X Chapitre 1 2 3 4 Présentation générale Sommaire général Page 3 1.1 Les coupleurs TSX SCM 4 1.2 Les transmissions, rappels et définitions 7 Caractéristiques des adaptateurs 2.1 Adaptateur SCA 1 (RS 232 C-6 signaux) 2.2 Adaptateur SCA 2 (boucle de courant) 2.3 Adaptateur SCA 3 (RS 232 Modem) 2.4 Adaptateur SCA 4 (RS 422 A/RS 485) 2.5 Adaptateur SCA 5 (RS 232 C-2 signaux) 2.6 Adaptateur SCA 6 13 Mise en oeuvre du matériel 3.1 Choix de l'emplacement et détrompage 33 Spécifications 4.1 Caractéristiques éléctriques des adaptateurs 4.2 Consommations des modules 37 14 17 22 24 29 31 34 38 40 1 2 X Présentation générale Présentation générale Sous-chapitre 1.1 Les coupleurs TSX SCM 1.1-1 Description 1.1-2 Présentation physique 1.1-3 Structure matérielle 1.2 Les transmissions, rappels et définitions 1.2-1 1.2-2 1.2-3 1.2-4 1.2-5 Transmission parallèle Transmission série asynchone Liaison RS 232 C Liaison RS 422 A / RS 485 Liaison boucle de courant 1 Chapitre 1 Page 4 4 5 6 7 7 7 9 11 12 3 1.1 Les coupleurs TSX SCM 1.1-1 Description Les coupleurs TSX SCM sont des modules intelligents intégrant deux liaisons séries asynchrones, pouvant être utilisés sur les automates TSX 47-20/30, TSX 67 et TSX 87. Ils permettent de réaliser les fonctions de dialogue et de communication entre les automates et leur environnement : • périphériques usuels : imprimante, écran-clavier, terminal d’atelier ..., • liaisons inter-automates, • liaisons vers calculateur de supervision ou de gestion de production. Fonctions Le coupleur TSX SCM comporte deux liaisons séries asynchrones totalement indépendantes et programmables en vitesse, format de transmission et mode de fonctionnement. Chaque liaison possède une voie émission et une voie réception. Les échanges complets de chaîne de caractères sont entièrement gérés par le coupleur. Seule l’initialisation de ces échanges nécessite d’être programmée dans l’unité centrale de l’automate. Les différents adaptateurs de ligne prévus permettent de réaliser des transmissions suivant les standards les plus usuels : • RS 232 C simplifié • RS 232 C - 6 signaux • RS 232 Modem • RS 422 A / RS 485, point à point et multipoint • Boucle de courant 20 mA, point à point et multipoint • Bus industriel UNI-TELWAY, RS485. Confort d’utilisation Le coupleur TSX SCM équipé de ses adaptateurs intègre les alimentations de la ligne ainsi que les dispositifs d’adaptation de celle-ci. Le mode de configuration ainsi que les fonctions logicielles associées sont performants et simples à programmer. Sécurité d'emploi La plupart des adaptateurs isolent galvaniquement la ligne des tensions internes de l’automate et intègrent un réseau de mise à la terre apportant une protection efficace aux parasites industriels. Le coupleur et ses connecteurs de raccordement sont embrochables et débrochables sous tension. 4 1 Présentation générale 1.1-2 Présentation physique Le coupleur TSX SCM se présente sous la forme d’un module au format simple pouvant être inséré dans un emplacement réservé aux coupleurs intelligents d’un automate modulaire TSX 47-20/30, TSX 67, TSX 87. Ce module se compose des éléments suivants : 1 Un boîtier métallique protégeant mécaniquement les circuits électroniques et assurant une protection contre les parasites rayonnants. 2 Deux voyants de visualisation : voyant vert OK (module sous tension en état de fonctionnement) voyant rouge F (défaut module) 3 Deux étiquettes encliquetées portant respectivement le numéro de l’adaptateur de ligne monté sur chacune des voies. 4 Deux connecteurs femelles subminiature type D à 25 broches. 1 2 F X SCM TS OK 3 2 3 Ch0 5 4 Ch1 5 5 Deux étiquettes vierges laissées à la libre disposition de l’utilisateur. La face arrière du module est équipée de dispositifs de détrompage : • détrompage mécanique standard permettant de supprimer tout risque d’erreur lors de la mise en place ou de l’échange d’un module, • détrompage mécanique optionnel permettant à l’utilisateur de distinguer les modules de même type mais ayant une configuration matérielle ou logicielle différente : adaptateurs de ligne différents, ou bien paramètres d’exploitation non identiques. 5 1.1-3 Structure matérielle Le synoptique ci-après décrit la structure matérielle TSX SCM 2. µP logique de contrôle BUS complet interface Bus mémoire partagée RAM UART adaptateur de ligne Voie 1 UART adaptateur de ligne Voie 0 interface bus interne REPROM Les échanges entre l’Unité Centrale de l’automate et le coupleur TSX SCM s’effectuent sur le bus complet par l’intermédiaire d’une mémoire partagée. Les informations correspondant aux fonctions logicielles devant être exécutées par le coupleur TSX SCM sont chargées dans la mémoire partagée par le processeur de l’automate. Ces commandes s’effectuent en programmation par l’envoi de requêtes utilisant le bloc texte. Elles sont prises en compte par le microprocesseur du coupleur (µP 8031) qui se charge alors d’assurer leur exécution. En fin de traitement d’une requête, celui-ci fournit également dans la mémoire partagée un compte rendu d’exécution directement accessible au programme utilisateur. Auto-tests Lors de chaque mise sous tension le microprocesseur du coupleur TSX SCM déroule une séquence préalable d’auto-tests des mémoires RAM, REPROM, des circuits logiques ainsi que des UART de chaque voie par rebouclage de l’émission sur la réception. Les adaptateurs de ligne ne sont pas inclus dans ce test. Un auto-test de fond des mémoires est également déroulé en permanence sans perturber le fonctionnement du module. Les anomalies de fonctionnement sont visualisées en face avant et signalées au processeur de l’automate. 6 Présentation générale 1.2 1 Les transmissions, rappels et définitions 1.2-1 Transmission parallèle Les données en sortie des organes de traitement de l’information sont présentées généralement sous forme de mots de «n» bits. La transmission parallèle consiste à émettre simultanément ces «n» bits d’information et nécessite par conséquent une ligne de transmission de «n» fils appelée bus, associée à des fils de contrôle et de commande. Ce mode de transmission permet d’atteindre des débits élevées (1 M octets par seconde) sur une distance réduite (20 mètres maxi). Il est utilisé principalement dans l’instrumentation : standard IEEE-488, ou dans les liaisons pour imprimantes : interface Centronics. Transmettre des données en parallèle à des distances supérieures à quelques mètres entraîne une dépense importante compte tenu du nombre de fils de transmission et de la nécessité d’employer des répéteurs pour garantir l’intégrité des signaux véhiculés. Appareil 1 Appareil 2 BUS Appareil 3 Appareil 4 8 lignes adresses commandes données Lignes de gestion Lignes du bus de gestion des transferts de données 1.2-2 Transmission série asynchrone En environnement industriel on préfère utiliser la transmission série asynchrone plus simple à mettre en oeuvre et moins coûteuse. La ligne ne comporte qu’un fil : les éléments binaires d’informations (bits) d’un mot ou caractère sont alors envoyés successivement les uns après les autres (sérialisation) au rythme d’un signal d’horloge. Le récepteur effectue l’opération inverse : transformation série/parallèle à partir de son horloge ayant la même fréquence que celle de l’émetteur. Détection du front descendant Bit d'envoi "START" Détection du bit d'envoi DONNEES (entre 5 et 8 bits) Bit de parité (éventuel) Bit d'arrêt "STOP" (1; 1,5; ou 2 bits) 7 La synchronisation des deux horloges est assurée à chaque caractère qui est encadré d’un élément de départ : bit START, et de 1 ou 2 éléments arrêt : bit STOP. La transmission est dite asynchrone car l’intervalle de temps entre 2 caractères complets (bits START et STOP inclus) peut être quelconque. Liaison point à point Cette liaison est la plus simple quel’on puisse B A trouver puisqu’elle ne comporte que deux stations. Suivant les besoins et les possibilités offertes par le support physique de la ligne, une liaison de ce type peut être exploitée dans les 3 modes suivants : • Transmission unidirectionnelle (ou simplex) : La station A est toujours émettrice. A La station B est toujours réceptrice. B • Transmission bidirectionnelle à l’alternat (ou half-duplex) : Chacune des deux stations peut être émettrice ou réceptrice mais pas simultanément. La A ou liaison ne fonctionne que dans un sens à un instant donné. • Transmission bidirectionnelle simultanée (ou full-duplex) : Les deux stations sont simultanément émettrices et réceptrices. C et B D Liaison multipoint Lorsque plusieurs stations doivent être connectées à un équipement central, il est possible de les y relier par autant de liaisons point à point indépendantes. Cependant cette solution devient rapidement onéreuse surtout si les distances sont importantes. On utilise alors une liaison multipoint. A B C D Dans cette configuration les informations émises par le central A sont reçues simultanément par toutes les stations connectées. En revanche à un instant donné seule l’une des stations B, C ou D peut transmettre des données vers le central. Ceci implique qu’une procédure spéciale devra être mise en oeuvre pour ordonner les échanges d’informations. 8 Présentation générale 1 1.2-3 Liaison RS 232 C Description L'appellation de cette liaison provient du standard RS 232 C défini par l’EIA (Electronic Industries Association). Elle est parfois désignée sous le nom V24 car presque semblable aux avis V24 et V28 émis par le CCITT (Comité Consultatif International de Télégraphie et Téléphonie). Pratiquement la liaison RS 232 C est une interface de tension définie pour les transmissions séries aussi bien asynchrones que synchrones. Elle comporte 2 lignes de transmission des données : une pour chaque sens, ainsi qu’un ensemble de lignes de contrôle et de commandes nécessaires à l’établissement d’un canal de communication. Toutes ces lignes sont référencées par rapport à un fil commun (terre de signalisation ou retour commun). Caractéristiques électriques principales La liaison RS 232 C est définie pour une longueur maximum de 15 mètres et un débit au plus égal à 20 Kbps. Tension de sortie à vide Tension de sortie en charge Niveaux de transition Impédance du récepteur Vitesse de variation du signal Pour les lignes de données : • tension > 0 = bit à 0 logique • tension < 0 = bit à 1 logique Pour les signaux de service : • tension > 0 = état VRAI • tension < 0 = état FAUX ± 25 volts maxi 5 à 15 volts (polarités positive et négative) ± 3 volts 3 à 7 kΩ 30 V/µs maxi +15V +5V -5V -15V Tension en circuit fermé Les caractéristiques de connexion de la RS 232 C sont équivalentes à la norme ISO 2110 définissant un connecteur à 25 broches ainsi que leur affectation. 9 Caractéristiques fonctionnelles La liste des principaux signaux est donnée dans le tableau ci-après. Les autres broches (d’utilisation peu fréquente) sont affectées principalement aux bases de temps nécessaires en transmission synchrone, ainsi qu’à une voie secondaire pour supervision de la liaison. Broche Appellation Appellation Sens usuelle française Désignation 1 PG TP Terre de protection 2 TXD ED Emission de données 3 RXD RD Réception de données 4 RTS DPE Demande pour émettre 5 CTS PAE Prêt à émettre 6 DSR PDP Poste de données prêt 7 SG TS Terre de signalisation ou retour commun 8 CD DS Détection porteuse 20 DTR CDP 22 RI IA 23 DSRS SDB Connexion du poste de données Indicateur d’appel Sélection du débit binaire • les signaux RI, DSR, DTR sont utilisés pour l’établissement et la rupture du circuit lorsque la ligne n’est pas affectée en permanence à la liaison, • les signaux RTS, CTS, DP servent à initialiser la transmission, • le signal DSRS est utilisé pour sélecter un débit binaire parmi deux quand ce choix est offert par le modem. Utilisation La liaison RS 232 C est certainement le standard le plus utilisé actuellement. Sa complexité relative est liée à la grande variété des cas d’exploitation qu’elle peut traiter : transmissions synchrones et asynchrones, appel manuel ou automatique, etc... Bien que prévue à l’origine pour le transport de l’information à travers un canal de télécommunication, elle est fréquemment utilisée pour réaliser des connexions entre divers appareils en local. Les principaux signaux de service destinés à piloter un modem sont alors utilisés pour le contrôle d’état et la commande de périphériques tels qu’une imprimante par exemple. 10 1 Présentation générale 1.2-4 Liaison RS 422 A/RS 485 Description Ce standard diffère fondamentalement de la liaison RS 232 C car il définit un mode de transmission différentiel. Chaque signal de données est véhiculé sur 2 fils et n’est pas référencé par rapport à une masse, mais présenté comme un signal différentiel aux sorties du transmetteur et aux entrées du récepteur. Le standard RS 485 est une extension du standard RS 422 A plus connu permettant des liaisons multipoint aussi bien que point à point. ligne L’emploi d’un dispositif de terminaison (résisA tance Rt) est préconisé afin de boucler la ligne sur son impédance caractéristique. Ce montage permet de minimiser le bruit et les réB flexions assurant ainsi une meilleure qualité de transmission. Généralement le bouclage transmetteur est effectué à une extrémité de la ligne. terminaison A' Rt B' récepteur Caractéristiques électriques principales • transmetteur Tension de sortie circuit ouvert : 6 volts > Vo > - 6 volts Tension de sortie bouclé sur 100 Ω : I Vt I > 2 volts et à I Vo/2 I Vo 100Ω Vt Polarité inversée suivant les 2 états binaires • récepteur Le récepteur est caractérisé pour assurer la discrimination des 2 états binaires lorsque les signaux différentiels appliqués à ses entrées ont une amplitude comprise entre 200 mV et 6 Volts. Il peut supporter un signal différentiel maximum de + 12 Volts. Caractéristiques dynamiques Moyennant l’emploi de câble à paires torsadées de section supérieure à 0,2 mm2 et de dispositif de terminaison de ligne, les performances de la liaison RS 422 A autorisent des débits de 100 K bits/s pour une longueur de 1000 mètres. En pratique l’utilisation de ce standard à des débits plus faibles (10 K bits/s) permet de mettre en oeuvre des liaisons de quelques kilomètres. Les caractéristiques électriques de la liaison RS 422 A / RS 485 (mode différentiel, courant élevé) qui offrent des qualités de transmission et une bonne immunité aux perturbations, en font un standard de plus en plus employé. Les transmetteurs peuvent être mis en état «haute impédance» grâce à une commande associée, ce qui permet leur utilisation en configuration multipoint. 11 1.2-5 Liaison boucle de courant Description La liaison par boucle de courant 20 mA est sans doute la plus ancienne des liaisons séries issue de la communication avec un télé-imprimeur et n’a jamais fait l’objet d’une normalisation. Elle se compose de deux boucles, une pour l’émission l’autre pour la réception, parcourues ou non par un courant de 20 mA obtenu à partir d’une source de tension. (E) station A (R) paire émission + G - paire réception (R) station B (E) La station est dite active quand elle fournit l’énergie nécessaire au transport de l’information, passive dans le cas contraire. L'absence de courant dans une boucle correspond à : • 1 bit START, • 1 bit donnée à 0 logique. Lorsqu'il circule un courant de 20 mA cela correspond à : • 1 bit STOP, • 1 bit donnée à 1 logique, • la ligne au repos. 20 mA 0 mA ligne au repos stop données start Performances La vitesse de transmission que l’on peut atteindre avec ce type de liaison devient rapidement limitée par la longueur et la section du câble utilisé. La boucle de courant permet un débit de 600 bits/s jusqu’à 3 km environ, des débits plus rapides (9600 bits/s) n’autorisent qu’une longueur maximum de quelques centaines de mètres. En pratique, la liaison boucle de courant, par sa simplicité de mise en oeuvre, trouve de nombreuses applications lorsqu’un débit de quelques milliers de bits par seconde est suffisant et quand les données à émettre présentent un caractère non systématique (cas d’un dialogue opérateur par exemple). 12 X Caractéristiques des adaptateurs Caractéristiques des adaptateurs Sous-chapitre 2.1 Adaptateur SCA 1 (RS 232 C-6 signaux) 2.1-1 Description 2.1-2 Raccordements 2.1-3 Précautions d'emploi 2.2 Adaptateur SCA 2 (boucle de courant) 2.2-1 2.2-2 2.2-3 2.2-4 2.2-5 Description Raccordements en point à point Raccordements en multipoint Performances dynamiques Précautions d'emploi 2.3 Adaptateur SCA 3 (RS 232 modem) 2.3-1 Description 2.3-2 Raccordement 2.3-3 Précautions d'emploi 2.4 Adaptateur SCA 4 (RS 422 A/RS 485) 2.4-1 2.4-2 2.4-3 2.4-4 2.4-5 Description Raccordements en point à point Raccordements en multipoint Performances dynamiques Précautions d'emploi 2.5 Adaptateur SCA 5 (RS 232 C-2signaux) 2.5-1 Description 2.5-2 Raccordement 2.5-3 Précautions d'emploi 2.6 Adaptateur SCA 6 2.6-1 Description 2.6-2 Raccordements 2 Chapitre 2 Page 14 14 15 16 17 17 18 19 20 21 22 22 23 23 24 24 25 26 27 28 29 29 30 30 31 31 32 13 2.1 Adaptateur SCA 1 (RS 232 C - 6 signaux) 2.1-1 Description Cet adaptateur est une version du standard RS 232 C comportant les 6 signaux les plus usuels qui permettent soit d’effectuer la commande et le contrôle de périphériques, soit de piloter un modem pour ligne louée ou ligne commutée gérée par celui-ci. Tous les signaux sont isolés de la logique interne du module TSX SCM par un étage à base d’opto-coupleurs. L’alimentation de la ligne + 12 Volts est intégrée dans l’adaptateur et isolée des tensions de l’automate. Schéma de principe simplifié -12 V +12 V TXD (2) RTS (4) vers UART Isolement par optocoupleur +12 V DTR (20) CTS (5) CD (8) RXD (3) +12 V alimentation DC 0V DC -12 V -12 V SG (7) PG (1) 14 2 Caractéristiques des adaptateurs • Le signal RXD est rappelé au - 12 Volts (position ligne au repos) dans l’éventualité d’une non utilisation de la ligne de réception. • Les signaux CTS et CD sont rappelés au + 12 Volts (état VRAI) afin de ne pas bloquer la réception lorsqu’ils ne sont pas utilisés. • Le 0 Volt (isolé de l’automate) est relié à la masse métallique du coupleur par l’intermédiaire d’un réseau RC de type parallèle afin d’éviter à la partie isolée de rester «flottante». 2.1-2 Raccordements Liaison vers un modem Pour ligne louée ou commutée gérée par le modem adaptateur SCA 1 1 2 3 4 5 6 7 8 modem 1 2 3 4 5 6 7 8 20 20 22 23 22 23 Nota : Lors de l’utilisation de câble blindé la liaison 1 1 est généralement assurée par le blindage de celui-ci. Liaison vers un périphérique adaptateur SCA 1 1 2 3 4 5 6 7 8 20 22 23 périphérique 1 2 3 4 5 6 7 8 20 22 23 15 Les signaux de service de la liaison RS 232 C sont utilisés dans cette application pour le contrôle d’état et la commande du périphérique. L’affectation de ces signaux présente des divergences suivant le périphérique utilisé : l’utilisateur consultera la notice de celui-ci pour réaliser sa liaison. 2.1-3 Précautions d’emploi Bien qu’isolée de la logique interne du coupleur, cette liaison comme toute liaison RS 232 C n’utilise pas une ligne adaptée et est sensible à toutes formes d’interférences électromagnétiques. La susceptibilité au bruit et à la diaphonie est proportionnelle à la longueur du câble et aux perturbations environnantes. Bien que spécifiée pour une utilisation sur 15 mètres maximum avec un débit de 20 Kbps, de nombreuses applications fonctionnant à des vitesses de transmission plus faibles peuvent employer des câbles de longueur supérieure (quelques dizaines de mètres). Dans tous les cas, il est recommandé de prendre les précautions d’usage : • • • • 16 utilisation de câble blindé, séparation de celui-ci des chemins de câbles de contrôle et puissance, raccordement du blindage sur la terre de protection aux deux extrémités, ne jamais laisser «flottant» un conducteur non utilisé : le raccorder au 0 Volt. Caractéristiques des adaptateurs 2.2 2 Adaptateur SCA 2 (boucle de courant) 2.2-1 Description Cet adaptateur comporte : • une sortie boucle de courant point à point 20 mA, • une sortie boucle de courant multipoint 320 mA (16 stations maximum), • une entrée boucle de courant 20 mA. Toutes ces fonctions sont entièrement isolées de la logique interne du module par un étage à base d’opto-coupleurs. • En point à point les boucles d’émission et de réception peuvent être actives ou passives : l’adaptateur intègre en effet une alimentation 24 Volts isolée. • En multipoint une alimentation externe est nécessaire pour fournir l’énergie à l’ensemble des stations. Schéma de principe simplifié (16) alimentation externe (25) + alimentation externe +24 V isolé EMI Isolement par optocoupleur REC limiteur 20 mA 0 V isolé +24 V isolé PSR limiteur 20 mA 0 V isolé (14) + émission multipoints (10) + émission mono-point (9) - alimentation ext. ou int. (11) + réception (13) (12) - réception DC DC (1) terre de protection En point à point La circulation d’un courant de 20 mA dans une boucle correspond à un bit de STOP, à un bit de donnée à l’état 1 logique, ou à la ligne au repos. L’absence de courant correspond à un bit START ou à un bit de donnée à l’état 0 logique. En multipoint La logique est l’inverse de la précédente. Cette inversion de logique est effectuée par l’adaptateur. 17 En revanche le circuit de réception étant unique, il est nécessaire de sélecter la logique suivant l’utilisation de l’adaptateur : point à point ou multipoint. Cette sélection est accessible à l’utilisateur par programmation : positionnement du signal PSR (Phase du Signal de Réception). Se reporter au manuel de programmation du coupleur. 2.2-2 Raccordements en point à point Récepteur passif adaptateur SCA 2 récepteur 24 V isolé 25 RI 11 12 RI 10 0 V isolé 9 blindage 1 Récepteur actif adaptateur SCA 2 récepteur +V 24 V isolé 25 RI 11 12 RI 10 0 V isolé 9 blindage -V 1 Nota : Les dispositifs de limitation de courant symbolisés par Rl au niveau du récepteur ne sont pas indispensables, ceux-ci étant inclus dans l’adaptateur SCA 2. 18 Caractéristiques des adaptateurs 2 2.2-3 Raccordements en multipoint Raccordement entre «n» automates (Maître fixe désigné par câblage) Dans ce type de raccordement, le maître émet vers l’ensemble des esclaves, chaque esclave émet uniquement vers le maître. Le circuit d’émission du maître nécessite une alimentation externe de 24 Volts et peut piloter au maximum 16 stations esclaves. 24 V + - Alimentation externe Schéma 1 16 16 16 14 14 14 11 11 11 12 9 1 Maître 12 12 9 9 1 1 Esclave1 blindage Esclave 2 Raccordement entre "n" automates (Maître à fixer par le logiciel d’application) Ce montage est entièrement symétrique puisque chaque station émet sur toutes les autres et sur elle-même. A la différence du précédent le choix de la station maître n’est pas imposé par le câblage. 24 V + - Schéma 2 16 16 16 14 14 14 11 11 11 12 9 1 Station 1 12 12 9 9 1 1 Station 2 blindage Station 3 Le circuit d’émission de l’adaptateur SCA 2 permet d’interconnecter 16 stations au maximum dans cette configuration. 19 2.2-4 Performances dynamiques Le débit d’une liaison par boucle de courant est limité par la section et la longueur du câble utilisé. L’utilisateur se reportera aux deux diagrammes donnés ci-après pour apprécier les performances pouvant être obtenues dans son application. Point à point Ces courbes sont données pour un câble deux paires blindées (émission dans une paire, réception dans l’autre) respectant toutes les précautions d’usage (voir ciaprès). Vitesse en Kbps câble 1 mm2, 4500 m max 20 câble 0,64 mm2, 2500 m max 15 câble 0,34 mm2, 1300 m max 10 5 0 200 500 1000 2000 3000 4000 5000 Longueur de la ligne en mètres Multipoint L’abaque ci-contre est donnée pour un câble blindé dont la section des conducteurs est de 0,34 mm2. Le raccordement ayant été réalisé suivant le schéma 2 indiqué cicontre. L’emploi de conducteurs de section supérieure améliore la qualité des signaux transmis. Nombre de stations connectées 16 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 19200 bps 4800 bps 2400 bps 1200 bps 600 bps 100 20 9600 bps 500 1000 1500 Longueur de la ligne en mètres 2 Caractéristiques des adaptateurs Les performances d’une liaison multipoint sont accrues quand le nombre de stations connectées est élevé. La ligne se trouve en effet plus chargée, ce qui améliore la qualité du signal transmis. Lorsque le raccordement est effectué suivant le schéma 2 donné ci-avant, le nombre de stations peut être augmenté artificiellement (dans la limite de 16 stations maximum) en chargeant la ligne à l’une de ses extrémités. Ceci peut être effectué en soudant une résistance entre les broches 11 et 12 du connecteur mâle. La valeur de la résistance R simulant la charge de «N» stations est déterminée par la formule : U R en kΩ U = tension de l’alimentation externe en Volts N = nombre de stations à simuler R= N x 20 Exemple : Une installation comporte physiquement 6 stations raccordées en multipoint suivant le schéma 2, avec une alimentation externe de 24 Volts. Les performances de la ligne seront celles de 10 stations en simulant la charge de 4 stations supplémentaires par une résistance : 24 R= = 0,3 kΩ 4 x 20 2.2-5 Précautions d'emploi Choix de l'alimentation externe La source d’alimentation externe requise pour une liaison multipoint doit avoir une tension comprise entre 19 et 30 Volts (ondulation incluse), et pouvoir débiter un courant de N fois 27 mA. N = nombre d’esclaves dans le schéma 1 = nombre total de stations dans le schéma 2 Recommandations de câblage • utilisation de câble blindé avec paires torsadées (une pour chaque boucle). • éviter le couplage avec d’autres câbles en utilisant un chemin séparé, • raccordement des blindages à la terre de protection (broche 1), • assurer la continuité du blindage sur toute la ligne, • raccorder tous les conducteurs non utilisés au potentiel de référence 0 Volt (broche 9). 21 2.3 Adaptateur SCA 3 (RS 232 modem) 2.3-1 Description Cet adaptateur comporte tous les signaux nécessaires pour réaliser la connexion automatique d’un modem asynchrone sur réseau commuté. Les circuits d’interface ainsi que les alimentations + 12 Volts de la ligne et des signaux de service ne sont pas isolés. Cet adaptateur n'est proposé que sur la voie 1 du coupleur TSX SCM. Schéma de principe simplifié -12 V +12 V TXD (2) RTS (4) DTR (20) DSRS (23) vers UART RXD (3) CTS (5) DSR (6) CD (8) RI (22) +12 V -12 V 0V alimentation -12 V SG (7) PG (1) Tous les signaux d’entrée sont rappelés au - 12 Volts par des résistances, ce qui correspond au niveau inactif. Il est donc impératif qu’ils soient tous connectés sur le modem pour assurer un fonctionnement correct : l’utilisateur se reportera à la notice de celui-ci. 22 2 Caractéristiques des adaptateurs Circuits pour l’établissement ou la rupture de la connexion. RI Indication d’appel Une sonnerie ou signal d’appel a été détectée sur la ligne par le modem. DTR Connecter le modem sur la ligne DSR Poste de données prêt Indique que le modem est effectivement relié à la ligne. Circuits pour l’initialisation d’une transmission RTS Demande pour émettre Force le modem à se mettre en position émission et à transmettre la por teuse CTS Prêt à émettre Indique que le modem est prêt à transmettre des données. Circuits utilisés au cours de la transmission RXD Réception des données TXD Emission des données CD Détection de la porteuse Ce signal permet de superviser le déroulement normal de la transmission. Autre circuit DSRS Sélection de débit binaire Est utilisé pour commander le débit binaire du modem (1 parmi 2) lorsque celui-ci offre ce choix. 2.3-2 Raccordement modem adaptateur SCA 3 1 2 3 4 5 6 7 8 blindage 20 1 2 3 4 5 6 7 8 20 22 23 22 23 câble TSX CBM 010 (1 mètre) ou TSX CBM 030 (3 mètres) 2.3-3 Précautions d’emploi Cet adaptateur n’assure pas l’isolement de la ligne du reste de la logique. Il est conçu pour réaliser une liaison courte (quelques mètres) avec un modem. L’utilisation d’un câble blindé est recommandée, les précautions d’usage seront prises sur son cheminement afin d’éviter toutes perturbations parasites. 23 2.4 Adaptateur SCA 4 (RS 422 A/RS 485) 2.4-1 Description Cet adaptateur comporte un circuit d’émission et un circuit de réception de signaux différentiels conformes aux standards RS 422 A et RS 485. Il permet de réaliser une liaison point à point RS 422 A, ou une liaison multipoint RS 485 grâce à son circuit d’émission qui a la possibilité d’être validé ou non. Toutes ces fonctions sont isolées de la logique interne du module par un étage à base d’opto-coupleurs. L’alimentation de la ligne, incluse dans l’adaptateur, est isolée des tensions internes de l’automate. Les résistances nécessaires à l’adaptation de la ligne sont également intégrées. Schéma de principe simplifié EMI VE REC Isolement par optocoupleurs 100 Ω +5 V DC DC 0V 100 Ω A2 (10) A1 (23) B1 (21) B2 (8) R2 (11) R1 (12) A' (15) B' (18) B' (19) PN (7) PP(4) 0V (9) PG (1) Pour un bit de donnée à 1 logique, un bit de STOP ou la ligne au repos, la sortie A est positive par rapport à B. Inversement, pour un bit de donnée à 0 logique ou un bit START. 24 Caractéristiques des adaptateurs 2 2.4-2 Raccordements en point à point Raccordement "4 fils" RS 422 adaptateur SCA 4 10 adaptateur SCA 4 RS 422 15 23 8 18 19 21 4 12 9 7 9 blindage 10 23 15 21 8 18 19 7 4 12 1 1 Ce type de montage comporte en pratique 2 lignes indépendantes : chacune d’elles est adaptée par une résistance de 100 Ω à l’entrée des récepteurs. Les deux émetteurs peuvent être validés en permanence. Raccordement "4 fils" RS 485 La liaison RS 485 s'obtient en effectuant les liaisons 4-10 et 7-8 (polarisation des lignes de transmission des émetteurs). Raccordement "2 fils" RS 422 adaptateur SCA 4 10 VE adaptateur SCA 4 RS 422 10 23 8 23 8 21 4 21 7 7 blindage VE 4 15 15 18 19 18 19 11 11 9 9 1 1 Ce montage ne comporte qu’une seule ligne adaptée à ses deux extrémités par une résistance de 200 Ω aux entrées des récepteurs. Raccordement "2 fils" RS 485 La liaison RS 485 s'obtient en effectuant les liaisons 4-10 et 7-8 (polarisation des lignes de transmission des émetteurs). 25 Nota important : Il est impératif de relier les potentiels de référence 0 Volt (broche 9) de chaque adaptateur afin d’éviter les tensions de mode commun qui peuvent être importantes. Une paire supplémentaire du câble a été utilisée à cet effet sur les deux exemples de raccordement donnés ci-avant. 2.4-3 Raccordements en multipoint Principe de raccordement "4 fils" (Maître fixé par câblage) 100 Ω 100 Ω Potentiel de référence 0V Esclave 1 Maître Esclave "n" Chacune des lignes nécessite d’être adaptée par résistance de 100 Ω à son extrémité. Le maître émet vers l’ensemble des esclaves, chaque esclave émet uniquement vers le maître. A un instant donné seul 1 esclave au maximum doit être validé et émettre. Nombre maximum de stations = 32. Raccordement "4 fils" RS 422 adaptateur SCA 4 adaptateur SCA 4 10 23 8 7 9 15 18 19 12 1 Maître 26 15 15 18 19 18 19 12 21 4 100 Ω adaptateur SCA 4 blindage 12 9 9 10 10 23 23 21 8 21 8 7 7 4 4 1 Esclave 1 blindage 1 Esclave "n" 100 Ω 2 Caractéristiques des adaptateurs Principe de raccordement "2 fils" (Maître fixé par logiciel) 200 Ω 200 Ω Potentiel de référence 0V Station 1 Station 2 Station "n" La ligne est adaptée par une résistance de 200 Ω à chacune de ses deux extrémités (résistance équivalente de 100 Ω). Chacune des stations émet vers toutes les autres et sur elle-même. A un instant donné une seule station au maximum peut avoir son émetteur validé et émettre. Nombre maximum de stations = 16. Dans les deux types de montage ci-avant les potentiels de référence (0 Volt) de chaque adaptateur doivent impérativement être reliés pour éviter les tensions de mode commun qui peuvent être importantes. 2.4-4 Performances dynamiques Limitation en vitesse Cette courbe donne la vitesse de transmission maximum pouvant être obtenue en fonction de la longueur totale de la ligne. Elle s’applique aux liaisons point à point ou multipoint et suppose l’utilisation : • de câble blindé à paires torsadées, • de conducteurs de section supérieure ou égale à 0,22 mm2. Vitesse en Kbps 19,2 9,6 4,8 1000 2000 3000 4000 5000 Longueur totale de la ligne en mètres 27 Choix de la section des conducteurs 0,93 Ces courbes définissent la longueur maximum entre 2 stations (point à point ou multipoint en fonction de la section du câble 0,6 utilisé. Elles ne s’appliquent que pour 0,34 une ligne adaptée suivant les raccordements préconisés ci- 0,22 avant. Section en mm2 1 2 1000 2000 3000 4000 5000 Longueur max. entre 2 stations en mètres 1 : Longueur maximale pour respecter un affaiblissement inférieur à 6dB suivant la norme. A utiliser pour liaison entre un adaptateur SCA 4 et un appareil équipé d’une RS 422 A / RS 485. 2 : Longueur maximale assurant un fonctionnement correct entre 2 adaptateurs SCA 4. 2.4-5 Précautions d'emploi • Utilisation de câble blindé à paires torsadées (une pour chaque boucle). • Raccordement du blindage à la terre de protection (broche 1) de tous les adaptateurs. • Assurer la continuité du blindage sur toute la ligne. • Réaliser un cheminement de la ligne évitant le couplage avec d’autres câbles. • Relier impérativement les potentiels de référence 0 Volt (broche 9). • Ne pas laisser de conducteurs "flottants" dans le câble : les relier au 0 Volt (broche 9). Dans un montage multipoint, le débrochage d’un connecteur d’une station n’entraîne pas de disfonctionnement des autres stations à condition de ne pas utiliser les résistances d’adaptation internes : celles-ci doivent être rapportées extérieurement et soudées directement dans le connecteur mâle. 28 2 Caractéristiques des adaptateurs 2.5 Adaptateur SCA 5 (RS 232 C - 2 signaux) 2.5-1 Description Cet adaptateur est une version simplifiée du standard RS 232 C, ne comportant que les signaux émission et réception de données. Le transmetteur et le récepteur sont isolés de la logique interne du module par un étage à base d’opto-coupleurs. L’alimentation de la ligne en + 12 Volts est intégrée dans l’adaptateur et isolée des tensions internes de l’automate. Schéma de principe simplifié -12 V +12 V TXD (2) vers UART Isolement par optocoupleur RXD (3) +12 V alimentation DC 0V DC -12 V -12 V SG (7) PG (1) Le signal RXD est rappelé au - 12 Volts (ligne au repos) dans l’éventualité d’une non utilisation de la ligne réception. Le 0 Volt isolé est relié à la masse métallique du coupleur par l’intermédiaire d’un réseau RC de type parallèle afin d’éviter à la partie isolée de rester «flottante». 29 2.5-2 Raccordement Liaison locale vers une console de visualisation. périphérique adaptateur SCA 5 1 2 3 4 5 6 7 8 liaisons parfois nécessaires sur certains périphériques 20 1 2 3 4 5 6 7 8 22 23 20 22 23 2.5-3 Précautions d’emploi Dans tous les cas, il est recommandé de prendre les précautions d’usage : • utilisation de câble blindé, • séparation de celui-ci des chemins de câbles de contrôle et puissance, • raccordement du blindage sur la terre de protection aux deux extrémités, • ne jamais laisser «flottant» un conducteur non utilisé : le raccorder au 0 Volt. 30 2 Caractéristiques des adaptateurs 2.6 Adaptateur SCA 6 (RS 485 UNI-TELWAY) 2.6-1 Description Cet adaptateur permet la compatibilité UNI-TELWAY. Il est monté sur la voie 1 des modules. Il comporte • un circuit d'émission et un circuit de réception de signaux différentiels conformes au standard RS 485, • la polarisation de ligne, • un réseau RC connectable ou non d'adaptation fin de ligne. Schéma de principe simplifié +5 V Traitement codage et démarrage par défaut vers µP TSX SCM N0 (15) N1 (3) N2 (16) N3 (4) N4 (17) PAR (5) STD (18) Commun (6) D(A) (22) D(A) (23) EMI VE REC Isolement par optocoupleur D(B) (12) RC (11) +5 V DC 0V DC 0V 0VL (25) 0VL (13) PG (1) 31 2.6-2 Raccordement Brochage du connecteur (voie 1) PG (terre de protection) NC N1 (poids 2 code de station) N3 (poids 8 code de station) PAR (parité code de station) COMMUN (pour code de station de ligne) NC NC NC NC RC (RC d'adaptation de ligne) D(A) (donnée ligne) 0VL (commun ligne) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 NC N0 (poids 1 code station) 2 (poids 4 code station) N4 (poids 16 code station) STD (configuration par défaut) NC NC NC D(B) (donnée ligne) D(B) (donnée ligne) NC 0VL (commun ligne) Les différents raccordements de cet adaptateur au bus UNI-TELWAY sont développés dans les manuels UNI-TELWAY • TSX D24004F : Manuel de Référence (Chapître 2.1) • TSX D24005F : TSX SCM 21.6 (Chapître 2.1) 32 X Mise en oeuvre du matériel Mise en oeuvre du matériel Sous-chapitre 3.1 Choix de l'emplacement et détrompage 3.1-1 3.1-2 3.1-3 3.1-4 Implantations possibles des coupleurs Détrompage Repérage Raccordements 3 Chapitre 3 Page 34 34 34 35 35 33 3.1 Choix de l’emplacement et détrompage 3.1-1 Implantations possibles des coupleurs Les coupleurs TSX SCM 2 peuvent être implantés conformément au tableau cidessous : Configuration automate Emplacement dans base automate Nombre de coupleurs maximum autorisé dans configuration TSX 47-20 0à3 2 TSX 47 300 TSX 67 200 TSX 87 300 0à7 5 0à7 1 TSX P47 410 TSX P47 420 TSX/TPMX 47 420 0à7 4 TSX/TPMX 64 4.0 0à7 16 TSX/TPMX 87 4.0 0à7 32 TSX/TPMX 107 4.0 0à7 56 TSX RCE/RCF 860 0à7 - TSX RKN 5 0à4 - TSX RKN 8 0à7 - Extension d'ES locale ou à distance Restriction : Les coupleurs équipés de l'adaptateur SCA3 (TSX SCM 2013/2113/2213) ne sont pas compatibles avec la configuration TSX 47-230. 3.1-2 Détrompage Code TSX SCM 20.. TSX SCM 21.. TSX SCM 22.. 696 697 698 PL7-2 63 63 63 PL7-3 696 697 698 mécanique logiciel Rappel : • Le code mécanique est fixé par 3 détrompeurs femelles situés à l'arrière du coupleur, • Le code logiciel est saisi lors de la configuration des entrées/sorties par le terminal de programmation. 34 3 Mise en oeuvre du matériel 3.1-3 Repérage 1 Version du coupleur définit la version micrologicielle du coupleur : • TSX SCM 20 : voies 0 et 1, chaîne de caractères Half Duplex, • TSX SCM 21 : voie 0, chaîne de caractères Half duplex; voie 1, chaîne de caractères Half/Full Duplex ou protocole UNITE • TSX SCM 22 : voie 0, chaîne de caractères Half Duplex, voie1 chaîne de caractères Half Duplex ou protocole Modbus maître/esclave ou protocole Pyromat 2 Caractères encliquetables indiquent respectivement le numéro de l'adaptateur de ligne monté sur chacune des voies (1 à 6). 1 M2 F TSX SC OK 3 2 Ch0 5 Ch1 3 3 Etiquettes vierges laissées à la libre disposition de l'utilisateur. 3.1-4 Raccordements Connecteur Le raccordement sur chacune des voies du coupleur TSX SCM s’effectue à l’aide d’un connecteur mâle subminiature type D de 25 broches. Celui-ci peut être verrouillé sur les deux écrous solidaires du connecteur femelle du coupleur. Suivant l’application et le type d’adaptateur de ligne utilisé, l’utilisateur se reportera au chapitre 2 (caractéristiques des adaptateurs) où il trouvera toutes les recommandations de câblage correspondantes. Le connecteur mâle 25 broches à souder et son capot de protection est à commander séparément (vente par quantité indivisible de 2). Référence : TSX CAC 01. 35 Câble pour RS 232 C simplifiée TSX CBL xx0 Composition : • 2 connecteurs mâles SUB D 25 broches avec capot, • câble deux paires torsadées, blindées séparément, • section des conducteurs = 0,22 mm2. Longueur 3 mètres : TSX CBL 030 Longueur 10 mètres : TSX CBL 100 blindage 1 2 3 4 5 6 7 8 1 2 3 4 5 6 7 8 20 20 22 23 22 23 Câble pour RS 232 MODEM TSX CBM xx0 Composition : • 2 connecteurs mâles SUB D 25 broches avec capot, • câble blindé 10 conducteurs, • section des conducteurs = 0,22 mm2. Longueur 1 mètre : TSX CBM 010 Longueur 3 mètres : TSX CBM 030 blindage 1 2 3 4 5 6 7 8 20 22 23 1 2 3 4 5 6 7 8 20 22 23 Câbles pour RS 485 UNI-TELWAY Se rapporter au manuel TS D24005F "TSX SCM 21.6 voie 1 Bus UNI-TELWAY" Chapitre 2.1. 36 X Spécifications Spécifications Sous-chapitre 4.1 Caractéristiques éléctriques des adaptateurs 4.1-1 4.1-2 4.1-3 4.1-4 Adaptateur RS 232 C (SCA 1, SCA 3 et SCA 5) Adaptateur Boucle de courant (SCA 2) Adaptateur RS 422A/RS 485 (SCA 4) Adaptateur RS 485 UNI-TELWAY (SCA 6) 4.2 Consommation des modules 4 Chapitre 4 Page 38 38 38 39 39 40 37 4.1 Caractéristiques électriques des adaptateurs 4.1-1 Adaptateurs RS 232, C (SCA 1, SCA3 et SCA 5) Emetteur Récepteur Pour les adaptateurs isolés SCA 1 et SCA 2 Tension de sortie niveau bas -13,5 à -8V Tension de sortie niveau haut (charge 3kΩ) 8 à 13,5V Courant de court-circuit ±10mA Vitesse de variation du signal 30 V/µs maxi Seuil de commutation niveau haut 3 V maxi Seuil de commutation niveau bas -3 V mini Impédance d'entrée 3 à 6,75 kΩ Rigidité électrique entre la partie isolée et la logique 1500 V eff. 4.1-2 Adaptateur boucle de courant (SCA 2) Emission point à point Tension d'alimentation interne (I < 50 mA) Tension de déchet en sortie (avant limitation de courant) 1,5 V maxi Valeur du courant de limitation Emission multipoint Réception 38 30 V maxi 13 à 25 mA Tension admissible sur la sortie 30 V maxi Courant de fuite 100 µA maxi Tension d'alimentation externe 19 à 30 V Tension de déchet en sortie (I < 450 mA) 2,8 V maxi Tension admissible en sortie 450 mA maxi Courant de fuite 60 µA maxi Tension admissible en entrée 30 V maxi Valeur du courant de limitation 13,5 à 27 mA Courant admissible pour l'état OFF 1,5 mA maxi Tension de déchet avant limitation 4,5 V maxi Rigidité électrique entre la partie isolée et la logique 1500 V eff. 4 Spécifications 4.1-3 Adaptateur RS 422 A/RS 485 (SCA 4) Emission Réception Tension de sortie niveau haut (Is = -30 mA) 3,7 V Tension de sortie niveau bas ( Is = 30 mA) 1,1 V Tension de mode commun -7 à 7V Courant de court-circuit 180 mA maxi Courant de fuite en haute impédance ±100 µsA maxi Temps de passage en haute impédance 100 µA maxi Temps de passage en basse impédance 20 µs maxi Tension différentielle de commutation à l'état haut 200 mV mini Tension différentielle de commutation à l'état bas -200 mV maxi Hystérésis d'entrée 50 mV Tension admissible en mode différentiel ±12 V maxi Tension admissible en mode commun ± 7V maxi Résistance d'entrée 12 kΩ mini Résistance totale de terminaison 90 Ω mini Rigidité électrique entre la partie isolée et la logique 1500 V eff. 4.1-4 Adaptateur RS 485 UNI-TELWAY (SCA 6) Emission Réception Polarisation donnée ligne Tension de sortie niveau haut (Is = -33 mA) 3,7 V Tension de sortie niveau bas (Is = 33 mA) 1,1 V Tension de mode commun 3 V max Courant de court-circuit 180 mA maxi Courant de fuite en haute impédance 3,5 mA maxi Temps de passage en haute impédance 200 µs maxi Temps de passage en basse impédance 20 µs maxi Tension différentielle de commutation à l'état haut 200 mV mini Tension différentielle de commutation à l'état bas -200 mV maxi Hystérésis d'entrée 50 mV Circuit RC de terminaison 120 Ω/1 nF D(A) au 0 V 4,7 kΩ D(B) au 5 V 4,7 kΩ 39 4.2 Consommation typique Tension automate Coupleur TSX SCM +5 V +12 V -12 V +12 Vp 38 mA 15 mA 30 mA (*) 20 mA (*) uniquement avec adaptateur SCA 3 40 ">
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