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UE2 : Automatisme & Réseaux pour la GTB

LP MEEDD Nicolas Néanne04/12/2015

Automatismes & Automatismes & Réseaux pour la Réseaux pour la

GTBGTB

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UE2 : Automatisme & Réseaux pour la GTB

LP MEEDD Nicolas Néanne04/12/2015

1 / Introduction

2 / Gestion de l'éclairage & DALI

3 / Le protocole Modbus

4 / Le bus KNX

5 / EnOcean

Plan du Cours :

1- Introduction

IUT de Toulon – GEIINicolas Néanne3

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1 / Définitions et besoinsa – GTBb - Télégestion

2 / Transmissions des donnéesa – Codage numérique des informationsb – Codage électrique et modulations c – principe du bus de terraind – survol de TCP/IP

3 / Présentation d'un contrôleur de GTC/GTBa – Présentation du 750-849b – Éléments de Programmation

Ch 1 : Introduction

1- Introduction


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1- Définitions & Besoins

a – GTB

La Gestion Technique des Bâtiments (BMS en Anglais : « Building Management System ») vise à gérer et à superviser l'ensemble des équipements qui y sont installés, assurant les fonctions de :

✔ confort (optimisation de l'éclairage, du chauffage), ✔ gestion d'énergie (programmation), ✔ sécurité (comme les alarmes) ✔ communication (comme les commandes à distance ou l'émission de signaux

destinés à l'utilisateur) que l'on peut retrouver dans les maisons, les hôtels, les lieux publics...

Définition :

1- Introduction


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Les technologies mises en œuvre font appel à la programmation d'équipements visant à assurer les fonctions d'automatismes ainsi qu'à leur paramétrage en vue de les faire communiquer.

1- Introduction


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b – Télégestion

Suivi de production

La télégestion (gestion à distance) des installations de production d'énergie (centrales photovoltaïques notamment) va permettre des apports considérables en termes d'exploitation :

Suivi de production

Télémaintenance

Les technologies mises en jeu feront notamment appel à des réseaux de communications adaptés, ainsi que des serveurs Web embarqués dans les équipements de production (les onduleurs par exemple) ou indépendants.

La détection précoce d'un défaut de production, ou d'une panne sur un composant, permettra une intervention optimale des équipes de maintenances, et limitera ainsi les pertes de production.

L'archivage et le suivi en temps réelles des données de production permettra une estimation au plus juste, et permettra au propriétaire de la centrale de production de confronter la production réelle au prévisionnel.

1- Introduction


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2- transmission des données

a – Codage Numérique des informations

Tout système informatique (c'est à dire un système qui traite les informations de façon automatique) représente les données (ou informations) de façon numérique c'est à dire par des nombres).

Ces systèmes vont nous confronter à différentes représentations des nombres et caractères....

Par ailleurs, les systèmes que nous allons étudier étant basés sur les échanges et la communication, il va donc falloir appréhender la façon dont ces données sont transmises d'une unité à une autre.

1- Introduction


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✔ Réprésentations Binaires & HexadécimaleOutre la notation naturellement adoptée sous forme décimale des nombres, on rencontre fréquemment lorsque l'on est amené à intervenir sur un système informatique (tels que certains équipements de télégestion ou d'immotique) deux autres bases de numération :

✔ La base binaire : Elle comporte deux symboles ('0' et '1'). Cette représentation est la plus fidèle à la façon dont sont traités physiquement les données dans un système informatique.

On aura par exemple recours à cette représentation lorsqu'il s'agira d'analyser des données circulant sur une liaison à l'aide d'un appareil de mesure.

✔ La base hexadécimale : Elle comporte 16 symboles ('0' à '9' puis 'A' à 'F'). Cette offre l'avantage d'être beaucoup plus compacte que la représentation binaire; l'intérêt étant que le passage de l'une à l'autre et aisé.

1- Introduction


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Base Décimale Base Binaire Base Héxadécimale

0 0000 0

1 0001 1

2 0010 2

3 0011 3

4 0100 4

5 0101 5

6 0110 6

7 0111 7

8 1000 8

9 1001 9

10 1010 A

11 1011 B

12 1100 C

13 1101 D

14 1110 E

15 1111 F

16 10000 10

17 10001 11

18 10010 12

1- Introduction


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✔ Conversion Hexa → DécimalLa valeur (décimale) d'un nombre affiché sous forme hexadécimale peut être obtenue en multipliant chacun des symboles hexadécimaux par la puissance de 16 correspondant à sa position à l'intérieur du nombre; chacun des termes obtenus devant ensuite être sommé, comme dans l'exemple ci-dessous :

A12E16

→ 10 x 16 3 + 1 x 16 2 + 2 x 16 1 14 x 16 0

Pour obtenir la valeur hexadécimale d'un nombre affiché en décimal, on effectue sur ce nombre une succession de divisions par 16. Les quotients obtenus - compris entre 0 et 15 - peuvent être associés à un symbole hexadécimal, pour former la valeur correspondante dans la base 16. Le dernier quotient obtenu constitue le poids fort du nombre (le 1er le poids faible).

✔ Conversion Décimal → Hexa

1- Introduction


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✔ Conversion Binaire → DécimalLa valeur (décimale) d'un nombre affiché sous forme binaire peut être obtenue en multipliant chacun des bits par la puissance de 2 correspondant à sa position à l'intérieur du nombre; chacun des termes obtenus devant ensuite être sommé, comme dans l'exemple ci-dessous :

1001102 → 1 x 2 5 + 0 x 2 4 + 0 x 2 3 + 1 x 2 2 + 1 x 2 1 + 0 x 2 0

Pour obtenir la valeur hexadécimale d'un nombre affiché en décimal, on effectue sur ce nombre une succession de divisions par 2. Les quotients obtenus - compris entre 0 et 1 - forment la valeur correspondante dans la base 2. Le dernier quotient obtenu constitue le poids fort du nombre (le 1er le poids faible).

✔ Conversion Décimal → Binaire

1- Introduction


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✔ Conversions Binaire ↔ HexadécimalLe changement de base se fait en faisant la correspondance entre un symbole hexa et un groupe de 4 bits :

1001 11002

9 C 16

1 2 F 4 16

0001 0010 1111 0100 2

1- Introduction


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✔ Représentation des nombres entiers.Un nombre codé sur N bits peut prendre 2N valeurs différentes. Si la valeur à représenter est strictement positive (exemple : pression ambiante), on choisira une variable dite "non-signée" pour la représenter.

Dans ce cas, les 2N valeurs possible s'étaleront de 0 à 2N-1.

Si la valeur à représenter peut être positive ou négative (exemple : température extérieure), on travaillera alors en représentation dite "signée".

Dans ce cas, les 2N valeurs possible s'étaleront de -2N-1 à 2N-1-1

✔Applications :

- Les équipements d'automatismes et de télégestion travaillent le plus souvent sur un format de 16 bits. Donnez les plages de valeurs possibles en signé et en non signé.

- Les PC travaillent aujourd'hui en 64 bits. Donnez les plages de valeurs possibles en signé et en non signé pour des variables entières.

1- Introduction


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Table des caractères ASCII sur 7 bits :

Le code ASCII permet de représenter les caractères (affichage, impression...). La version initiale sur 7 bits comporte les caractères « de base » (non accentués, etc...) :

1- Introduction


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c – Codage électrique, modulations : Les informations numériques traitées par les équipements communicants circulent entre ceux-ci, à travers des canaux, le plus souvent filaires, mais également sans-fils.

Ces informations doivent donc prendre une forme physique :

- Tension

- Courant

- ondes électromagnétiques

Les caractéristiques (forme, fréquence, amplitudes etc...) des signaux ainsi véhiculés vont être choisies afin d'obtenir des propriétés intéressantes pour la communication à établir (exemples : immunité aux parasites, vitesse de transmission etc...).

1- Introduction


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NRZ : Non retour à Zéro

1- Introduction


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RZ : Retour à Zéro

1- Introduction


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NRZI : Manchester

1- Introduction


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✔Exercices :

Représenter les nombres suivants :

. 5A16

. 145

Dans les codages suivants :

- NRZ- RZ- Manchester

1- Introduction


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Les liaisons RS232 et RS485 sont deux normes très répandues dans le domaine des transmissions de données « filaires ».

Rappels :

RS232 : Transmission NRZ, niveaux de tension +/-12V référencés par rapport à la masse.RS485 : Transmission différentielle sur paire torsadée, niveaux de tension 0/5v.

Esclave

Maître

Esclave n°1

Maître

Esclave n° i...

RS232 :

Echanges entre 1 Maître & 1 esclave : POINT à POINT&Courtes Distances (<20m)

RS485 :

Echanges entre 1 Maître & plsrs esclave : MULTIPOINTJusqu'à 120m de distance

RS485 et RS232 :

1- Introduction


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0 0 1 0 1 1 1 0 1Bits transmis

VRS232

RS485 : D0

RS485 : D1

VRS485

+5v

0v

+5v

+12v

-12v

0v

+5v

-5v

Parasites e-m

1- Introduction


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ASK : Amplitude Shift Keying

Dans l'exemple ci-contrela porteuse est multipliée par 1si le bit à transmettre est 1ou par 0,5si le bit à transmettre est 0

OOK : On Off Keying

C'est une modulation tout ou rien

Dans l'exemple ci-contrela porteuse est multipliée par 1si le bit à transmettre est 1ou par 0si le bit à transmettre est 0

1- Introduction


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FSK : Frequency Shift Keying

Dans l'exemple ci-contre la porteuse a une fréquence F1 si le bit à transmettre est 1 et F0 = 2 x F1 si le bit à transmettre est 0 :

Il existe bien d'autres techniques de modulations et de codage électrique des données, comme nous le verrons par la suite du cours.

1- Introduction


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c – Principe du bus de terrain : Un bus de terrain est un canal de communication reliant plusieurs équipements électroniques sur une zone géographique donnée (usine, voiture, bâtiment, centrale électrique etc...).

Il s'agit généralement d'une communication filaire, à travers laquelle les équipements de terrain échangent des données numériques transmises en série (afin d'éviter la multiplication des fils).

On trouve des bus dédiées aux applications automobiles (bus CAN), industrielles (Profibus...), immotiques (KNX …) etc...

Chaque bus communique selon un protocole bien défini censé répondre au mieux aux besoin du terrain considéré.

On parle de « topologie » pour désigner la façon dont les équipements de terrain sont reliés entre eux pour former un réseau :

Topologie étoileTopologie Bus Topologie anneau

1- Introduction


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APPLICATION7

6

5

4

3

2

1

LIAISON

PHYSIQUE

Les couches 3 à 6 sont vides:

Pas d ’interconnexion avec un autre réseau

Un bus de terrain est basé sur un modèle de communication à 3 couches, chacune traitant un aspect spécifique nécessaire à la communication :

LLC : Logical Link Control (Détection des erreurs de transmission)MAC : Medium Access Control (accès au media de communication)

Services proposés par le bus de terrain (types de données échangés etc...)

Codage des bits + Caractéristiques électriques

1- Introduction


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d – Survol de TCP-IP: La communication de terrain ainsi que la supervision passe de plus en plus par TCP-IP afin d'interagir avec le réseau informatique, et éventuellement avec internet.

Nous allons donc présenter les rudiments d'ethernet et de l'adressage IP, sur lesquels sont basés les réseaux informatiques de petite (LAN : Local Area Network) et grande (WAN : World Area Network) envergure.

1- Introduction


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Ethernet :

Ethernet est une technologie pour les réseaux locaux développée au début des années 70 à Xerox PARC (Palo Alto Research Center).

Elle est standardisée en 1978 par un consortium DIX regroupant Digital, Intel et Xerox, puis normalise par l'IEEE, sous le numéro 802.3 et 802.2.

Couche physique :

Débit 10 Mbps

Codage Manchester

Voltage (+0,85V/-0,85V)

- 1995 passage au débit 100Mb/s et Auto-négociation 10/100Mb/s

- 1998 passage au débit 1Gb/s

1- Introduction


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Format d'une trame Ethernet :

1- Introduction


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Sur Ethernet chaque station est repérée par une adresse unique au monde.

Cette adresse (on parlera de MAC address) est représentée sur6 octets :

Ex: 00-00-0C-F2-00-12 est l'adresse d'une carte CISCO

FF-FF-FF-FF-FF-FF est une adresse de diffusion, c-a-d toutes lesmachines sur le sous réseau sont considérées comme destinataires

Code constructeur (3 octets) Numéro de série (3 octets)

1- Introduction


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L'adressage IP v4 :

Le protocole IP ("Internet protocole") assure l'acheminement des messages d'une machine à une autre. La trame IP est contenue dans les données de la trame ethernet. C'est donc l'adresse IP qui va être utilisée dans l'acheminement des paquets de données à travers le réseau.

L'adresse IP est composée de 4 octets, généralement notés sous forme de 4 nombres décimaux séparés par un point (notation décimale pointée).

→ Exemple : 10.4.45.12

Il existe 3 classes d'adresses IP, correspondant à une étendue (nombre de machines connectées) plus ou moins importante :

1- Introduction


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On peut déterminer la classe d'un réseau à l'aide des bits de poids fort de son adresse :

0 Réseau (7 bits) / Machine (24 bits)

1 0 Réseau (14 bits) / Machine (16 bits)

1 1 0 Réseau (21 bits) / Machine (8 bits)

✔ Masque de sous-réseau :

Il permet de distinguer, dans une adresse IP, la partie identifiant le réseau et la partie identifiant la machine au sein de ce réseau.

En appliquant un ET logique entre le masque de sous réseau et l'adresse IP (tous deux écrits en binaire), on obtient l'adresse du sous-réseau. Deux machines appartenant au même sous réseau peuvent communiquer sans passer par un routeur.

Par défaut, le masque de sous-réseau pour une adresse de classe C est 255.255.255.0

1- Introduction


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➔ Exemple :

Un équipement a pour configuration :Adr IP v4 : 192.168.1.132Masque de sous réseau : 255.255.255.128

- Donnez l'adresse de sous-réseau correspondante.- Indiquez le nombre maximum de machines adressables sur ce réseau.

1- Introduction


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Le modèle client serveur :

TCP/IP est basé sur le modèle client/serveur. Lors d'un échange sur le réseau, le client est demandeur d'un service à un serveur, qui est quant à lui fournisseur de ce service.

Par exemple, une machine « cliente » accède au serveur au serveur du fournisseur « Orange.fr ». Celui-ci propose plusieurs types de services, qui vont être matérialisés par des numéros, appelés « ports ».

Ainsi, si le client veut consulter ses mails, il s'adressera au port n°110 (SMTP). Pour naviguer en http, le port 80 de ce même serveur sera sollicité.

Un serveur doit donc « écouter » en permanence si des demandes lui parviennent sur les différents numéros de port correspondant aux services qu'il propose.

L'ensemble « adresse IP + n°port » est appelé « socket » et identifie de façon univoque un service sur une machine.

• Notation : <adresse IP> : <n° de port>• Exemple : 192.168.0.125 : 502

• Rq : Les noms de domaine (tels que « Orange.fr ») correspondent à des serveurs, et sont donc associés à une adresse IP. La correspondance entre un nom et une adresse IP se fait par le biais d'un serveur DNS.

1- Introduction


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✔ Quelques commandes utiles (DOS) ...

IPCONFIG affiche un résumé des propriétés IP des cartes réseaux :

PING permet de vérifier la connectivité entre deux nœuds :

TELNET <adresse IP> <n°port> permet de vérifier l'accès à un service sur une machine distante

1- Introduction


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a – Présentation du WAGO 750-849 :

Ports Ethernet pour le chargement des programmes,

la supervision...

Interface série (configuration)

Bornes pour l'alimentation 24Vcc

3- Le contrôleur de GTC/GTB

1- Introduction


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Caractéristiques du contrôleur WAGO 750-849 :

1- Introduction


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Le Wago 750-849 est un contrôleur comprenant les fonctionnalités suivantes :

- Programmation avec les langages CEI

- système modulaire permettant de gérer différents signaux physiques (TOR, Ana) et cartes de communications (RS232, RS485...)

- Gestion des bus de communication propre aux bâtiments (KNX IP natif, ajout de cartes spécifiques)

- Serveur Web embarqué pour la supervision

1- Introduction


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➢ Exemple de Carte D'E TOR (750-400) :

1- Introduction


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➢ Exemple de Carte D'E analogiques avec conditionneur pour PT100 (750-461) :

Le signal délivré par la sonde est converti (montage 3 fils) en valeur numérique mise à l'échelle au format INT. La température est représentée en 100eme de degrés, sur une plage -200°C / + 200°C.

1- Introduction


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➢ Exemple de Carte D'E analogiques 0-10V (750-459) :

la gamme de tension [0 V to +10V] est convertie par un CAN 12 bit, puis mise à l'échelle ; la gamme numérique obtenue est [0 ; 32760].

1- Introduction


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➢ Exemple de Carte D'E analogiques 4-20mA (750-454) :

1- Introduction


LP MEEDD UE2Cette borne d’entrées analogiques traite des signaux sur une plage de courant standardisée de 0-20 mA ou de4-20 mA respectivement.Le signal d’entrée est séparé galvaniquement et le transfert à l’unité centrale se fait avec une résolution de 12 bits.

1- Introduction


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➢ Exemple de Carte De S TOR à Relais (750-513) :

1- Introduction


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➢ Exemple de Carte De S analogiqes /10V (750-513) :

La gamme numérique [0 ; 32760] est convertie en tension [0;10V] par un CNA 12 bit.

1- Introduction


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b - Éléments de Programmation.

Le logiciel CoDeSys est une plateforme de développement ouverte, multimatérielle utilisée entre autres pour programmer les contrôleurs WAGO utilisés en TP.

Il obéit aux spécification de la norme CEI 61131-3 en termes de données et de langages.

Nous allons donner quelques éléments nécessaires à la programmation des fonctionnalités que nous étudierons.

1- Introduction


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✔ Principaux types de données rencontrés dans un programme :

BOOL : valeur booléenne (vraie = 'TRUE' ou fausse='FALSE')

INT : valeur entière signée sur 16 bits

WORD : valeur entière non signée sur 16 bits

DINT : valeur entière signée sur 32 bits

DWORD : valeur entière non signée sur 32 bits

REAL : valeur réelle sur 32 bits

TIME : durée définie en h/mn/s/ms Notation : t # ...h ...m ...s ...ms

DATE : date définie en année/mois/jour Notation : d # ...-...-...

TIME_OF_DAY : heure du jour définie en h/mn/s Notation : tod # ... : ... : ...

DATE_AND_TIME : date & heure Notation : dt # ...-...-... - ... : ... : ...

STRING : chaîne de caractères. Notation : ' Ma Chaine '

Les valeurs numériques peuvent être représentées sous formes décimales, hexadécimales (en ajoutant 16# devant la valeur) ou binaires (2#...)

•- exemples : 125 → 125 1A216

→ 16#1A2 01102 → 2#0110

1- Introduction


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✔ Déclarations de variables : Un programme doit réaliser des calculs et utilise donc des variables. Les variables d'entrés sorties se déclarent dans la configuration de l'automate :

1- Introduction


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Les autres variables se déclarent en tête du programme :

1- Introduction


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✔ Le langage CFC :

Le langage CFC (Component Functional Chart) est un langage de programmation graphique s'apparentant à un logigramme (proche du langage normalisé FBD).

Il est assez simple à mettre en œuvre et couvrira la majorité des besoins de ce cours.

Chaque fonction est représentée par un bloc, placée sur la page à la manière d'un schéma (Un numéro attribué à chaque bloc indique l'ordre d’exécution si besoin).

1- Introduction


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✗ Fonctions logiques de base :

1- Introduction


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✗ Fonctions mathématiques :

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1- Introduction


LP MEEDD UE2

✗ Fonctions de comparaison :

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1- Introduction


LP MEEDD UE2

✗ Fonctions de conversions :

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.......................................................................

.......................................................................

.......................................................................

................................................................

....................................................................

....................................................................

....................................................................

....................................................................

....................................................................

........

1- Introduction


LP MEEDD UE2

✗ Fonctions de comptage :

......................................................................

......................................................................

......................................................................

......................................................................

....................................................................

....................................................................

....................................................................

....................................................................

....................................................................

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........

1- Introduction


LP MEEDD UE2

➢ Temporisation : retard à l'activation

➢ Temporisation : retard au déclenchement

➢ Temporisation : monostable

t

t

A

x3s

t

t

A

x3s

t

t

A

x3s

3s

3s

1- Introduction


LP MEEDD UE2

✔ Mémoire RS :

✔ Front montant :

t

t

t

A

B

x

t

t

t

A

x

t

tx

A✔ Front descendant :

2 – Gestion de l'éclairage, bus DALI


LP MEEDD UE3

Ch 2 : Gestion de l'éclairage, bus DALI

1 / fonctions de gestion d'éclairage

2 / DALI : Présentation

3 / DALI : Le protocole

4 / Borne DALI pour le contrôleur 750-849



LP MEEDD UE3

1 – Ce que dit la RT à propos de l'éclairage.

La norme NF 12464-1 définit les critères minimums à respecter pour l'éclairage des locaux, notamment professionnels.

Ces valeurs sont relatives :- Aux niveaux d'éclairement,- Aux risques d'éblouissement,- Aux variations de luminosité,- au rendu de la lumière.

La RT regroupe dans un chapitre dédié à l'éclairage un ensemble de préconisations visant à limiter les dépenses énergétiques dans le respect de la précédente norme.

1- Fonctions de gestion d'éclairage :



LP MEEDD UE3

Exemple de préconisations : Éclairage des bureaux.

Type de tâche Em (lx)

Classement, transcription 300

Dessin industriel 750

CAO 500

Salles de réunion 500

Réception 390

Niveaux minimaux d'éclairement en fonction de la tâche considérée :



LP MEEDD UE3

T ECL=C1∗T Enuit+C1∗C 34∗T Ejour

Durée d'éclairement

Coefficient de gestion

Coefficient de gestion


De nuit


De jour

Coefficient d'accès à la lumière naturelle

C ECL=PECL∗S∗T ECL

Consommation d'éclairage (local)

[W.h]Surface

[m2]Puissance d'éclairage

installée [W/m2]

Durée D'éclairement

[h]

L’énergie consommée pour l'éclairage d'un local est donnée par la formule suivante :



LP MEEDD UE3

Pour calculer le flux lumineux nécessaire à un éclairement donné dans une pièce, on utilise la formule suivante :

Φ=E× AU×δ1×δ2

ηAvec :

Φ : Flux lumineux total nécessaire à l'éclairement du localE : Éclairement souhaitéA : Surface utile du local à éclairerδ

1 : Facteur de dépréciation des lampes et luminaires

δ2 : Facteur d'empoussièrement des luminaires

η : Rendement du luminaireU : Utilance = coefficient dépendant de la géométrie du local, ainsi que de la couleur des parois



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Agir sur la puissance installée PECL

:

→ En utilisant des technologies de lampes ayant une meilleure efficacité lumineuse :

L'efficacité lumineuse s'exprime en Lumen par Watt (lm/W). Le Lumen sert à exprimer le flux lumineux délivré par un luminaire.

Le lux et le lumen ont la particularité de prendre en compte la sensibilité de l'œil aux différentes longueurs d'ondes du spectre lumineux.

Ainsi, selon la technologie utilisée pour produire la lumière à partir de l'énergie électrique fournie à la lampe, l'efficacité lumineuse ressentie sera plus ou moins élevée selon que la lumière générée se situe dans une partie plus ou moins « sensible » (pour l'œil) du spectre.

PECL=ΦEff



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Efficacité (lm/W)

T° de couleur (°K)

Durée de vie (h)

Lampes à Filament

Incandescence

10 2700 1000

Hallogène 20 3000 3000

Lampes fluorescentes

tubes 79/90 2700/6000 12000

Fluo compactes

70 2700/4000 10000

Lampes à décharge

SHP 125 1950 20000

Iodure métallique

85 3000/4000 12000

LEDS 80 IRC > 80% 25000/100000

On peut donc agir sur PECL

en choisissant des technologies de lampes ayant une

efficacité lumineuse élevée :



LP MEEDD UE3



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C1 : dispositif de gestion = 0,9 (inter) ou 0,8 (hor) ou 0,7 (dét.prés.)

→ ces coefficients peuvent se multiplier entre eux

Agir sur le Coefficient C1 :



LP MEEDD UE3

C34 : Prise en compte de l’apport en lumière naturelle

Agir sur le Coefficient C34 :



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C34 : Prise en compte de la lumière naturelle

→ inter : 0,6

→ gradation : 0,4



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18/03/2004

INFLUENCE DE L’ALIMENTATION SELON CYCLE D’ALLUMAGE :

Durée de Vie Durée de Vie

Cycle : Ballast Ferro : Ballast HF :

12h 17000 23000

3h 14000 20000

1h 11000 16000



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BALLASTS HF

GESTION

CENTRALISEE

+

CONTRÔLE

LUMIERE

DU JOUR

DETCTION

PRESENCE

+

14 kw.h / m2 / an18 kw.h / m2 / an22 kw.h / m2 / an30 kw.h / m2 / an40 kw.h

/ m2 / an

LAMPES FLUO

BALLASTS Fe / Cu

15 W / m2

2700 H par AN

+

+

+

BILAN ENERGETIQUE :

+

+



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Les différentes fonctions :

✔ ALLUMAGE / EXTINCTION

✔ GRADATION/MEMORISATION

✔ REGULATION EN FONCTION DES APPORTS DE LUMIERE NATURELLE

✔ AUTOMATISMES LIES A L ‘ OCCUPATION DES LOCAUX

✔ PROGRAMMATION TEMPORELLE

✔ ASSERVISSEMNENT A D‘AUTRES FONCTIONS DU BATIMENT



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DALI est la définition de l'interface numérique standardisée

pour les ballasts électroniques.

La norme DALI, couvrant tous les constructeurs, est fixée

par la norme pour ballasts électroniques CEI 60929.

L'association DALI AG

Digital Addressable Lighting Interface Activity Group

se charge de promouvoir cette nouvelle technologieet de coordonner les activités des différentsconstructeurs.

2- DALI : présentation



LP MEEDD UE3

Historique :Historique :

Par le passé, les ballasts avec gradation étaient

contrôlés par des interfaces analogiques 1-10V.

DSI (Digital Serial Interface) est un

développement propriétaire de la société TRIDONIC.ATCO.

DALI (Digital Addressable Lighting Interface) est une

évolution de DSI. L'initiative du développement a émané

de fabriquants de ballasts reconnus, et a été consolidée

par l'association DALI AG.

L'objectif : conception d’une technologie simple et économique,

répondant aux contraintes de la gestion d'éclairage.



LP MEEDD UE3

Câblage 1-10V (avant...) :

9 Contrôleurs9 Câbles de commande

230v



LP MEEDD UE3

Câblage DALI :

1 Contrôleur230v

230v

DALI



LP MEEDD UE3

Membres de l'association DALI AG :Membres de l'association DALI AG :



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Positionnement de DALI dans le bâtiment :Positionnement de DALI dans le bâtiment :

Pièces individuelles

Etages ou parties de bâtiments

Bâtiments

DALI

Ethernet

KNX



LP MEEDD UE3

Caractéristiques principales de DALI :Caractéristiques principales de DALI :

La norme DALI garantie l'interchangeabilité des produits de différents

Constructeurs (ex : OSRAM, Philips...)

La communication et l'installation sont simplifiées autant que possible.

✔Données techniques : → Transmission série, 16 bits

→ Débit 1.2 kBit/s

→ Longueur des câbles, jusqu'à 300m

→ Topologie libre



LP MEEDD UE3

Principales possibilités offertes par DALI :Principales possibilités offertes par DALI :

Câblage simple de l’interface de commande

Pilotage par adresses individuelles, scènes ou groupes

Pilotage simultané possible

Pas de problème d'interférences

Diagnostique étendu des états des ballasts et des lampes

Recherche automatique des ballasts

Gradation synchrone sur plusieurs ballasts

Système avec intelligence locale



LP MEEDD UE3

✔ Chiffres :

→ jusqu'à 64 ballasts individuels (adresses individuelles)

→ pouvant être intégrés dans 16 groupes (adresses de groupe)

→ avec jusqu'à 16 scènes (niveaux de lumière par scène)

✔ Fonctionnalités :

→ Adressage individuel des ballasts

→ Appartenance à des groupes

→ Niveaux de lumière prédéfinis dans des scènes

→ Vitesse de gradation prédéfinis pour chaque ballast

→ Niveau de lumière prédéfini en cas de rupture de liaison avec le bus

→ Niveau de lumière prédéfini à la mise sous tension

3- Le protocole DALI



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• Principe des échanges sur un bus DALI :



LP MEEDD UE3

Support de transmission :Support de transmission :

Des câbles spécifiques ne sont pas nécessaires grâce au faible

débit de transmission.

Tout câble électrique à 5 conducteurs standard peut être utilisé.

La section minimale des câbles à utiliser est dépendante de la

longueur du réseau :

Longueur Section minimale

L <100 m 0,5 mm2

100 m < L < 150 m 0,75 mm2

150 m< L 300 m 1,5 mm2



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→ Pas de polarité sur les fils « DALI » !



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L’architecture du réseau DALI permet à la fois des topologies de

type bus et étoile :

La combinaison de différentes topologies de réseaux est possible :

Les réseaux existants peuvent ainsi être étendus sans difficulté.

Topologie du réseau :Topologie du réseau :



LP MEEDD UE3

Codage des Signaux :Codage des Signaux :

Les trames de commande circulant sur le bus sont des informations numériques.

Les signaux ont les caractéristiques suivantes :

- transmission différentielle

- Codage Manchester

- Niveaux de tension 0/16V.

Relevé d'une trame DALI à l'oscilloscope



LP MEEDD UE3

Les Trames DALI :Les Trames DALI :

Le contrôleur envoie une requête vers le ballast, puis reçoit une réponse de celui-ci

La requête contient 19 bits : 1 bit de start + 1 octet d'adresse + 1 octet de donnée + 2 bits de stopSa durée est 19 x 1 / 1200 = 15,83 ms

La réponse contient 11 bits : 1 bit de start + 1 octet de donnée + 2 bits de stopSa durée est 11 x 1 / 1200 = 9,17 ms

Le bit de start correspond à 1 logiqueLes bits de stop correspondent à une inactivité (niveau haut) pendant une durée de 1,67 ms

15,83 ms

START AdresseSTART Données STOP



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Adressage :Adressage :

L'espace adressable d'un contrôleur concerne 64 composants.

Chaque luminaire possède :

→ Une adresse individuelle (1 à 64)

→ Une adresse de Groupe (1 à 16)

Dans un groupe, les luminaires sont commandés identiquement, mais leurs états sont remontés individuellement.

L'adresse du luminaire est mémorisée dans le ballast qui mémorise aussi les réglages (scénarios).

Il y a un maximum de 16 scénarios par contrôleur



LP MEEDD UE3

✔ La structure de l'octet d'adresse est la suivante :

Y A5 A4 A3 A2 A1 A0 S

➢ Si Y='0' → Adressage individuel sur les bits A5....A0

➢ Si Y='1' → Adressage de groupe sur les bits A3....A0 ( dans ce cas : A5=A4='0')

➢ Si tous les bits sont à '1' → Adresse de diffusion (« broadcast ») : commande générale s'adressant à tous les ballasts présents sur la ligne.

Exercice :

- Écrire l'octet permettant de s'adresser individuellement au ballast n°55

- Écrire l'octet permettant de s'adresser au groupe de ballasts n°12



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Le bit de sélection S de l'octet d'adresse (cf page précédente) indique que :

→ la donnée qui suit est une valeur de variation si S='0'

→ la donnée qui suit est une instruction de commande si S='1'

Rq : Si l'octet d'adresse commence par 101 ou par 110, il s'agit d'une instruction de commande étendue spéciale.

✔ La structure de l'octet de données est la suivante :



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• Dans le cas où S = '0' :

la valeur de luminosité est codée par un nombre N compris entre 0 et 255 selaon la formule suivante :

N = 255/3 x log (P)

Où P est la puissance électrique désirée exprimée en millième de la puissance nominale du luminaire.

On pourra utiliser l'abaque suivant pour établir la correspondance →

Exercice :

- Ecrire l'octet de donnée correspondant à une commande à 50% de la puissance nominale du luminaire



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• Dans le cas où S = '1' :

L'octet correspond à une commande prédéfinie dont voici quelques exemples :

- commande 0 : "OFF" commande qui permet l'extinction immédiate de la lampe

- commande 6 : "RECALL MIN LEVEL" commande qui permet le réglage de luminosité à la valeur minimale

- commandes 16 à 31 : "GO TO SCENE" commande qui permet d'obtenir le réglage mémorisé dans le scénario considéré (XXXX indique le numéro du scénario : 0 à 15)

- commandes 96 à 111 : "ADD TO GROUP" commande qui permet d'ajouter le ballast au groupe considéré (XXXX indique le numéro du groupe : 0 à 15)

- commande 146 : "QUERY LAMP FAILURE" commande qui demande si la lampe dont l'adresse est spécifiée présente un problème. La réponse sera "Yes" ou "No"

- L'octet de donnée d'une réponse est du type "Yes", "No", ou information 8 bits exemple : "Yes" commande



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Composants :Composants :

La norme DALI, qui couvre tous les constructeurs, garantit l'interchangeabilité et l'interopérabilité

des équipements de différents fabricants. Exemples de composants DALI :

Ballast DALI

Alim DALI

Contrôleur DALI Détecteur de présence DALI

Interface de contrôle

DALI



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DALI dans l'automatisation du bâtiment :DALI dans l'automatisation du bâtiment :

Protocole standardWAGO I/O-System 750Ex : Ethernet TCP/IP ou LONWORKS

Système de GTB

Stores

Chauffage,ventilation,

air conditionné

Gestionconventionnelle

de la lumière

..

.

Autres sous sections



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Les constructeurs d'équipements fournissent leurs propres outils pour l'adressage et l'affectation logique des équipements dans le réseau.WAGO fournit son propre outil de configuration, pour l’installation et la configuration de ballasts DALI avec le WAGO-I/O-SYSTEM 750.

Logiciels :Logiciels :



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4- DALI et le contrôleur Wago 750

Borne maître DALI : 750-647

La bibliothèque « DALI_647_02.lib » permet d'exploiter facilement les possibilités offertes par le bus DALI sur les contrôleurs Wago 750-xxx.



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GGestion du bus DALI sur cible Wago 750-849 :



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Fonction Télérupteur :

Fonction Interrupteur :

Gradateur 1 bouton :

Gradateur 2 boutons :

3 – Modbus


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1 – Présentation

2 – Exemple d'architecture

3 - Principe des échanges

4 – Modbus RTU

5 – Modbus TCP

ANNEXE : A - Détail des différentes fonctions

Le Protocole Modbus

3 – Modbus


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1 – Présentation :

Modbus est historiquement le premier bus de terrain normalisé a avoir vu le jour.

Modbus signifie « Modicon Bus », Modicon étant la filiale américaine de Merlin Gérin / Schneider Electric.

Il s'agit d'un protocole simple permettant à des équipements d'échanger simplement des informations, sous forme de bits ou de mots.

Initialmement, les équipements concernés étaient principalement des équipements d'automatismes industriels (API, variateurs, pupitres ...); cependant certains produits sont également des standars de l'immotique (centrales de mesures) et de la télégestion.

Ce protocole est suporté par l'association Modbus-IDA.

3 – Modbus


LP MEEDD UE3

2 – Exemple d'architecture :Dans le domaine de la GTB/GTC, on rencontre fréquemment Modbus en tant que réseau de supervision des installations électriques, au niveau du TGBT.Il permettra de transmettre au superviseur des informations telles que :

- La présence de défaut sur un appareillage (contact aux. d'un disjoncteur)

- Les relevés de comptage/sous-comptage d'énergie

Au niveau de l'automatisation, on pourra également piloter des sorties, en vue par exemple de gérer les délestages, ou certaines commandes centralisées (luminaires...)

Système de câblage Modbus "Acti 9" de Schneider →

3 – Modbus


LP MEEDD UE3

3 – Modbus


LP MEEDD UE3

Modbus définit une trame de base baptisée « PDU » (« Protocol Data Unit ») indépendante du type de protocole considéré (série ou TCP).

Elle comporte 2 champs :

- Code de la Fonction Modbus : Spécifie le type d'opération initié par la communication (lecture de mots, écriture de bits etc...)

- Données : Données nécessaires à l'éxécution de la fonction ou renvoyées par celle-ci.

La trame Modbus complète, « ADU » (Application Data Unit ») comportera en plus les informations d'adressage et de détection d'erreur propres au média de communication envisagé (série ou TCP).

3 – Principe des échanges :

3 – Modbus


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Adressage :

Modbus manipule 4 types de données :

Les adresses des objets Modbus sont codées sur 16 bits, ce qui autorise 65536 objets de chaque type possible par équipement accessibles via Modbus.

C'est à chaque fabriquant de matériel de définir les plages d'adresses pour chacun de ces segments de données, ceux-ci pouvant tout aussi bien être disjoints que confondus :

Type d'objet Accès Exemple:

Bits Lecture Interface d'entrées TOR

Bits Interface de sorties TOR

Mots (16 bits) Lecture Interface d'entrées analogiques

Mots (16 bits) Registres internes

Bits d'entrée ("Discret inputs")Bits mémoires ("Coils")

Lecture/Ecriture

Registres d'entrées ("Input Registers")Registres mémoires ("Holding registers")

Lecture/Ecriture

3 – Modbus


LP MEEDD UE3

Code (Hexa) Fonction

01 Lecture de bits

02 Lecture de bits d'entrée

03 Lecture de mots

04 Lecture de mots d'entrée

05 Écriture de 1 bit

06 Écriture de 1 mot

0F Écriture de n bits

10 Écriture de n mots

→ Exemples de fonctions Modbus :

3 – Modbus


LP MEEDD UE3

Les fonctions Modbus sont codées sur un octet :

- Les valeurs 1 à 127 correspondent à des fonctions Modbus; (cf annexe a pour la liste des principales fonctions Modbus)

- Les valeurs 128 à 255 correspondent aux codes d'exceptions indiquant qu'une erreur s'est produite au cours d'un échange;

- Le code 0 n'est pas valide.

La longueur totale de la trame PDU ne peut excéder 253 octets (pour des raisons de compatibilité des échanges entre les modes série et TCP).

La longueur champ de données peut donc être comprise entre 0 et 252 octets.

3 – Modbus


LP MEEDD UE3

Les échanges Modbus sont basés sur un modèle Client / Serveur (maître/esclave dans le cas série).

Le Client (maître) est toujours à l'initiative d'un échange. Il envoie une requête au serveur qui lui retourne, après analyse de cette requête une réponse :

La trame de réponse contient les éventuelles données demandées par le client dans le champ de données et le code de la fonction exécutée en echo (Accusé réception : Signifie que la fonction a été correctement exécutée).

3 – Modbus


LP MEEDD UE3

Si une erreur est détectée à la réception grâce au champ de contrôle (error check), ou si une erreur survient lors de l'éxécution de la requête par le serveur, la réponse renvoyée par celui-ci est alors dite « d'exception » :

Le champ « fonction » de la réponse contient alors la valeur [128 + code fonction] indiquant au client que la fonction n'a pu être éxécutée; le champ « données » contient quant à lui un code d'exception indiquant le type d'erreur qui s'est produite.

3 – Modbus


LP MEEDD UE3

Le logigramme suivant décrit le déroulement d'une transaction Modbus et son traitement côté Serveur :

Attendre requête

Adresse des données valide

?

Code Fonction valide

?

?

?

Valeur(s) des données valide(s)

Exécuter Fonction

Envoyer Réponse Modbus

Envoyer Réponse d'exception

Code d'exception = 1




non

non

non

non

3 – Modbus


LP MEEDD UE3

✔ RS485 2 fils.

Il s'agit du mode le plus répandu, tout équipement Modbus RTU doit permettre ce type de liaison.

Résistances de polarisationTerminaisons de bus

4 – Modbus Série (RTU) :

3 – Modbus


LP MEEDD UE3

Direction Description

D0 A/A' E/S

D1 B/B' E/S

Common C/C' x Masse commune (optionnelle)

Désignation Modbus

Nom norme RS485

D0=V+ pour bit = '0' D0=V- pour bit = '1'

D1=V- pour bit = '0' D1=V+ pour bit = '1'

✔ Signaux utilisés / (Mobdus RTU / RS485 2 fils) :

3 – Modbus


LP MEEDD UE3

✔ Connecteurs RS485 :

3 – Modbus


LP MEEDD UE3

✔ RS232.

Ce mode utilise 3 fils et est réservé aux liaisons point à point pour des distances <20m.

✔ Débit binaire :

Pour l'ensemble des modes de transmissions précédemment décrits, le débit binaire par défaut est de 19 200 Bauds. Sur certains équipements, ce débit peut être paramétré à une valeur différente (2400 Bds, 4800 Bds, 9600 Bds, 38400 Bds...).

3 – Modbus


LP MEEDD UE3

En plus des champs définis par la couche applicative de Modbus (code fonction et données), Les trames Modbus série incluent :

l'adresse de l'esclave en en-tête (1 octet) : - Adr = 0 pour la diffusion, - 1<Adr<255 pour un échange entre maître et esclave)

Champ de contrôle de la validité de l'échange : (1 ou 2 octets)

3 – Modbus


LP MEEDD UE3

Format d'une trame Modbus RTU :

Les octets transportés par les trames Modbus RTU comportent par défaut 11 bits :

1 bit de START 8 bits de données 1 bit de parité 1 bit de STOP

Le débit par défaut d'une communication Modbus est de 19200 Bauds. Sur certains équipements, d'autres débits peuvent également être sélectionnés (9600 bds, 38400 bds...)

StopBit 7Bit 6Bit 5Bit 4Bit 3Bit 2Bit 1Bit 0Start Parité

3 – Modbus


LP MEEDD UE3

Un mode appelé « diffusion » (« Broadcast ») permet au maître (client) de s'adresser à l'ensemble des esclaves (serveurs) présents sur le bus en envoyant une requête à l'adresse 0.

3 – Modbus


LP MEEDD UE3

Exemple de fonction Modbus : Lectrure de Bits d'entrées (0x02)

Cette fonction permet de lire 1 à 2000 bits consécutifs dans le segments mémoire du serveur correspondants aux bits d'entrée.

La trame de requête contient les champs suivants :

La trame de réponse, si aucune erreur ne survient :

* Rq : N = (nb_de_bits) / 8 si nb_de_bits est un multiple de 8N = (nb_de_bits) / 8 + 1 dans le cas contraire

Champ : Taille : Valeur :

Code Fonction : 1 octet 0x02

Adresse du 1er bit à lire : 2 octets 0x0000 à 0xFFFF

Nombre de bits à lire : 2 octets 1 à 2000 (0x7D0)



Nombre d'octets de la trame de réponse : 1 octet N

Etat des bits lus : N x 1 octet Valeurs lues

3 – Modbus


LP MEEDD UE3

Si une erreur survient au cours de l'échange, la trame de réponse devient :


Code d'erreur : 1 octet 0x81

Code d'exception : 1 octet Code de l'erreur

Exemple :

Le contrôleur du TGBT envoie une requête de lecture de l'état des disjoncteurs de la tranche 5.Les contacts auxiliaires des 12 disjoncteurs de cette tranche sont reliés à un module d'E TOR Modbus auquel l'adresse 5 a été configurée.

Au moment où la requête est envoyée, le disjoncteur n°4 est en défaut (contact auxiliaire correspondant ouvert).

3 – Modbus


LP MEEDD UE3

Requête :

Réponse :

3 – Modbus


LP MEEDD UE3

Modbus TCP adopte les couches applicatives définies par Modbus ADU et utilise les standards Ethernet/internet, à savoir les piles TCP/IP et UDP/IP pour les couches basses.

Il offre ainsi des possibilités de communication étendues dans les systèmes industriels, et ce à différents niveaux (de la supervision jusqu'au terrain).

La cohérence des services offerts par les différents réseaux de cette famille permet en outre une interopérabilité aisée.

Modbus-TCP est basé sur le principe d'encapsulation des trames .

Le port de communication n°502 est réservé aux transactions MODBUS.

5 – Modbus TCP :

a – Présentation :

3 – Modbus


LP MEEDD UE3

Le protocole Modbus TCP permet d'encapsuler des trames Modbus PDU dans des trames Ethernet, et ainsi offrir les services Modbus ce type de réseau :

En-Tête Ethernet En-Tête IP En-Tête TCP Données CRC

12 octets22 octets 24 octets 1 à 255 octets

4 octets

b – Encapsulation :

3 – Modbus


LP MEEDD UE3

La trame Modbus TCP est constituée d'une trame Modbus-TCP précédée d'une en-tête baptisée « MBAP Header » :

L'absence de champ de contrôle propre à la trame Modbus-TCP s'explique par le fait que celui-ci est déjà réalisé par la couche 2 d'Ethernet (CRC 32 bits).

3 – Modbus


LP MEEDD UE3

L' en-tête MBAP Header comporte 4 champs :

✔ Transaction Identifier (2 octets) : Ce champ est utilisé pour identifier les transaction circulant sur le réseau, afin que le client puisse faire le lien entre une requête qu'il a émise et une confirmation qu'il reçoit.

✔ Protocol Identifier (2 octets) : Ce champ permet d'utiliser plusieurs variantes de protocoles et de les distinguer; pour Modbus, ce champ est à 0x00.

✔ Length (2 octets) : Ce champ indique la taille (en octets) de la trame Modbus à (partir du champ suivant).

✔ Unit Identifier (1 octet) : Ce champ est utilisé lorsque la trame est adressée à une passerelle Modbus-TCP / Modbus-série, afin d'identifier l'adresse Modbus de l'esclave sur cette ligne...

3 – Modbus


LP MEEDD UE3

Passerelle Modbus-TCP / Modbus série

Unit ID =1 Unit ID =2

IP : 192.168.0.4

Réseau Modbus mélangeant Modbus RTU et Modbus TCP :

3 – Modbus


LP MEEDD UE3

Client ServeurInitialise la valeur

Protocole IDInitialise la valeur

Initialise la valeur Initialise la valeur

Unit. IDInitialise la valeur

Transact. IDRetourne au client la valeur qu'il a initialisée

Retourne au client la valeur qu'il a initialisée

Length

Retourne au client la valeur qu'il a initialisée

Le contrôle sur chacun de ces champs pour un client et un serveur est récapitulé dans le tableau suivant :

3 – Modbus


LP MEEDD UE3

→ Exemple de matériel :

Passerelle Modbus TCP/Modbus RTU (Schneider) :

3 – Modbus


LP MEEDD UE3

b - Modbus-RTU.

Des bornes spécifiques permettent d'assumer les couches physiques RS232 et RS485 utilisées en Modbus RTU (par ailleurs, les contrôleurs disposent également d'un port RS232 sur l'unité centrale) :

Borne RS485 : 750-653

6 – Modbus & Le contrôleur Wago 750-849 :

3 – Modbus


LP MEEDD UE3

Borne RS232 : 750-650

3 – Modbus


LP MEEDD UE3

La bibliothèque « Modb_l05.lib » contient les blocs fonctionnels permettant de rendre une borne série (RS232 ou RS485) maître ou esclave :

3 – Modbus


LP MEEDD UE3

De même, « wago_IO_scanning_RTU » permet de configurer graphiquement des communications Modbus série entre le contrôleur (maître) et d'autres équipements reliés à une borne liaison série RS485 (ou RS232) :

3 – Modbus


LP MEEDD UE3

Reprenons l'exemple de l'installation électrique décrite précédemment, avec les contacts auxiliaires des 12 disjoncteurs reliés à l'interface d'E/S TOR Modbus.

- Compléter le paramétrage de la requête Modbus Ci-dessous afin de lire l'état de ces 12 contacts et de les stocker dans le mots %MW10 et%MW11.

- Proposez un programme permettant d'allumer un voyant d'alarme relié à la sortie%QX4.0 du contrôleur si l'un des disjoncteur est ouvert.

Exemple :

3 – Modbus


LP MEEDD UE3

Le contrôleur 750-849 est communique naturellement en Modbus-TCP à travers ses ports Ethernet :

→ Toutes ses données d'entrée/sortie sont accessible via des requêtes Modbus sur le réseau Ethernet :

Pour cela, une table mémoire image des E/S est automatiquement créée par le contrôleur en fonction des cartes présentes sur le rack.

- Les entrées pourront ainsi être accédées par les requêtes de lecture (lecture de bits d'entrée pour les E TOR, lecture de mots d'entrée pour les E Analogiques)

- Les sorties sont quant à elles accessibles en lecture ou en écriture (bits de sortie/bobines ou registres)

b- Modbus-TCP.

3 – Modbus


LP MEEDD UE3

→ Par ailleurs, des blocs fonctionnels de communication permettent au programme du contrôleur d'initier une requête Modbus-TCP :

Bloc fonctionnel « Ethernet_ModbusMaster-TCP » de la bibliothèque « Modbus_Ethernet_03.lib » :

3 – Modbus


LP MEEDD UE3

La bibliothèque « Wago_IO_Scanning_TCP.lib » fournit un configurateur graphique qui permet de lire/écrire des données (bits ou mots) dans des équipements distants connectés en Modbus TCP (cf TP) :



LP MEEDD UE3

A – Fonctions Modbus de base

- 0x01 : Lecture de n bits de sortie .............................................................. 145

- 0x02 : Lecture de n bits d'entrée .............................................................. 146

- 0x03 : Lecture de n registres ..................................................................... 147

- 0x04 : Lecture de n mots d'entrée ............................................................ 158

- 0x05 : Ecriture d'1 bit de sortie .................................................................. 149

- 0x06 : Ecriture d'1 registre ......................................................................... 150

- 0x0F : Ecriture de n bits de sortie ............................................................. 151

- 0x10 : Ecriture de n registres .................................................................... 152

Annexes :

3 – Modbus


LP MEEDD UE3

Fonction 0x01 : Lecture de n bits de sorties.

Cette fonction permet de lire 1 à 2000 bits consécutifs dans le segments mémoire du serveur correspondants aux sorties discrètes (« coils »).



* Rq : N = (nb_de_bits) / 8 si nb_de_bits est un multiple de 8N = (nb_de_bits) / 8 + 1 dans le cas contraire

Code Fonction 1 Octet 0x01

Adresse de départ 2 Ocets De 0x0000 à 0xFFFF

Nombre de bits à lire : 2 Octets De 1 à 2000 (0x7D0)



Nombre d'octets de la trame de réponse : 1 octets N*

Etat des bits lus : N octets Etat des bits lus

3 – Modbus


LP MEEDD UE3

Fonction 0x02 : Lecture de n bits d'entrées.

Cette fonction permet de lire 1 à 2000 bits consécutifs dans le segments mémoire du serveur correspondants aux entrées discrètes (« discrete inputs »).



Code Fonction 1 octet 0x02

Adresse du 1° bit à lire 2 octets 0x00 à 0xFFFF

Nombre de bits à lire 2 octets 0x00 à 0x2000

Code Fonction 1 octet 0x02

Nombre d'octets de du champ suivant

1 octets N

État des bits lus N octets Valeurs lues

3 – Modbus


LP MEEDD UE3

Fonction 0x03 : Lecture de n registres.

Cette fonction permet de lire 1 à 125 mots (16 bits) consécutifs dans le segments mémoire du serveur correspondants aux registres accessibles en lecture/écriture (« Holding register »).





Adresse du 1° registre à lire : 2 octets 0 à 0xFFFF

Nombre de registres à lire (n) : 2 octets 1 à 125 (0x7D)



Nombre d'octets du champ suivant : 1 octet 2 x n

Mots lus : n x 2 octets Valeurs lues

3 – Modbus


LP MEEDD UE3

Fonction 0x04 : Lecture de n mots d'entrée.

Cette fonction permet de lire 1 à 125 mots (16 bits) consécutifs dans le segments mémoire du serveur correspondants aux registres accessibles en lecture seule (« Input register »).





Adresse de départ : 2 octets 0x0000 à 0xFFFF

Nombre de registres à lire (n) : 2 octets 1 à 125 (0x7D)



Nombre d'octets de la trame de réponse : 1 octet 2 x n

Valeurs de registres lus : nx2 octets valeurs

3 – Modbus


LP MEEDD UE3

Fonction 0x05 : Ecriture d'un bit de sortie.

Cette fonction permet de forcer une sortie à '1' ou à '0' sur l'équipement distant. Le sous-champ « valeur » du champ « données » contient 2 octets : la valeur 0xFF00 permet le forçage à '1', la valeur 0x0000 le forçage à '0'; toutes les autres valeurs sont interdites. La réponse à cette requête est un écho de la requête.


Si aucune erreur ne survient, la trame de réponse est identique à la trame de requête (écho)

La trame de réponse, si une erreur survient :



Adresse du bit à écrire : 2 octets 0x0000 à 0xFFFF

Valeur à écrire ('0' ou '1') : 2 octets 0x0000 ou 0xFF00



Code d'exception : 1 octet 01, 02, 03, ou 04

3 – Modbus


LP MEEDD UE3

Fonction 0x06 : Ecriture d'un registre de sortie.

Cette fonction permet l'écriture d'une variable sur un mot accessible en lecture/écriture de l'équipement distant. La réponse à cette requête est un écho de la requête.


Si aucune erreur ne survient, la trame de réponse est identique à la trame de requête (écho)

La trame de réponse, si une erreur survient :



Adresse du registre à écrire : 2 octets 0x0000 à 0xFFFF

Valeur à écrire (big endian) : 2 octets 0x0000 à 0xFFFF



Code d'exception : 1 octet 01, 02, 03, ou 04

3 – Modbus


LP MEEDD UE3

Fonction 0x0F : Ecriture de n bits de sortie.

Cette fonction permet d'écrire 1 à 1968 bits consécutifs d'un équipement distant. La réponse à cette requête renvoie le nombre de bits écrits ainsi que l'adresse de départ en écho.


Le rangement des bits à l'intérieur des mot se fait de la façon suivante :


Code Fonction : 1 octet 0x0F

Adresse de départ : 2 octets 0x0000 à 0xFFFF

Nombre de bits à écrire : 2 octets 0x0001 à 0x07B0

Nombre d'octets du champ suivant 1 octet 0 à 255

Valeurs à écrire N octets .................

Adresse de départ b15

b14

b13

....... b3 b

2 b

1 b

0

Adresse de départ + 1 b31

b30

b29

....... b18

b17

b16

Adresse de départ + 2 etc...

3 – Modbus


LP MEEDD UE3

Fonction 0x10 : Ecriture de n registres.

Cette fonction permet d'écrire 1 à 123 registres consécutifs d'un équipement distant. La réponse à cette requête renvoie le nombre de registres écrits ainsi que l'adresse de départ.La trame de requête contient les champs suivants :

La trame de réponse (sans erreur) :



Adresse du 1° mot à écrire : 2 octets 0x0000 à 0xFFFF

Nombre de mots à écrire (n) : 2 octets 0 à 0x7B

Nombre d'octets du champ suivant 1 octets 0 à 255

Valeurs à écrire (big endian) : n octets 0x0000 à 0xFFFF



Adresse du 1° mot écrit : 2 octet 0 à 0xFFFF

Nombre de mots écrits 2 octets n

143

4 – KNXLP MEEDD UE3


1 / Présentation

2 / Le Protocole KNXa – Architecture du réseau KNXb – Couche Physiquec – adressaged – Télégrammese – ETS

3 / KNX & Wago 750-849a – Mode Routeurb – Mode Contrôleur

KNX



En 1997, Batibus, EIB et EHS ont décident de s’associer pour développer un standard de communication dédié aux bâtiments intelligents.

La spécification KNX fut alors publiée au printemps 2002 par l’association KONNEX :

En novembre 2006 le protocole KNX et tous ses média de communication (TP, PL, RF, IR) sont reconnus par ISO/IEC (norme : 14543-3-x) pour la publication comme standard international.

KNX est le seul standard ouvert au monde pour la domotique et l’immotique

Plus de 100 entreprises membres dans le monde distribuent 7.000 produits certifiés KNX

1 - Présentation.



Les applications concernent :

•l’éclairage, la commande des stores•la ventilation, le chauffage, la climatisation•la surveillance, les systèmes d'alarme•les appareils électroménagers, audio et vidéo



La puissance est alimentée en 230v ou 400v / 50 Hz.Le circuit de commande est constitué par une paire torsadée (TP : Twisted Pair) ou par une liaison radio (RF : Radio Frequency) ou infra-rouge (IR : InfraRed) La transmission des données peut aussi se faire par courant porteur (PL : Power Line).

Chaque élément connecté au bus KNX est capable d'envoyer un message qui sera "entendu" par les autres éléments, mais traité uniquement par l'élément concerné.

2 – Le protocole KNX.

A - Architecture du réseau KNX



L’élément topologique de base d’une installation KNX est la ligne.

Elle est composée de :

✔ une alimentation spécifique, dite de ligne,

✔ un maximum de 64 participants,

✔ une longueur de câble totale n’excédant pas 1 000 mètres.

La ligne représente l’installation minimale KNX.



Pour augmenter le nombre de participants, il est possible d’ajouter des segments à une ligne.

On peut aller dans ces cas jusqu’à environ 255 participants. On utilise par segment une alimentation de ligne, et chaque segment est séparé de son voisin par un composant spécifi que, le répéteur de ligne.

Certaines précautions sont alors à respecter sur les distances, notamment :

• longueur des câbles entre deux participants < 700 mètres,• longueur des câbles entre deux alimentations < 350 mètres,• longueur des câbles entre un participant et une alimentation < 350 mètres,• longueur des câbles entre deux alimentations > 200 mètres.



Les installations KNX peuvent être constituées de plusieurs lignes, on parle alors de zones et plusieurs zones peuvent à leur tour être rassemblées pour constituer des installations plus importantes.

On peut aller ainsi théoriquement jusqu’à environ 55 000 participants :



En résumé :

➔Une ligne contientun maximum de 64 participants(modules)

➔Une zone comporteun maximum de 15 lignesreliées à la ligne principalepar des coupleurs de ligne

➔Une dorsale relieun maximum de 15 zonespar l'intermédiairedes coupleurs de zone

Note : DVC = device



Les trois medias de communicatiosn les plus répandus (TP, PL et RF) de KNX répondent aux caractéristiques suivantes :

→ Paires torsadées- TP-0 à 4800 bits/s - héritage de BatiBUS- TP-1 à 9600 bits/s - héritage de EIB

→ Courant porteur- PL-110 (110kHz) à 1200 bits/s - héritage de EIB- PL-131 (132 kHz) à 2400 bits/s - héritage de EHS

→ Fréquence radioRF (868,3 MHz) à 38.4 kbits/s

B – Couche Physique.



Le bus doit être alimenté avec une tension 29V continue

Les données qui forment le « message » KNX sont transmises en mode série différentiel avec un débit de 9600 bits/s

Utilisation d'un câble 2 paires (2 x 2 x 0,8 mm)La paire non utilisée (jaune – blanc) sert de réserve

Concernant TP1 – version la plus courante de KNX :



- distance maximale entre 2 modules : 700 m

- distance maximale entre un module et son alimentation : 350 m

- longueur maximale du bus : 1000 m

- distance minimale entre deux alimentations : 200 m

- Pas de résistances de terminaison



✔ Codage des bits :

. Les niveaux logiques transmis sur le bus sont superposés à une tension 29 V continue, qui sert d'alimentation aux participants.

. Le '1' logique correspond à l'absence de signal.

. Le '0' logique correspond à un signal alternatif d'amplitude 5V.



Visualisation des signaux sur le Bus :



C - Adressage.

Il existe deux types d’adressages sous KNX :

→ un adressage physique → un adressage logique, (ou adresse de groupe)

L’adresse physique permet d’identifier de manière univoque les participants sur une installation KNX.

Cette adresse physique est très liée à la topologie du réseau KNX et à la situation du participant dans la topologie.



L’adresse physique du participant est attribuée au début de la programmation.

On agit directement sur le produit, en appuyant sur le bouton de programmation et, par le logiciel ETS™, il reçoit son adresse physique.

✔ Adresse Physique :



L’adresse de groupe sert quant à elle à programmer les fonctionnalités de l’installation. Cette adresse, logique, permet de relier un capteur (ou une entrée) à un actionneur (ou une sortie). Cette opération d’affectation est effectuée dans le logiciel ETS™.

Un télégramme véhiculé via une adresse de groupe X par un capteur sera lu par un actionneur si ce dernier contient cette même adresse de groupe X correspondant à une de ses fonctionnalités. Le participant rejette tout télégramme qui ne lui est pas destiné.

✔ Adresse Logique (ou adresse de groupe) :



✔ Exemple :

Sur une ligne figurent un détecteur de mouvement, un bouton poussoir multifonction, un actionneur de commutation d’éclairage et une alimentation KNX. Nous allons nous intéresser au fonctionnement de l’allumage des circuits 1 et 4 sur le schéma suivant, donc seulement au bouton poussoir multifonction et à l’actionneur de commutation.

L’adresse de groupe 1/2/1 a été assignée à la touche 1 du bouton poussoir...

...mais aussi aux voies 1 et 4 de l’actionneur de commutation d’éclairage 1.1.2...

ce qui aura pour effet d’activer ces 2 voies lors d’un appui sur le bouton 1.



Tous les participants du bus peuvent échanger des informations entre euxà l'aide de télégrammes découpés en différents champs :

contrôle adresseexpéditeur

adressedestinataire

compteurde routage

longueur données sécurité

bits 8 16 17 3 4 16 x 8 maxi 8

D - Télégrammes.

L'adresse expéditeur est toujours une adresse physique

L'adresse destinataire peut être une adresse physique ou bien une adresse de groupe



Analyse d'un télégramme (1/6)

Télégramme : BC 12 0A 33 03 E1 00 81 0B CC

BC : caractère de contrôleémission normale, priorité basse

1 0 R 1 P P 0 0 Priorité de transmission 0 0 Priorité système 1 0 Priorité alarme 0 1 Priorité haute 1 1 Priorité basse 0 Répétition 1 Émission normale




✔ 12 0A : adresse physique de l'expéditeur

→ zone 1 - ligne 2 - participant 10

✔ E1 : 1 110 0001

→ 1 : adresse du destinataire = adresse de groupe

→ 110 : compteur de routage = 6

→ 0001 longueur de la donnée = 1 (2 octets)





✔ 33 03 : adresse du destinataire bit fort du caractère suivant (E1)=1 : adresse groupe

0011 0011 0000 0011 : 6/3/3 sur 3 niveaux





✔ 00 81 : donnée, qui sera interprétée par le destinataire





✔ 0B : octet de sécurité, calculé en parité impaire (0B donne 0000 1011)

BC 1 0 1 1 1 1 0 012 0 0 0 1 0 0 1 00A 0 0 0 0 1 0 1 033 0 0 1 1 0 0 1 103 0 0 0 0 0 0 1 1E1 1 1 1 0 0 0 0 100 0 0 0 0 0 0 0 081 1 0 0 0 0 0 0 1nombre de 1 3 1 3 3 2 1 4 4octet de sécurité 0 0 0 0 1 0 1 1





✔ CC : caractère d'acquittement

réception correcte

0 0 0 0 1 1 0 0 NAK (réception incorrecte) 0C1 1 0 0 0 0 0 0 BUSY (occupé) C01 1 0 0 1 1 0 0 ACK (réception correcte) CC




Le standard KNX possède 3 modes de configuration:

- A (Automatic Configuration) : les composants du "A-mode" ont un mode de configuration entièrement automatique (appareils ménagers) - E (Easy Configuration) : les composants du"E-mode" sont pré-programmés et chargés avec une série de paramètres par défaut - S (System Configuration) : les composants du"S-mode" connectés au réseau sont soutenus par le logiciel (ETS), pour le planning, la configuration et l'assemblage.

Le "S-mode" a le plus haut niveau de flexibilité

E – programmation KNX avec ETS



Le logiciel ETS (Engineering Tool Software) permet d’effectuer le projet et la programmation des participants.

Il nécessite l’installation des bases de données fournies par les fabricants (fichiers Portant l'extension « .vd2 », « .vd3 » ou « .vd4 » , définissant les donnéeséchangées par l'équipement communicant sur le réseau KNX).

Ci-après, un exemple de projet réalisé sous ETS4...



Catalogue de produits KNX

Catalogue de produits KNX

Topologie du réseau

Liens logiques entre les participants



➢ Méthode d'affectation des adresses de groupe :Méthode d'affectation des adresses de groupe :

La part importante du travail à réaliser sur ETS va être la création d'adresses de groupe pour lier les différents participants et assurer les fonctionnalités désirées au sein du bâtiment.

Pour cela, il convient d'avoir une démarche structurée afin que le projet reste lisible, que les différents liens soient facilement identifiables, dans le but de faciliter le développement et la maintenance du système.

Ainsi, la lecture d’une adresse de groupe doit permettre d’identifier clairement : • - La fonction du groupe (éclairage, store, chauffage…),

- Le lieu où se déroule l’action (salle de réunion, zone accueil…), - le type d’action (commutation, variation…).



Un participant KNX peur proposer plusieurs types d'action, selon le type d'équipement envisagé.

On adoptera donc la convention suivante pour le dernier chiffre de l'adresse de groupe, afin de pouvoir immédiatement identifier le type d'action correspondant :



→ Exemples de composants KNX :



Exercice

On considère le télégramme suivant, émis par un participant sur un bus KNX de type TP1 :

94 24 1B 21 0C 91 00 FF ?? C0

1 / Tracer le chronogramme représentant la tension mesurée sur le bus pour les 8 premiers bits de ce télégramme.

2 / Déterminer le niveau de priorité de ce message.

3 / Déterminer l'adresse du participant expéditeur du télégramme.

4 / Déterminer à qui s'adresse ce télégramme.

5 / Compléter le champ «??».

6 / Le message a-t-il été correctement reçu par le destinataire ? A-t-il été traité par ce dernier ? Que va faire l'expéditeur ?

LP MEEDD 5 – EnOcean UE3

174 Nicolas Néanne IUT de Toulon – GEII

EnOcean, communications sans fils et sans piles...

1 / Concept

2 / Quelques Produits

3 / EnOcean & Wago 750-849



1 – Le Concept EnOcean.

EnOcean est une technologie sans fil et sans pile basée sur des émetteurs radio à très faible consommation.Les émetteurs puisent leur énergie dans l’environnement : cellules photovoltaïques, interrupteur piézo-électrique.

● Quelques données Techniques :

✔Fréquence : 868.3 MHz

✔Puissance à l’émission : 10mW

✔Identifiant UNIQUE, sur 32 bits, fixé en usine pourchaque émetteur

✔Trame de données très courtes

✔Faible rayonnement électromagnétique (100 fois moins qu’un téléphone mobile)

✔Portée : 100m en champ libre, 30m placo, 20m brique



Avantages :

✔Installation aisée : libre positionnement des capteurs

✔Réduction de la pollution : Pas de fil, pas de saleté, pas de pile (et donc pas

d’élimination des piles)

✔Économies d’énergie

✔Avantages au niveau coût

✔Flexibilité et confort

✔Simplicité de commande



Structrure d'une Trame :



2 – Quelques Produits.

• Emetteurs : Gamme d’interrupteurs, Contacts magnétique, Détecteur de présence, régulateurs, télécommandes...



3 – Communications EnOcean avec le contrôleur Wago.

WAGO a développé une borne intégrant directement le récepteur EnOcean couplé à une antenne, afin que le contrôleur puisse recevoir les informations de produits EnOcean :

Borne 750-642 :



Des bibliothèques facilitent la mise en œuvre de ce protocole EnOcean en proposant des fonctions de réception et d'identification de divers composants.

Exemples :

✗ Mise en service du module récepteur :

✗ Récupération de l'ID d'un double bouton poussoir :



✗ Lecture de l'état du bouton poussoir :

Automatismes & Réseaux pour la GTB - neanne.univ...

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