Avantages de la communication numérique Modbus par rapport à la transmission de signaux analogiques

Bien que les sondes analogiques et la technologie de collecte de données aient beaucoup à offrir, elles ne sont pas sans risque. Modbus est un protocole de communication numérique qui résout bon nombre de ces problèmes. Dans ce premier article de blog d'une série de trois sur Modbus, nous présentons ce protocole de bus de terrain réputé, discutons de ses avantages et explorons comment il est mis en œuvre dans les appareils Vaisala.

Qu'est-ce que Modbus ?
Modbus a été développé par Modicon en 1979 et est l'un des plus anciens protocoles de bus de terrain disponibles. Initialement, il s'agissait de créer un protocole ouvert. Cette stratégie ayant bien fonctionné, Modbus est désormais considéré comme un protocole standard de l'industrie compatible avec la plupart des automates programmables industriels (API) car aucune licence ni matériel propriétaire n'est nécessaire et parce que la mise en œuvre d'un système de contrôle est gratuite. Les produits Vaisala utilisent soit Modbus RTU, qui repose sur le protocole RS-232 ou RS-485, soit Modbus TCP/IP, qui utilise un réseau Ethernet. L'un des inconvénients possibles de Modbus, en particulier dans la communication par ligne série (RS-485), est le suivant : dans une configuration à plusieurs fournisseurs employant des instruments de marques différentes sur le même réseau, des problèmes de compatibilité peuvent exister entre les différents fabricants. 

Transmetteur analogique Vaisala Indigo201
La plateforme Vaisala Indigo est largement utilisée dans beaucoup d'applications industrielles exigeantes. Elle se compose d'un transmetteur de données analogique relié à une sonde intelligente et interchangeable qui mesure des variables telles que l'humidité relative et la température, la température du point de rosée, la concentration en dioxyde de carbone ou en peroxyde d'hydrogène. Toutes les mesures et tous les calculs sont réalisés numériquement par la sonde compatible Indigo, qui est également capable de fonctionner comme une unité autonome sans transmetteur. La sonde transmet les données au transmetteur, qui les envoie ensuite à un API dans un format analogique.

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Problème de la transmission de signaux analogiques
En général, une sonde d'humidité numérique, dans ce cas, une sonde Vaisala HMP3, est dotée de 2 capteurs (un capteur pour mesurer la température, comme un capteur PT100, et un capteur pour mesurer l'humidité relative, p. ex. un capteur Vaisala HUMICAP^®). En réalité, ces capteurs mesurent respectivement les changements de résistance et la capacitance. La sonde convertit les signaux analogiques en données numériques, réalise les calculs nécessaires pour la température et l'humidité relative, et envoie des données numériques précises au transmetteur analogique Indigo201. Le transmetteur reconvertit ensuite ce signal au format analogique pour sa transmission via un câblage analogique vers l'API, où il est de nouveau converti en données numériques pour le traitement et le stockage.

Comme attendu, la conversion des données numériques au format analogique au niveau du transmetteur de données et leur reconversion au format numérique au niveau de l'API ou de tout autre système de contrôle peuvent être des sources d'erreur supplémentaires. Pour des raisons de qualité et de respect de la réglementation, il est donc important de garantir des mesures précises et l'un des moyens pour réduire les erreurs consiste à utiliser la communication numérique. Et c'est là qu'intervient Modbus.

Avantages de Modbus 
Les sondes qui peuvent être utilisées avec Indigo201 sont également compatibles avec le protocole de communication numérique Modbus RTU. Modbus utilisant la communication numérique, en plus de l'humidité relative et de la température, la sonde permet également de mesurer de nombreux autres paramètres dont la température du point de rosée/point de givre, l'humidité absolue, le rapport de mélange, la température de thermomètre mouillé et l'enthalpie, et bien d'autres informations comme l'état de l'appareil, le numéro de série et le hachage de sécurité. En autorisant le maître Modbus à vérifier l'état du hachage de sécurité, vous garantissez que le capteur n'a pas été altéré et que la configuration de la sonde n'a pas été modifiée. Il est également possible de connecter plusieurs sondes au même réseau, ce qui, avec un système analogique, nécessiterait l'installation de nombreux câbles et modules (E/S) supplémentaires dans le système API. Modbus réduit également le risque d'erreurs de données en limitant les conversions entre les formats analogique et numérique, ce qui en fait une excellente option pour la transmission de données numériques.

Le transmetteur n'est plus qu'un simple convertisseur de protocole analogique-numérique 
Même si les sondes compatibles Indigo peuvent être utilisées comme des instruments de mesure autonomes, la meilleure utilisation possible reste en association avec un transmetteur, car il permet de bénéficier d'une interface utilisateur locale, d'un écran, d'options d'alimentation variées et, pour certains d'entre eux, de la communication numérique. Le transmetteur Indigo202 fournit le même protocole Modbus RTU que la sonde et les transmetteurs de la série Indigo500 communiquent avec le protocole Modbus TCP/IP. 

Pour en savoir plus, visualisez le webinaire Modbus 101 ou contactez-nous.