8022 Bus de processus
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8 022 DESIGO™ Modules E/S Bus de processus Dans la gestion technique de bâtiment, le bus de processus (en abrégé, P-Bus) sert à relier les modules E/S et d'autres appareils avec raccordement P-Bus à des unités de traitement local (UTL) avec P-Bus. Domaines d'application Connexion entre UTL et modules E/S à l'intérieur d'armoires (Panel-Bus) ou sur des distances plus grandes à l'aide de : • P-Bus standard jusqu'à 50 m • P-Bus à distance jusqu'à 200 m Fonction Dans la gestion technique de bâtiment, le P-Bus est le dispositif de transmission de données entre le niveau automation (UTL) et le niveau terrain (modules E/S avec appareils périphériques raccordés). Le P-Bus alimente en outre les modules E/S. P-Bus T1 L G G0 G G0 N N1 U1 P-Bus U2 ∆p N1 T1 U1 U2 CM2N8022fr 01.2004 8022Z01de ∆p UTL avec raccordement P-Bus Transformateur, 230 V~ / 24 V~ Groupe de modules E/S avec sorties vers les appareils de l'armoire électrique Groupe de modules E/S avec sorties vers les appareils locaux externes Siemens Building Technologies Building Automation Technique Le fonctionnement de la transmission de données sur le P-Bus à 3 fils est expliqué ciaprès. Les termes ”maître“ et ”esclaves“ remplacent respectivement, au niveau des appareils, les termes "UTL" et "modules E/S". Principe maître/esclave Le maître envoie la condition de démarrage sur la ligne PC (ligne d'horloge pour la synchronisation des télégrammes) à tous les esclaves. Une adresse des esclaves et l'octet de fonctionnement sont ensuite envoyés sur la ligne PD (ligne de données). L'octet de fonctionnement détermine si les données doivent être lues ou écrites. Dans le cas d'un télégramme de lecture, le maître prend les données dans le module de signalisation, mesure ou comptage adressé. Dans le cas d'un télégramme d'écriture, il envoie les instructions à exécuter vers le module de commande ou de réglage adressé. Format des télégrammes Un télégramme comprend toujours cinq octets (= 40 bits) dans le cas d'un accès en lecture ou en écriture. Ils sont transmis dans l'ordre suivant : 1er octet adresse du module E/S 2ème octet fonction, c'est-à-dire accès en lecture ou écriture 3ème octet donnée 1 le contenu et la structure des données dépendent 4ème octet donnée 2 de la fonction du module E/S 5ème octet vérification du télégramme : contrôle de redondance cyclique (CRC) Direction des données au cours d'un cycle d'interrogation, pour la fonction : Lecture : 7 6 5 4 3 2 1 0 7 6 5 4 3 2 1 0 7 6 5 4 3 2 1 0 7 6 5 4 3 2 1 0 7 6 5 4 3 2 1 0 Adresse Fonction Données 1 Données 2 CRC Ecriture : Adresse 7 6 5 4 3 2 1 0 7 6 5 4 3 2 1 0 7 6 5 4 3 2 1 0 7 6 5 4 3 2 1 0 Fonction Données 1 Données 2 Télégramme de 5 octets = 40 bits Sens des données : du maître vers l'esclave CRC 8022D01fr 7 6 5 4 3 2 1 0 Sens des données : de l'esclave vers le maître Terminaison du télégramme avec contrôle Le télégramme est terminé après le 40ème bit. Si la transmission a été correcte, un accusé de réception (message retour positif) arrive. Dans le cas contraire (notAcknowledge), le télégramme est répété. Remarque Avec la vitesse de transmission donnée de 62,5 kbaud (62 500 bit/s), il est possible de transmettre plus de 1000 télégrammes par seconde. Signaux numériques sur les lignes PD et PC Des signaux numériques sont transmis sur les lignes PD et PC du P-Bus. Les données circulant sur PD sont des valeurs brutes binaires comprises entre 0 et 255. Elles n'ont pas d'unité : la conversion en grandeurs physiques (valeur mesurée de la température en °C, par ex.) s'effectue dans l'UTL. Propriétés Le P-Bus présente les propriétés suivantes : • Transmission sérielle synchrone des données, par octets, avec synchronisation des télégrammes par horloge maître (principe maître-esclave) • Mode semi-duplex. Les données ne sont transmises que dans un sens à la fois : émission ou réception • Cycle d'interrogation 0,5 s (polling) : une transmission de données a lieu toutes les 0,5 s entre le maître (UTL) et chaque esclave (module E/S), indépendamment du nombre d'esclaves raccordés. 2/8 Siemens Building Technologies Building Automation Bus de processus CM2N8022fr 01.2004 Signaux P-Bus Signaux de la ligne P-Bus Ulbez *) PU Maître Udatam Udatas PD Umckm UTL Esclave Rligne Modules E/S PC Ubez 8022D03fr G0 *) diode de protection dans le bornier d'alimentation PC PD PU G0 Caractéristiques électriques Ligne d'horloge pour synchronisation des télégrammes Ligne de données pour la transmission des télégrammes Tension de référence pour PD et PC, ainsi que tension continue pour modules E/S Zéro du système, potentiel zéro de la tension de référence PU (parallèle au câble P-Bus à 3 fils) Valeur caractéristique Désign. min. typ. max. Unité Tension de référence Ubez 22 23,5 26 V Chute de tension de la ligne Ulbez 0 0,5 V Emission de données par le maître Signal BAS Udataml UmckmL 6,6 8,0 V Signal HAUT Udataml UmckmL 0 0,4 V Emission de données par l'esclave Signal BAS UdatasL 5,2 8,0 V Signal HAUT UdatasH 0 0,1 V 50 200 m m Propriétés de la ligne Longueur de câble : − P-Bus standard − P-Bus à distance Capacité du câble : − P-Bus standard − P-Bus à distance data mck m s U L H Remarque 100 43 pF/m pF/m Ligne de données Ligne d'horloge (synchronisation) Maître Esclave Signal Niveau bas = log 1 Niveau haut = log 0 Les niveaux des signaux Udata sur la ligne de données PD et Umck sur la ligne d'horloge PC correspondent à une "logique négative" : pour "0" logique, le niveau de signal est plus élevé que pour "1" logique. Les niveaux de signal typiques sont les suivants : • "0" logique Udata = Ubez - niveau de signal HAUT = + 23,5 V– environ • "1" logique Udata = Ubez - niveau de signal BAS = +16,5 V– environ • Ubez = tension de référence sur la ligne PU 3/8 Siemens Building Technologies Building Automation Bus de processus CM2N8022fr 01.2004 Déroulement du télégramme MCK Fin du télégramme t Début du télégramme t 1 t 2 3 t 4 8022D04fr UH UL 1*) 40*) 2*) t * = Numéro du flanc positif du signal d'horloge dans un télégramme ) Caractéristiques dynamiques Valeur caractéristique Désign. Dernière impulsion positive d'un télégramme (timeout) t 1 *) Pause min. entre deux télégrammes (idle) t 2 *) min. typ. max. Unité 110 µs µs 25 Impulsion d'horloge HIGH dans un télégramme t3 8 µs Impulsion d'horloge LOW dans un télégramme t4 8 µs Vitesse de transmission 62,5 62000 kBauds bits/s *) Les temps t1 et t2 caractérisent la qualité du télégramme (Acknowledge = TRUE ou FALSE) Exécution Structure du P-Bus Le P-Bus est constitué de trois lignes : • PD, ligne de données servant à la transmission des télégrammes • PU, tension de référence pour PD et PC, et tension continue pour les modules E/S • PC, ligne d'horloge pour la synchronisation des télégrammes Tension de référence PU La tension de référence de +23,5 V– environ sur la ligne PU est générée dans l'UTL. Le potentiel zéro de cette tension est le zéro du système (= G0). Tension d'alimentation 24 V~ La tension d'alimentation 24 V~ est directement prélevée sur le transformateur de l'armoire. G est le conducteur de potentiel de la tension d'alimentation (= potentiel du système) et G0 est le conducteur de neutre de la tension d'alimentation (= zéro de système). Barrette E/S avec bornier d'alimentation Le schéma suivant représente les lignes du P-Bus et les lignes de tension d'alimentation 24 V~ telles qu'elles sont disposées sur la barrette E/S. 4/8 Siemens Building Technologies Building Automation Bus de processus CM2N8022fr 01.2004 L 230V~ N 24V~ N1 G G0 G G0 G G0 T1 PD PU PC 8022V03_f P-Bus X1 G G0 PC PU PD PD PU PC G0 G Ligne de données depuis le Tension de référence maître Ligne d'horloge Zéro du système depuis le Potentiel du système transfo PC PU PD U1 N1 T1 U1 X1 UTL avec raccordement P-Bus Transformateur, 230 V~ / 24 V~ Bornier d'alimentation PTX1.01 Barrette E/S PTX1. ... Indications pour l'ingénierie Lors de l'étude, prendre en compte les longueurs totales admissibles des lignes du bus (50 ou 200 m). Il faut inclure dans la longueur totale la somme de toutes les sections. Le câblage des armoires voisines est admissible. Longueurs de câble P-Bus Si le P-Bus est réalisé à l'aide d'un câble rond (non blindé) à 3 brins, la longueur totale maximale est de 50 mètres (= P-Bus standard). Si l'on utilise deux câbles blindés (coaxiaux), la longueur du P-Bus peut être portée à 200 mètres (= P-Bus à distance). Combinaison de P-Bus standard et à distance Le P-Bus peut être divisé en une partie standard (avec câble rond, pour relier par ex. l'UTL aux modules E/S dans la même armoire) et une partie à distance (avec câble coaxial, pour des "ilôts de modules R/S" distants, par exemple). Lorsque des P-Bus standard et à distance sont combinés, la longueur de la partie distante est fonction de la longueur de la partie standard et du nombre de modules E/S raccordés. Un appareil compact E/S PTK1... correspond dans ce cas à 8 modules E/S. Les deux parties du P-Bus peuvent être réparties en plusieurs sections de P-Bus ou plusieurs ilôts de modules E/S. Les longueurs de câble admissibles de P-Bus en cas de combinaison de P-Bus standard et à distance sont indiquées sur le schéma suivant. 5/8 Siemens Building Technologies Building Automation Bus de processus CM2N8022fr 01.2004 m P-Bus à distance (Câble coaxial) Longueurs de câble du P-Bus 200 190 40 od m od ul e s E/ S *) *) ) S S* E/ E/ s s e ul ul e od m m 30 50 ≤ 150 100 50 m 0 0 10 12 20 30 Exemple : Pour une longueur du P-Bus standard de 12 m et 25 modules E/S raccordés en tout, la longueur maximale admissible du P-Bus à distance est de 190 m. ∧ *) 1 appareil E/S compact PTK1.. = 8 modules E/S 40 50 P-Bus standard (câble rond) 8022D02_f Remarque Les longueurs totales de 50 ou 200 mètres sont des seuils absolus. Il n'est pas possible de prolonger un P-Bus en intercalant des amplificateurs. UTL avec deux connexions au P-Bus Dans le cas d'UTL avec deux connexions au P-Bus, la longueur à retenir est la longueur totale par connexion au P-Bus, c'est-à-dire qu'à chaque connexion, on peut raccorder un P-Bus à distance de 200 mètres maximum. Il est également possible de raccorder le P-Bus standard de 50 m max. sur la première connexion et le P-Bus à distance de 200 m max. sur la seconde connexion, ou de câbler une combinaison de P-Bus standard et de P-Bus à distance, selon le schéma, pour chaque connexion de P-Bus. Topologie du bus Une topologie en ligne, en étoile ou en arborescence est possible, à condition que la longueur de toutes les sections ne dépasse pas 50 ou 200 m maximum. La topologie en boucle n'est pas admissible. Indications pour l'installation Câblage du P-Bus standard Les lignes PD, PU, PC sont posées dans un câble rond non blindé à 3 fils. Les câbles ronds sans blindage sont admissibles à l'intérieur ou à l'extérieur de l'armoire électrique. Remarque Les câbles rubans plats avec ligne de référence PU au centre sont admissibles mais présentent un moins bon comportement aux perturbations que les câbles ronds. Des fils individuels ne sont pas autorisés. Câblage du P-Bus à distance Le P-Bus à distance est constitué de deux câbles coaxiaux. Le schéma ci-après montre les détails en prenant comme exemple une combinaison de P-Bus standard et de P-Bus à distance, raccordés à une UTL. 6/8 Siemens Building Technologies Building Automation Bus de processus CM2N8022fr 01.2004 Schéma de câblage P-Bus standard / P-Bus à distance B PC PD PU 230 V∼ Armoire électrique T1 24 V∼ G0 G0 G0 G RG-62A/U G0 G G0 G G0 G P-Bus à distance PC PU PD UTL G T2 G0 PC PU PD P-Bus standard G G0 C G0 G A PC PU PD PTX1.01 8102Z38_f PC PU PD D Légende avec explications Pos. G G0 Explications / Remarques A Groupe de modules en armoire électrique, raccordé par l'intermédiaire du P-Bus standard B Exécution et raccordements du P-Bus à distance : • Les lignes pour l'horloge (PC) et les données (PD) doivent être raccordées au conducteur intérieur du câble coaxial. • La tension de référence(PU) doit être reliée au blindage des deux câbles coaxiaux, les deux écrans des deux câbles devant être reliés. Attention : Dans ce cas, l'écran de câble est utilisé comme conducteur (24 V–) et ne doit pas être relié à la masse ou mis à la terre. C Groupe de modules relié au P-Bus à distance, avec des modules E/S qui doivent être alimentés par une tension de 24 V~ (cas normal) : installer un transfo d'alimentation localement sur le bornier d'alimentation. D Groupe de modules relié au P-Bus à distance, contenant exclusivement des modules E/S qui n'ont pas besoin de tension d'alimentation de 24 V~ : aucun transfo d'alimentation n'est nécessaire. Remarque Le tableau ”Indications complémentaires concernant les modules E/S et autres appareils reliés au P-Bus“ montre les types de module qui ont besoin de la tension d'alimentation 24 V~ et ceux qui n'en ont pas besoin. Ce tableau figure dans le document Z8102 ”Principes de base des modules E/S“ et également dans la fiche produit N8100 ”Vue d'ensemble de la gamme des modules E/S“. Pose du conducteur G0 (zéro du système) Pour le zéro du système (conducteur G0), il faut utiliser un câble Cu à 1 fil, de section 1,5 mm2. Pour des raisons de compatibilité électromagnétique CEM, il faut poser parallèlement les lignes P-Bus et le conducteur G0 et les attacher ensemble tous les 3...4 m environ avec un serre-câble (cf. détail "B" dans le schéma de câblage ci-dessus). Indications générales pour l'installation Pour le montage des appareils reliés au P-Bus et les règles générales de câblage et de mise à la terre, se reporter au document M8102 ”Modules E/S et P-Bus“ et au manuel de montage et d'installation de l'UTL correspondante. 7/8 Siemens Building Technologies Building Automation Bus de processus CM2N8022fr 01.2004 Raccordement du câble P-Bus et tension d'alimentation Le câble P-Bus est raccordé à l'arrière de l'appareil et sur le bornier d'alimentation PTX1.01. La tension d'alimentation 24 V~ délivrée par le transformateur y est également appliquée (la tension d'alimentation 24 V~ et le P-Bus ne sont pas reliés directement aux modules E/S). Zéro du système, conducteur G0 Le conducteur G0 est câblé en étoile, à partir du transfo, avec le conducteur G (alimentation 24 V~). Toujours relier galvaniquement le G0 de l'UTL et le bornier d'alimentation de la (des) barrette(s) E/S correspondante(s). Lignes du secteur En ce qui concerne le P-Bus standard et le P-Bus à distance, les câbles de P-Bus peuvent être posés avec les lignes d'alimentation 24 V~ et les lignes du réseau triphasé 3x400 V~. Indications pour la mise en service Le P-Bus ne fonctionne que si PD, PU, PC et G0 sont câblés. Il est conseillé de raccorder également le conducteur G de la tension d'alimentation 24 V~ aux groupes de modules E/S. • Si plusieurs UTL sont installées, il faut s'assurer que le P-Bus d'une UTL n'est raccordé qu'à la barrette E/S correspondante. • On ne doit pas relier ensemble deux ou plusieurs UTL à l'aide du même P-Bus. Caractéristiques techniques P-Bus standard Câble rond pour PD, PU, PC Longueur de bus, toutes sections comprises Section de fil (longueur de bus 50 m) Capacité 3 fils, non blindé max. 50 m 1,5 mm2 max. 100 pF/m P-Bus à distance 2 câbles coaxiaux Longueur de bus, toutes sections comprises Impédance caractéristique Capacité 1 fil (par ex. réf. RG-62 A/U) max. 200 m 50...120 Ω max. 43 pF/m P-Bus standard et P-Bus à distance Vitesse de transmission Cycle d'interrogation (polling) Topologies du bus 62,5 kBauds (62 500 bits/s, fixe) 0,5 s linéaire, en étoile, arborescente Schéma de raccordement P-Bus 24 V∼ N PTM... G G0 PC PU PD G G0 8022V02fr P-Bus PC PU PD PD PU PC PTX1.01 24 V∼ Appareils N UTL PTX1.01 Bornier d'alimentation PTM1… Modules E/S Bus de processus (P-Bus) PD Ligne de données PU Tension de référence PC Ligne de synchronisation (horloge) Alimentation 24 V~ G Potentiel du système G0 Zéro du système 2001 Siemens Building Technologies AG 8/8 Sous réserve de modifications Siemens Building Technologies Building Automation Bus de processus CM2N8022fr 01.2004
