Avec l’évolution des systèmes d’automatisation industrielle, de nombreuses installations rencontrent le même défi : comment connecter des équipements Modbus RTU/ASCII existants à des réseaux Ethernet modernes basés sur Modbus TCP ?

La bonne nouvelle est qu’il n’est pas toujours nécessaire de remplacer les équipements existants. Dans la plupart des applications, deux solutions principales permettent d’assurer cette communication :

• La transmission transparente (Série sur Ethernet)
• La conversion de protocole via une passerelle Modbus

Ces deux méthodes permettent de relier des équipements Modbus série aux réseaux Ethernet, mais leur fonctionnement et leurs domaines d’application sont différents.

Solution 1 : Transmission transparente Modbus

La transmission transparente, également appelée Modbus RTU sur TCP, consiste à transporter les données série sur un réseau Ethernet sans analyser ni modifier le protocole Modbus.

Le principe est similaire à la création d’un câble série virtuel sur IP. Le Modbus série-Ethernet convertisseur reçoit les trames Modbus RTU/ASCII provenant d’une interface RS-232, RS-422 ou RS-485, puis les encapsule dans des paquets TCP pour les transmettre sur le réseau.

Dans cette architecture, l’équipement de transmission joue uniquement le rôle de transporteur. Le logiciel ou le système hôte reste responsable du traitement des messages Modbus.

Avantages de la transmission transparente

• Mise en œuvre simple et rapide
• Coût matériel généralement plus faible
• Conservation de la logique de communication existante

Limites de la transmission transparente

Cependant, cette solution présente certaines contraintes :

• Le système hôte doit gérer lui-même l’interprétation des données Modbus.
• La communication conserve le fonctionnement classique du Modbus RTU avec interrogation séquentielle des appareils esclaves.
• L’ajout d’un grand nombre d’équipements peut ralentir les cycles de communication.
• Des développements logiciels supplémentaires peuvent être nécessaires si le système ne supporte que Modbus TCP.

Pour les petites installations ou les projets nécessitant uniquement une extension des équipements série sur Ethernet, la transmission transparente reste souvent une solution économique et efficace.

Solution 2 : Conversion de protocole Modbus

Contrairement à la transmission transparente, une solution de conversion de protocole analyse et transforme activement les messages Modbus.

Une passerelle Modbus convertit les trames Modbus RTU/ASCII en trames Modbus TCP et inversement, permettant aux automates, IHM ou systèmes SCADA utilisant Modbus TCP de communiquer directement avec des équipements série.

Le fonctionnement ne se limite généralement pas à une simple conversion de format. Les passerelles industrielles modernes peuvent également intégrer des fonctions avancées :

• Lecture automatique des données des équipements esclaves
• Mise en cache locale des valeurs
• Prélecture des registres fréquemment utilisés
• Réduction du temps de réponse des applications

Grâce à ces fonctions, une grande partie du traitement de communication est réalisée directement dans la passerelle, ce qui réduit la charge du système maître et améliore les performances globales.

Avantages de la conversion de protocole

• Meilleure efficacité de communication
• Réduction de la charge logicielle du système hôte
• Intégration plus simple des anciens équipements série dans les réseaux Ethernet modernes
• Meilleure évolutivité pour les systèmes comprenant plusieurs appareils Modbus

Points à prendre en compte

La conversion de protocole nécessite généralement :

• Un investissement matériel légèrement supérieur
• Davantage de paramètres de configuration lors de l’installation

Cependant, dans les applications industrielles de moyenne ou grande taille, les avantages en termes de maintenance, de performances et de flexibilité compensent souvent ce coût supplémentaire.

Comment choisir entre transmission transparente et conversion Modbus ?

Le choix dépend principalement de l’architecture existante et des besoins futurs du système.

Choisissez une transmission transparente si vous :

• Souhaitez simplement connecter quelques appareils Modbus série à un réseau Ethernet
• Disposez déjà d’un logiciel capable de traiter les données Modbus RTU
• Recherchez une solution économique avec une configuration minimale

Choisissez une passerelle de conversion Modbus si vous :

• Connectez un grand nombre d’esclaves Modbus
• Utilisez un automate, une IHM ou un SCADA fonctionnant uniquement avec Modbus TCP
• Avez besoin d’un temps de réponse plus rapide
• Souhaitez simplifier le développement logiciel et faciliter l’évolution du système

Autres critères importants lors du choix d’une solution Modbus

Au-delà du choix entre transmission transparente et conversion de protocole, plusieurs éléments doivent être pris en compte pour garantir une communication fiable sur le long terme.

Compatibilité des interfaces série

Les équipements Modbus RTU/ASCII utilisent généralement des interfaces RS-232, RS-422 ou RS-485. Le choix du convertisseur ou de la passerelle doit correspondre aux interfaces disponibles sur les équipements existants.

Nombre de ports série

Le nombre de ports nécessaires dépend du nombre d’appareils à connecter.

Une petite installation peut fonctionner avec un seul port série, tandis que les applications industrielles plus importantes peuvent nécessiter plusieurs ports indépendants pour gérer différents groupes d’équipements.

Compatibilité des paramètres de communication

Le débit en bauds, les bits de données, la parité et les bits d’arrêt doivent être compatibles entre la passerelle ou le convertisseur et les appareils Modbus connectés.

Dans les environnements industriels où plusieurs fabricants sont présents, une large plage de paramètres permet une intégration plus flexible des équipements existants.

Fiabilité industrielle

Les réseaux Modbus sont largement utilisés dans des environnements exigeants tels que :

• Les usines de production
• Les postes électriques
• Les stations de traitement de l’eau
• Les sites miniers
• Les systèmes énergétiques

Dans ces applications, les équipements de communication doivent résister aux variations de température, aux vibrations, à la poussière et aux perturbations électromagnétiques.

Les solutions industrielles modernes intègrent généralement des boîtiers robustes, une protection EMC renforcée et une large plage de température de fonctionnement afin d’assurer une communication stable dans des conditions difficiles.

Conclusion

Il n’existe pas de solution universelle pour connecter Modbus TCP et Modbus RTU/ASCII.

La transmission transparente constitue une solution simple et économique pour prolonger des communications série existantes sur un réseau Ethernet.

La conversion de protocole via une passerelle Modbus offre davantage de fonctionnalités et convient mieux aux applications nécessitant une meilleure efficacité, une intégration plus simple et une évolution future du système.

Aujourd’hui, de nombreux fabricants industriels proposent des solutions complètes comprenant des convertisseurs série-Ethernet, des convertisseurs série-fibre et des passerelles Modbus capables de prendre en charge RS-232, RS-422, RS-485, Modbus RTU, Modbus ASCII et Modbus TCP.

Le choix de la bonne architecture permet aux entreprises de moderniser leurs installations existantes tout en conservant leurs équipements industriels fiables.

Source : Adapté du blog technique sur les réseaux industriels de COME-STAR →  https://www.come-star.com/fr/blog/modbus-tcp-to-modbus-rtu-ascii/