Bus de terrain :
Le MODBUS de la barrière de
télépéage
TPPage 1/4 Problématique
Dans le cadre d’une charte de qualité ISO9001 la société SYMPACT souhaite vérifier chaque barrière en fin de chaîne de production afin de s’assurer d’un fonctionnement optimum.
Pour cela, elle doit effectuer la validation de la communication, de la prise en main à distance de la barrière et de l’information véhiculée sur le MODBUS entre l’ordinateur distant et la barrière chargée de gérer le flux de véhicules sur l’autoroute .
Mise en situation
La barrière et son environnement :
Pour optimiser la maintenance de ses autoroutes et garantir aux usagers sécurité et fluidité du trafic, une société d’autoroute doit mettre l’ensemble de ses stations de péage en réseau.
La fluidité du réseau routier et la sécurité des usagers sont les préoccupations constantes de cette société d’autoroute.
Elles dépendent, entre autres, de la disponibilité de l’énergie électrique nécessaire aux diverses fonctionnalités (accès, péage, éclairage, téléphonie, signalétique…), de la fiabilité des
équipements et de la réactivité correctrice en cas de dysfonctionnement de ces derniers.
C’est pourquoi, pour répondre au besoin des nombreux véhicules journaliers empruntant ses autoroutes, cette société met en place une infrastructure automatisée de gestion et de contrôle des péages et du trafic capable d’être opérationnelle 24 h/24. C’est pourquoi les gares de péages sont, de plu en plus, reliés en réseau et supervisées à partir d’un poste central.
Configuration de la barrière
Fonction de la passerelle MOXA
Elle assure la communication entre le PC et la barrière. Lorsque la liaison est établie l'ordinateur dialogue avec la passerelle en utilisant le protocole
MODBUS/TCP sur la liaison Ethernet. La passerelle transmet ce dialogue au variateur de vitesse en utilisant le protocole MODBUS
S si Le MODBUS de la barrière de télépéage TP
Page 2/4 Procédure :
- Démarrer/Tous les programmes/Kit Ethernet Sympact/NET-Sym Kit Ethernet barrière SYMPACT
- Onglet mettre en réseau
- L’adresse IP de la passerelle MOXA est 172.20.80.11.
Travail demandé
Q1. A l’aide des informations ci-dessus, donner la fonction de la passerelle MOXA ?
Q2. La barrière peut-elle être commandée à distance par un autre PC que celui utilisé actuellement ?
Q3. Quels sont les avantages de la connexion de la barrière au réseau local par rapport à une liaison directe ?
Communication MODBUS entre le pc et le variateur ATV31
Présentation du protocole de communication MODBUS entre le PC et le variateur ATV31
Le protocole Modbus est un protocole de dialogue basé sur une structure hiérarchisée entre un maître et plusieurs esclaves. Une liaison multipoints (RS-485) relie maître et esclaves.
Deux types de dialogue sont alors possibles :
- le maître parle à un esclave et attend sa réponse,
- le maître parle à l'ensemble des esclaves, sans attente de réponse (diffusion générale).
Il ne peut y avoir sur la ligne qu'un seul équipement en train d'émettre. Aucun esclave ne peut envoyer un message sans une demande préalable du maître. Le dialogue entre les esclaves est impossible.
Le maître envoie un message constitué de la façon suivante (TRAME MODBUS) : - le maître parle à un esclave et attend sa réponse,
- Adresse de l'esclave concerné, pour établir la liaison avec lui, - instruction,
- donnée,
- contrôle, calculé sur l'ensemble du message et destiné à assurer l'intégrité de l'échange.
L'esclave répond par un message du même type. L'adresse de l'esclave est un numéro compris entre 1 et 31 codé en hexadécimal sur 1 octet. Le numéro 0 indique que tous les esclaves sont concernés (diffusion générale). L'instruction (fonction MODBUS) est codée sur
S si Le MODBUS de la barrière de télépéage TP
Page 3/4 1 octet. Par exemple, le code 03 envoyé vers un ATV31, correspond à une demande de lecture de N mots.
Exemple de trame MODBUS : Demande de lecture par le maître (PC) du mot W450 (consigne de fréquence FrH) sur l'ATV31 de la barrière (esclave N°1) :
01 03 01 C2 00 01
N°Esclave Instruction de lecture de N mots
450 est converti en hexadécimal
1 mot
Envoi et réception de trames MODBUS entre le PC et le variateur ATV31
- Sélectionner le menu « Envoyer et recevoir des trames MODBUS/TCP ».
- Connectez-vous u variateur.
Q4. Envoyer une demande de lecture du mot W450 (consigne de fréquence) sur l'ATV-28 de la barrière (esclave N°1). Relever la trame réceptionnée :
01 03
N°Esclave Instruction de lecture de N mots
Nombre d’octets lus
Consigne de fréquence x 0.1Hz
(codé en héxa)
Q5. Convertir la consigne de fréquence en base 10 et comparer à la valeur appliquée précédemment.
Pour commander directement la montée ou la descente de la barrière, il faut écrire une valeur particulière dans le registre de commande "DRIVECOM" de l'ATV-28. Ce registre est constitué de 16 bits.
On donne la définition de deux bits spécifiques du registre :
- le bit 11 commande le sens de rotation du moteur : 0 sens normal (ici montée), 1 inversion de sens.
- le bit 14 commande l'arrêt rapide du moteur lorsqu'il est à 1.
Q6. Compléter dans le tableau suivant l'état du bit 14 et du bit 11 pour obtenir les différentes commandes puis convertir l'information en héxadécimal :
Dans l'onglet Mots usuels variateur ATV31, relever l'adresse du registre DRIVECOM :
- en décimal : - en hexadécimal :
S si Le MODBUS de la barrière de télépéage TP
Page 4/4 Noter le code de l'instruction pour écrire un mot dans l'ATV31 :
Q7. Ecrire et envoyer la trame pour commander la descente de la barrière : 01
N°Esclave Instruction d’écriture d’un mot
Registre de commande (codé en héxa)
Action : Descendre
Q8. Ecrire et envoyer la trame pour commander la montée de la barrière : 01
N°Esclave Instruction d’écriture d’un mot
Registre de commande (codé en héxa)
Action : Monter
Q9. Ecrire et envoyer la trame pour commander l'arrêt de la barrière : 01
N°Esclave Instruction d’écriture d’un mot
Registre de commande (codé en héxa)
Action : Arrêter
Certains des registres de l'ATV31 sont situés à des adresses successives. En particulier le registre dans lequel est envoyé la consigne de fréquence LFR est juste après le registre de commande. Il est donc possible d'accéder à ces registres simultanément en utilisant une instruction d'écriture de 2 mots.
Q10. Noter le code de l'instruction pour écrire N mots dans l'ATV31.
Q11. Calculer la valeur à charger dans le registre LFR pour avoir une fréquence de pilotage de 10Hz :
Q12. Ecrire et envoyer la trame pour commander la descente de la barrière avec une fréquence de pilotage de 10Hz :
01
N°Esclave Instruction d’écriture de Nmots
Adresse du 1er mot (registre de commande)
Nombre de mots
Nombre d’octets
Action descendre
Fréquence 10Hz
Q13. Est-il possible de piloter ou de réaliser la maintenance de la barrière à distance ? Le réseau Ethernet répond il aux attentes de la société autoroutière ?
