur un compteur. Deux points sont à corriger : il manque les deux terminaisons éloignées et un point de polarisation est de trop. Terminez les deux paires au bout éloigné et désactivez la polarisation du compteur.

RS-485 à quatre fils 2 points à corriger Ouvrir dans le calculateur

Un bus à deux fils correctement câblé

Une terminaison à chaque extrémité de la paire, une polarisation au maître seulement et un conducteur commun dans le câble : les trois vérifications passent. Si le bus signale encore des erreurs, contrôlez ensuite la polarité de chaque appareil, puis le type de câble et les longueurs de dérivation.

RS-485 à deux fils Vérifications de câblage réussies Ouvrir dans le calculateur

Nombre de terminaisons nécessaires sur un bus RS-485

Résultat du vérificateur selon le nombre de terminaisons activées sur un bus à deux ou quatre fils.

Terminaisons installéesDeux filsQuatre fils
02 terminaisons manquantes4 terminaisons manquantes
11 terminaison manquante3 terminaisons manquantes
2Conforme2 terminaisons manquantes
31 terminaison de trop1 terminaison manquante
42 terminaisons de tropConforme
64 terminaisons de trop2 terminaisons de trop

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Questions sur Terminaison et polarisation RS-485

Un bus RS-485 court a-t-il besoin de terminaison ?

Un bus court fonctionne souvent sans terminaison, car les réflexions s’atténuent avant que le récepteur échantillonne le bit. Le guide en prescrit néanmoins une à chaque extrémité. Deux terminaisons de 150 Ω sur un bus polarisé par des résistances de 650 Ω tirent environ 3,6 mA de l’alimentation 5 V et laissent environ 0,27 V sur la paire au repos, au-dessus du seuil de réception EIA-485 de 200 mV. Une terminaison de 120 Ω en série avec 1 nF ne tire aucun courant continu.

Où placer les terminaisons ?

Aux deux extrémités physiques du câble troncal. Ce ne sont pas toujours le maître et l’adresse la plus élevée. Un maître au milieu du parcours n’a pas besoin de terminaison ; les appareils aux deux bouts du câble, si. Retracez le câble avant de positionner les commutateurs et ne terminez jamais une dérivation.

Pourquoi une polarisation excessive pose-t-elle problème ?

Le guide compte un point de polarisation comme la charge de 4 appareils. Trois compteurs avec leur polarisation activée occupent donc environ 12 des 32 charges d’appareil disponibles sur le bus. Les pilotes fournissent alors une tension différentielle moindre et les appareils les plus éloignés cessent généralement de répondre en premier.

Faut-il 120 Ω ou 150 Ω ?

Les deux sont admis. Le guide indique 150 Ω, 0,5 W pour une résistance seule, ou 120 Ω en série avec 1 nF lorsque la paire est aussi polarisée. Le condensateur bloque le courant de polarisation dans la terminaison, afin de maintenir la tension de repos nettement au-dessus du seuil de réception. Un câble de données à paire torsadée présente généralement environ 120 Ω ; la plupart des compteurs à terminaison intégrée utilisent 120 Ω. Suivez le manuel de l’appareil.

Pourquoi un appareil ne répond-il pas alors que les autres répondent ?

Une polarité inversée en est une cause fréquente. Le guide nomme les lignes D0 et D1 : D0 correspond à A selon EIA-485, D1 à B, et D1 est plus positive au repos. Plusieurs fabricants marquent au contraire A sur la ligne positive ; un raccordement A sur A peut donc inverser les fils. Un appareil inversé ne répond pas tandis que les autres fonctionnent. Permutez ses deux fils et indiquez D0 et D1 sur les plans.

Limites de ce résultat

  • Cet outil ne dimensionne pas les résistances et ne remplace pas les instructions des fabricants.
  • La longueur des dérivations, les répéteurs, l’isolation, la mise à la terre et la protection contre les surtensions exigent une étude distincte.
  • Réussir ces vérifications ne prouve pas l’absence d’erreurs sur le bus ; contrôlez les compteurs d’erreurs lors de la mise en service.

Mesurer en continu

Un ZMB lit les appareils Modbus RTU sur sa propre ligne RS-485 courte et transmet les registres sur le maillage sans fil. Aucun long tronc ne doit ainsi rejoindre le tableau. La version Industrial du Gateway ZGW-20 accepte une carte E/S avec port RS-485 pour raccorder directement des appareils Modbus.

Guides associés

Sources

  1. Modbus Serial Line Protocol and Implementation Guide (s’ouvre dans un nouvel onglet) (PDF) Modbus Organization, V1.02, 2006-12-20