Schneider Electric TSXSCM2. Coupleur liaisons séries asynchrones Mode d'emploi

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
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19
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21
22
22
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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
">