ZBRN Harmony

Les communications Ethernet ou Modbus sont de plus en plus utilisées dans les machines et les processus de production mais jusqu’à présent, les boutons-poussoirs nécessitent toujours un câblage complexe (supports de câbles, câbles, raccordements, entrée des câbles dans les armoires électriques…).
Pour une installation plus efficace, plus flexible et moins coûteuse, Schneider Electric propose les récepteurs “points d’accès” ZBRN1 et ZBRN2.
Ils transforment un message radioélectrique venant d’un émetteur (bouton-poussoir ou interrupteur à câble) vers les protocoles de communication choisis.
Le lien entre le point d’accès et l’automate programmable se fait, suivant le type, par liaison série Modbus RS485 ou protocole Modbus/ TCP.

Le point d’accès convertit les entrées de fréquence radio (Zigbee) en plusieurs protocoles de communication et fonctionne comme un équipement intermédiaire entre un émetteur et un automate.
Il peut être utilisé dans des applications pour l’industrie et le bâtiment.
Par exemple, pour les lignes de conditionnement, les portes automatiques des centres logistiques, la construction de véhicules dans l’industrie automobile, l’optimisation de la consommation d’électricité pour l’éclairage des bureaux…
De plus, il est possible d’ajouter des commandes sans devoir interrompre le fonctionnement de la machine.

Architecture de base

Il est possible d’associer un point d’accès à 60 émetteurs. Chaque émetteur a son propre ID (par exemple, 030079B1).
La figure ci-dessous montre la transmission entre les trois émetteurs et un point d’accès :

Description

Dédié sous deux références :
– ZBRN1 : Connexion Ethernet.
– ZBRN2 : Modbus RS-485.

Le point d’accès lorsqu’il est installé dans une armoire métallique doit être positionné en haut de cette dernière. Cette position
évite les obstacles et améliore la réception du signal. Une distance de 5 cm de par et d’autre du boitier doit être respecté.
La tension d’alimentation du point d’accès peut être : 24 à 240 VAC, 24 à 240 VDC

1. Quatre affichages à 7 segments avec 5 voyants.
2. Voyant d’alimentation.
3. Voyant de communication.
4. Voyant de puissance du signal radio.
5. Bornier des entrées d’alimentation.
6. Connecteur pour l’antenne externe en option.
7. Capuchon de protection du connecteur pour l’antenne externe en option.
8. Module de communication inséré avec deux connecteurs Ethernet RJ45 (ZBRN1) ou Deux connecteurs de ligne série Modbus RS-485 (ZBNR2).
9. Molette.
10. Emplacement de carte mémoire SD.

Principe général de l’architecture du point d’accès :

Types d’émetteurs

Émetteurs ZBRT1 et ZBRTP
Le message radio est envoyé lors de la pression sur le bouton, signalée par un clic. Si le bouton est maintenu enfoncé, le message n’est pas transmis en continu. Le message n’est pas envoyé lorsque le bouton est relâché.
Pour éviter tout conflit entre plusieurs émissions de différents émetteurs, un délai minimum de 10 ms est nécessaire entre deux émissions radio.
ZBRT1 est utilisé pour les applications qui requièrent une seule impulsion (par exemple, le démarrage à distance d’une machine et la réinitialisation après une erreur de machine).

Émetteur ZBRT2
Le message radio est envoyé lors de la pression sur le bouton, signalée par un clic. Si le bouton est maintenu enfoncé, le message n’est pas transmis en continu.
Un deuxième message radio est envoyé lorsque le bouton est relâché. Ce message n’est pas transmis en continu. Il est émis une seule fois, lorsque le bouton-poussoir est relâché.
Cet émetteur n’est utilisé que pour le mode de sortie initialisation/réinitialisation.

Communication sur le réseau Modbus : ZBRN2

Le protocole Modbus est un protocole maître-esclave. Il permet à un maître de demander des réponses à des esclaves ou d’agir en fonction de la requête. Le maître peut s’adresser à des esclaves individuellement ou envoyer un message de diffusion à tous les esclaves. Les esclaves renvoient un message (une réponse) aux demandes qui leur sont adressées individuellement. Ils ne renvoient pas de réponses aux demandes de diffusion émanant du maître.

Exemple de connexion au réseau
1. Automate maître.
2. Module d’interface réseau Advantys OTB Modbus.
3. Point d’accès ZBRN2.
4. Variateur ATV12.
5. Ligne série Modbus.

Fonction Esclave Modbus et RTU Modbus
– Connecteur 2 connecteurs RJ45.
– Isolé Oui.
– Longueur maximale du câble 1000 m.
– Polarisation Non.
– Débits en bauds pris en charge Auto/1200/2400/4800/19200/38400/115200.
– Parité Paire/Impaire/Non/Auto.
– Bit d’arrêt 1 bit (pair et impair), 2 bits (sans parité).

Voyant de communication et d’état Modbus

1. Voyant d’alimentation.
2. Voyant de communication.
3. Voyant de puissance du signal radio.
Le voyant jaune de communication Modbus prend l’un des états suivants :
> Allumé/clignotant : un échange de données est en cours (dépend de la quantité d’informations).
> Éteint : aucun échange de données n’est en cours.

Câblage de la ligne série Modbus

Il est possible de connecter directement le point d’accès à un automate jusqu’à une distance maximale de 20 m, comme indiqué sur la figure ci_dessous :

Communication sur le réseau Ethernet : ZBRN1

Ethernet est une technologie économique, largement utilisée pour les réseaux locaux. Elle permet d’échanger des données entre plusieurs équipements interconnectés sur un réseau.

Exemple de connexion au réseau
1. Module d’interface réseau Advantys OTB Ethernet.
2. Point d’accès ZBRN1 associé au module de communication ZBRCETH.
3. Automate.
4. Ethernet.

Fonction Ethernet
– Connecteur : Deux connecteurs RJ45.
– Pilote 10/100 Mo/s.
– Auto-négociation, Semi-duplex/Duplex intégral.
– Type de câble Blindé.
– Topologie En étoile.
– Correction automatique de la polarité : Oui.

Voyant de communication et d’état Ethernet
Idem que pour le ZBRN2.

Récepteur radio

Les points d’accès sont équipés d’un récepteur radio. Ils reçoivent par radio des trames émanant de boutons-poussoirs sans fil et sans batterie.
Fréquence 2,405 GHz (voie 11 IEEE 802.15.4).
Distance maximale 100 m (lorsque le point d’accès est en champ libre).

Antenne externe ZBRA2
L’antenne externe ZBRA2 permet au point d’accès d’améliorer la réception du signal.
1. Capuchon de protection.
2. Connecteur radio.

Paramétrages

Face avant des ponts d’accès

Les paramétrages sont réalisés par la molette située en face avant du point d’accès.
– Rotation pour naviguer dans les menus.
– Appui sur la molette pendant moins de 3 s pour valider les paramètres saisis.
– Double-clique sur la molette pour revenir au menu précédent.

Modes de fonctionnement
Les points d’accès présentent 3 modes de fonctionnement :
– Prêt : Le mode Prêt est le mode de fonctionnement normal du point d’accès. Lorsque le point d’accès est sous tension, il affiche le protocole (par exemple, SL pour ligne série) et la version du firmware (par exemple, 01.00). Puis, il bascule en mode Prêt et le voyant d’alimentation s’allume.

– Configuration : Il permet de choisir entre autre le temps de maintien des entrées, le paramétrage IP, le mode usine, la configuration des entrées…

– Diagnostic : Le menu Diagnostic fournit des informations sur les différents paramètres de l’équipement et l’état de l’erreur détectée.

– Menu Carte SD : Le menu de carte SD vous permet de sauvegarder et de restaurer les paramètres de liaison et de réseau.

Paramétrages par PC
Il est possible pour les paramétrages d’utiliser un PC avec :

– Le DTM (Device Type Manager) est un outil de communication terrain (FDT) standard. Il contient une interface FDT lui permettant de communiquer avec le système connecté. Les DTM sont compatibles avec les conteneurs FDT SoMachine V3.1 ou version ultérieure pour ligne série Modbus, V4.1 SP1 ou version ultérieure pour Ethernet Modbus/TCP, Unity Pro V5.0.

– Le module de communication ZBRCETH (associé au ZBRT1) intègre un serveur HTTP. Les pages Web sont stockées dans le module de communication et peuvent être mises à jour en téléchargeant des fichiers à partir du site FTP. Les pages web servent à configurer le point d’accès en mode connecté.

Exemple d’architecture pour un point d’accès ZBRN2

Composants XB5R Harmony

1. Têtes de bouton poussoir affleurant rond plastique pour émetteur ZBRT1.
2. Tête de bouton coup de poing à retour par ressort pour les émetteurs ZBRT1/ZBRT2.
3. Émetteur 1 trame envoyée sur pression du bouton (ZBRT1).
4. Émetteur 1 trame envoyée sur pression du bouton, 1 trame envoyée sur relâchement du bouton (ZBRT2).
5. Bouton poussoir complet ZBRT1 (Blanc ZB5RTA1, Noir ZB5RTA2, Vert ZB5RTA3, « I » blanc sur fond vert ZB5RTA331, Rouge ZB5RTA4, « O » blanc sur fond rouge ZB5RTA432, Jaune ZB5RTA5, Bleu ZB5RTA6).
6. Têtes de bouton poussoir affleurant rond métallique pour émetteur ZBRT1.
7. Interrupteur à câble.

Récepteurs programmables
La figure ci-dessous représente les récepteurs programmables.
1. Bouton de sélection.
2.Bouton de validation.

Récepteurs programmables avec témoin lumineux et bouton de programmation
– 4 PNP 200 mA, fonction du module monostable, alimentation 24 VDC -> ZBRRC.
– 2 relais à permutation 3 A, fonctions du module bistable, monostable, stop/start, alimentation de 24 à 240 VAC/VDC -> ZBRRA.
– 2 relais à permutation 3 A, fonctions du module bistable, monostable, alimentation de 24 à 240 VAC/VDC -> ZBRRD.

Accessoires
1.2.3. Boîtier ergonomique en matière plastique (vide).
4. Support de boitier.
5. Boite à bouton fixe.
6. Antenne relais pour les grandes distances.
7.Corps de contact.

Distances maximales

(*) Valeurs standard susceptibles d’être modifiées selon l’environnement de l’application.
(**) Champ libre (dégagé).
– La portée peut être augmentée par l’ajout d’une antenne ZBRA1.
– La plage est réduite si l’émetteur est placé dans un boîtier métallique (coefficient de réduction : environ 10 %).

Les composants XB5R Harmony existent également pour les milieux ATEX.

Vidéo sur Harmony XB5R