KROHNE IFC 050 Converter Modbus Manuel du propriétaire

IFC 050
Supplement au manuel
Convertisseur de mesure pour débitmètres
électromagnétiques
Description de l'interface Modbus
Révision électronique : ER 3.0.xx
Version Modbus : 1.0.xx
© KROHNE 02/2013 - 4002580401 - AD Modbus IFC 050 R01 fr
SOMMAIRE
IFC 050
1 Informations importantes
3
2 Caractéristiques techniques
4
2.1 Caractéristiques techniques générales........................................................................... 4
2.2 Caractéristiques techniques de l'interface Modbus (selon normes EIA)........................ 4
3 Raccordement en systèmes bus
5
4 Configuration locale
6
5 Raccordement électrique
7
6 Protocole Modbus
8
6.1
6.2
6.3
6.4
6.5
6.6
Informations générales relatives au protocole ............................................................... 8
Format de trame RTU....................................................................................................... 8
Adressage ......................................................................................................................... 9
Liste des fonctions prises en compte .............................................................................. 9
Identification de l'appareil sur l'interface Modbus........................................................ 10
Registres "Coil" .............................................................................................................. 10
6.6.1 Commande du convertisseur de mesure ............................................................................. 10
6.6.2 Commandes de totalisateur ................................................................................................. 11
6.6.3 Démarrage des fonctions d'étalonnage ............................................................................... 11
6.7 Registres d'entrée .......................................................................................................... 12
6.8 Registres de maintien .................................................................................................... 13
6.8.1 Paramètres de totalisateurs................................................................................................. 13
6.8.2 Filtre d'entrée process et paramètres d'auto-contrôle....................................................... 14
6.8.3 Paramètres Modbus ............................................................................................................. 15
6.9 Diagnostics ..................................................................................................................... 15
6.10 Procédures d'étalonnage ............................................................................................. 16
6.10.1 Etalonnage du débit zéro .................................................................................................... 16
6.10.2 Etalonnage de la conductivité............................................................................................. 17
7 Notes
2
18
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INFORMATIONS IMPORTANTES 1
IFC 050
Le convertisseur de mesure avec la carte interface RS485 est capable de communiquer avec un
appareil externe (PC ou autre système ordinateur approprié) en utilisant le protocole Modbus.
Cette option permet d'échanger des données entre un PC ou ordinateur et un ou plusieurs
appareils..
La configuration du bus se compose d'un appareil externe comme maître et d'un ou de plusieurs
convertisseurs de mesure comme esclaves. Pour l'exploitation du bus, il est nécessaire de
programmer le convertisseur de mesure avec l'adresse (menu C5.1), le débit de transmission
(menu C5.2) et les paramétrages (menu C5.3, C5.4, C5.5 & C5.6) de l'appareil.
Tous les appareils raccordés au bus doivent avoir leur propre adresse respective mais le même
débit de transmission et le même paramétrage.
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3
2 CARACTÉRISTIQUES TECHNIQUES
IFC 050
2.1 Caractéristiques techniques générales
Interface
RS485, isolée galvaniquement
Baud rate (Débit de transmission)
1200, 2400, 3600, 4800, 9600, 19200, 38400, 57600 ou 115200
Protocole
Modbus RTU (disponible comme document séparé sur
demande)
Nombre maximal de participants sur le
bus
32 par ligne, maître compris (extension possible par
répéteurs)
Codage
Codage des bits avec NRZ
Plage d'adresses
Modbus : 1...247
Mode de transmission
Half-duplex, asynchrone
Accès bus
Maître / esclave
Câble
Paire torsadée blindée pour applications RS 485
Distances
1,2 km / 3937 ft maxi sans répétiteur (dépend du débit de
transmission et des spécifications du câble)
2.2 Caractéristiques techniques de l'interface Modbus (selon normes EIA)
4
Mode de transmission du signal
Différentiel, topologie 2 fils
Nombre maxi de
transmetteurs/récepteurs
32
Plage de tension à l'entrée du
convertisseur
-7...+12 V
Tension maxi à la sortie du
convertisseur
5V
Tension mini à la sortie de l'excitateur,
charge maxi
Udiff > 1,5 V
Courant d'entrée maxi (à l'arrêt)
-20...+20 μA
Tension d'entrée du récepteur
-7...+12 V
Sensibilité du récepteur
-200...+200 mV
Résistance d'entrée du récepteur
> 12 kΩ
Courant de court-circuit
< 250 mA
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RACCORDEMENT EN SYSTÈMES BUS 3
IFC 050
Pour assurer le bon fonctionnement du Modbus en mode half-duplex avec communication à un
point ou multipoints, il est recommandé de placer une résistance de terminaison aux deux
extrémités de la ligne de données. La forme la plus simple d'une terminaison est une résistance
ligne à ligne sur l'entrée différentielle.
En mode RTU, le protocole Modbus nécessite des périodes de silence sur le bus de
communication pour la synchronisation. Il est donc important que Modbus ne puisse pas
« flotter », c'est à dire qu'il soit sans référence par rapport à 0 V, ceci pouvant entraîner des
signaux parasites par la saisie de bruits. Il est par conséquent nécessaire d'utiliser des
résistances de polarisation à un point du réseau bus, généralement à la « fin ».
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5
4 CONFIGURATION LOCALE
6
IFC 050
Convertisseur
Fct. n°
Affichage
Description et programmation
C5.1
Adresse esclave
Sélection de l'adresse Modbus de l'appareil.
Plage : 1..247 (par défaut = 1)
C5.2
Baud Rate (Débit de
transmission)
Sélection du débit de transmission de l'appareil.
Options :
1200 / 2400 / 3600 / 4800 / 9600 / 19200 (par défaut) / 38400 / 57600 /
115200
C5.3
Parity (Parité)
Sélection de la parité.
Options :
parité pair (défaut) / parité impair / sans parité
C5.4
Format des données
Sélection du format de données.
Options :
Big Endian (par défaut) / Little Endian
C5.5
Retard transmission
Sélection du délai entre la réception du dernier octet d'une requête et
l'émission du premier octet de la réponse.
Plage : 0..40ms (par défaut = 0ms)
C5.6
Stop Bits (Bits d'arrêt)
Sélection du nombre de bits d'arrêt.
Options :
1 (par défaut) / 2
C5.7
Information
Affiche des informations concernant l'appareil.
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RACCORDEMENT ÉLECTRIQUE 5
IFC 050
Consulter le manuel de référence standard du convertisseur de mesure pour les détails de
raccordement.
Raccordements Modbus
Bornes
Description
B-
Sign. A (D0-)
B
Commun 0 V
B+
Sign. B (D1+)
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7
6 PROTOCOLE MODBUS
IFC 050
6.1 Informations générales relatives au protocole
En mode de transmission au format RTU (Remote Terminal Unit), les données sont transmises
sous forme de caractères binaires à 8 bits. Le début et la fin d'une trame de message ne sont
pas identifiés par des caractères spécifiques.
La synchronisation est assurée par une période de silence de 3,5 caractères au minimum avant
la transmission de la trame suivante et par un silence de 1,5 caractère entre les différents
caractères d'une même trame.
6.2 Format de trame RTU
Le format des trames de requête et de réponse varie légèrement selon la fonction de
commande. La forme de base est présentée ci-dessous.
Fonction de commande
Format de trame
Description
Période de silence
3,5 x T
Toutes les transmissions doivent être précédées d'une
période de silence mini de 3,5 x T, sachant que T est le
temps de transmission pour un seul caractère. Ceci peut
être calculé à partir du débit de transmission (baud rate) :
par ex. à 19,2 kb sans parité avec 1 bit d'arrêt (10 bits),
T = 520 µs.
Adresse esclave
8 bits
Ceci est une adresse d'esclave à un octet qui est
transmise en premier et qui doit être au sein de la plage
de 1...247. L'adresse 0 est réservée à une adresse de
diffusion que tous les esclaves doivent reconnaître et qui
par conséquent ne nécessite aucune réponse.
Code de fonction
8 bits
Ceci est un code à huit bits dans la plage de 1...255 bien
qu'il n'existe que 126 fonctions et que les codes 129...255
représentent une condition d'erreur. Une condition
d'erreur se produit lorsque l'esclave adressé n'accepte
pas la commande, auquel cas il répond avec le code de
fonction + 128, donc avec son MSB à 1.
Adresse de début de
registre ou comptage
d'octets si requis
8 bits comptage d'octets
Adresse à 16 bits
Adresse de début de registre : pour une commande de
requête qui exige des données en retour, ce champ
contient l'adresse de début à 16 bits du registre (des
données) à retourner.
Noter que le convertisseur de mesure utilise des adresses
de protocole. Pour cette raison, l'adresse de registre
indiquée est le numéro actuel requis dans la commande
Modbus.
Par ex. : pour accéder au registre d'entrée 30006,
l'adresse de début de registre est 30006déc = 7536hexa.
Comptage d'octets : de manière générale, cette fonction
n'est contenue que dans les trames qui transmettent des
données ; sa valeur est égale au nombre d'octets contenus
dans le champ de données. Le champ de données est
limité à un maximum de 250 octets.
Nombre de points ou
d'octets de données si
requis.
n × 8 bits
Nombre de points : pour une commande de requête qui
éxige des données en retour, ce champ contient le nombre
de registres à retourner indépendamment de leur taille en
bits.
Octets de données : contient les données demandées. Le
convertisseur de mesure peut utiliser le format Big Endian
(MSB en premier) ou le format Little Endian (LSB en
presmier).
CRC
8
16 bits
Ce champ comporte un code CRD à 16 bits qui est calculé
sur tous les bits de données des octets du message.
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PROTOCOLE MODBUS 6
IFC 050
6.3 Adressage
Le tableau suivant indique les adresses de protocole Modbus / adresses de données.
Certains systèmes ne peuvent pas utiliser des adresses supérieures à 9999. Pour ces systèmes,
il est possible d'utiliser les adresses indiquées dans la liste. Mais
• pour les registres d'entrée, omettre le 3 d'en-tête de 3xxxx ;
• pour les registres de maintien, omettre le 4 d'en-tête de 4xxxx ;
• pour les registres d'entrée, remplacer le 20 d'en-tête de 20xxx par 9xxx.
Parfois, on nécessite le nombre de registres. Le nombre de registres peut être calculé en
ajoutant un 1 à l'adresse de protocole et en utilisant un préfixe en fonction du bloc :
• préfixe 1 pour bobines
• préfixe 3 pour registres d'entrée
• préfixe 4 pour registres de maintien
6.4 Liste des fonctions prises en compte
Le tableau suivant indique les fonctions Modbus prises en charge par l'interface RS485.
Code de fonction
Nom
Accès à
hexa
déc.
01
01
Lecture « Single Coil »
Etat des fonctions d'étalonnage, état des
totalisateurs (marche/arrêt)
03
03
Lecture du registre de maintien
Registres acycliques
Paramètre de configuration du convertisseur de
mesure
04
04
Lecture du registre d'entrée
Registre cyclique
Valeurs mesurées, valeurs d'état et résultats
d'étalonnage
05
05
Ecriture « Single Coil »
Démarrage à froid, démarrage à chaud, RAZ
erreur, lancer fonction d'étalonnage,
lancer/arrêt totalisateur
08
08
Diagnostics
-
10
16
Ecriture de plusieurs registres
Registres acycliques
Paramètre de configuration du convertisseur de
mesure
2B
43
Interface transport encapsulée
Canal transparent, identification de l'appareil
de lecture
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9
6 PROTOCOLE MODBUS
IFC 050
6.5 Identification de l'appareil sur l'interface Modbus
L'identification de l'appareil correspond à la catégorie « Regular » selon la spécification du
protocole d'application Modbus V1.1a. Code de fonction 43 / 14 (0x2B / 0x0E).
ID objet Modbus
Nom de l'objet /
Description
Type
Sommaire
0x00
VendorName (nom du
fabricant)
Chaîne ASCII de 16 octets
KROHNE
0x01
ProductCode (code produit)
Chaîne ASCII 10 octets
Numéro CG ; numéro de
commande de l'unité
convertisseur de mesure
0x02
MajorMinorRevision (révision) Chaîne ASCII de 7 octets
V1.0.xx
0x03
Vendor URL (URL fabricant)
Chaîne ASCII 32 de octets
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0x04
ProductName (nom du
produit)
Chaîne ASCII de 16 octets
IFC 050
0x05
ModelName (nom du modèle)
Chaîne ASCII de 16 octets
Modbus
0x06
UserApplicationName (nom
d'application utilisateur)
Chaîne ASCII de 16 octets
Identifiant de l'utilisateur,
affiché sur l'en-tête de
l'affichage local
6.6 Registres "Coil"
Les codes de fonction suivants sont utilisés pour l'accès :
• 0x01 = lecture "input coil"
• 0x05 = écriture "single coil"
6.6.1 Commande du convertisseur de mesure
Adresse de bobine
Fonction
1000
L'écriture 1 génère un démarrage à froid, l'écriture 0 est ignorée
1001
L'écriture 1 génère un démarrage à chaud, l'écriture 0 est ignorée
1002
L'écriture 1 génère une RAZ erreur, l'écriture 0 est ignorée
10
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PROTOCOLE MODBUS 6
IFC 050
6.6.2 Commandes de totalisateur
Adresse de
Description
protocole Modbus
Programmations
3000
Ecrire
1
Lancer totalisateur
Ecrire
0
Arrêter totalisateur
Lire
1
Le totalisateur est en
marche
Lire
0
Le totalisateur est
arrêté
Ecrire
1
Lancer totalisateur
Ecrire
0
Arrêter totalisateur
Lire
1
Le totalisateur est en
marche
Lire
0
Le totalisateur est
arrêté
Ecrire
1
RAZ totalisateur
Ecrire
0
-
Lire
0
-
Ecrire
1
RAZ totalisateur
Ecrire
0
-
Lire
0
-
3001
3003
3004
Lancer / Arrêt
totalisateur 1
Lancer / Arrêt
totalisateur 2
RAZ totalisateur 1
RAZ totalisateur 2
Convertisseur Fct. n°
C3.1.5 / C3.1.6
C3.2.5 / C3.2.6
C3.1.3
C3.2.3
6.6.3 Démarrage des fonctions d'étalonnage
Adresse de
Description
protocole Modbus
Programmations
2000
Ecrire
1
Démarrer fonction
Ecrire
0
-
Lire
1
Étalonnage en cours
Lire
0
Etalonnage terminé
Ecrire
1
Démarrer fonction
Ecrire
0
-
Lire
1
Étalonnage en cours
Lire
0
Etalonnage terminé
2001
Calibrage zéro
Etalonnage du
facteur d'électrode
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Convertisseur Fct. n°
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C1.1.1
C1.1.8
11
6 PROTOCOLE MODBUS
IFC 050
6.7 Registres d'entrée
Tous les registres d'entrée de la plage d'adresses de 30000 à 38998 du protocole Modbus sont
cartographiés dans la plage de 0 à 8998. Tous les registres d'entrée de la plage d'adresses de
20000 à 20998 du protocole Modbus sont cartographiés dans la plage de 9000 à 9998. Ceci est
effectué pour que les systèmes à plage d'adresses restreinte puissent accéder à l'appareil.
Les valeurs mesurées et les valeurs d'état ne sont disponibles qu'en lecture et sont accessibles
sous forme de « registres d'entrée » Modbus. Les objets GDC cycliques sont cartographiés dans
les registres Modbus.
Le code de fonction est 04 (0x04).
Adresse de protocole
Modbus
Description et programmation
Type
Nombre de registres
1ère
2ème
30000
0
Vitesse d'écoulement [m/s]
flottant
2
30002
2
Débit-volume [m3/s]
flottant
2
30004
4
Débit-masse [kg/s]
flottant
2
30006
6
Temps de fonctionnement [s]
flottant
2
30008
8
Totalisateur 1 [m3] ou [kg]
flottant double
4
30012
12
Totalisateur 2 [m3] ou [kg]
flottant double
4
30016
16
Etat long capteur
octet [4]
2
30018
18
Etat long appareil
octet [4]
2
Le registre d'entrée 30018 n'est pas utilisé jusqu'à présent. Il est inclu pour remplir l'espace
entre les valeurs simples et doubles à virgule flottante et permet de lire toute la plage de
registres.
Les résultats d'étalonnages sont également accessibles par un registre d'entrée dans la plage
d'adresses de 20000 à 9000 du protocole Modbus. Ils sont de type à une seule ou plusieurs
valeurs à virgule flottante. Ceci dépend de la fonction utilisée (voir « Procédures d'étalonnage »).
Adresse de protocole
Modbus
1ère
2ème
20000
9000
12
Description et programmation
Type
Nombre de registres
Résultat d'une fonction d'étalonnage
une ou plusieurs
valeurs à virgule
flottante
2 fois le nombre de
valeurs
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PROTOCOLE MODBUS 6
IFC 050
6.8 Registres de maintien
Tous les registres de maintien de la plage d'adresses de 40000 à 49998 du protocole Modbus
sont cartographiés dans la plage de 0 à 9998. Ceci est effectué pour que les systèmes à plage
d'adresses restreinte puissent accéder à l'appareil.
Certains paramètres de l'appareil peuvent être accédés sous forme de "registres de maintien"
Modbus.
Le code de fonction 03 (0x03) est pour des opérations de "Lecture" et le code de fonction 16
(0x10) est pour des opérations "d'Ecriture".
Les registres de maintien sont regroupés dans les différentes sections suivantes.
6.8.1 Paramètres de totalisateurs
Adresse de
Description et programmation
protocole Modbus
Convertisseur Type
Fct. n°
Nombre de
registres
1ère
2ème
40000
0
Fonction totalisateur 1
1 = Somme
2 = Totalisateur +
3 = Totalisateur 0 = Arrêt
C3.1.1
octet
1
40001
1
Fonction Totalisateur 2
1 = Somme
2 = Totalisateur +
3 = Totalisateur 0 = Arrêt
C3.2.1
octet
1
41000
1000
Régler Tot1 ou lire Tot1 [m3] ou [kg]
C3.1.4
flottant
2
41002
1002
Régler Tot2 ou lire Tot2 [m3] ou [kg]
C3.2.4
flottant
2
41004
1004
Tot1 présélect. [m3] ou [kg]
C3.1.2
flottant
2
41006
1006
Tot2 présélect. [m3] ou [kg]
C3.2.2
flottant
2
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13
6 PROTOCOLE MODBUS
IFC 050
6.8.2 Filtre d'entrée process et paramètres d'auto-contrôle
Adresse de
Description et programmation
protocole Modbus
Convertisseur Type
Fct. n°
Nombre de
registres
1ère
2ème
42000
2000
Sens d'écoulement
0 = Sens normal
1 = Sens inverse
C1.2.2
octet
1
42001
2001
Filtre impulsions
0 = Arrêt
1 = Marche
2 = Automatique
C1.2.4
octet
1
42002
2002
Tube vide
0 = Arrêt
1 = Conductivité
2 =Tube vide (S)
3 = Tube vide (F)
4 = Tube vide (I)
C1.3.1
octet
1
43000
3000
Limitation basse [m/s]
C1.2.1
flottant
2
43002
3002
Limitation haute [m/s]
C1.2.1
flottant
2
43004
3004
Const. de temps [s]
C1.2.3
flottant
2
43006
3006
Largeur d'impulsion [s]
uniquement si le filtre d'impulsions est
paramétré sur 1 : Marche
C1.2.5
flottant
2
43008
3008
Limit. d'impulsion [m/s]
uniquement si le filtre d'impulsions est
paramétré sur 1 : Marche
C1.2.6
flottant
2
43010
3010
Largeur d'impulsion [s]
uniquement si le filtre d'impulsions est
paramétré sur 2 : Automatique
C1.2.5
flottant
2
43012
3012
Val. débits de fuite [m/s]
C1.2.7
flottant
2
43014
3014
Val. lim. tube vide [S/m]
C1.3.2
flottant
2
43016
3016
Point zéro [m/s]
C1.1.1
flottant
2
43018
3018
Facteur EF électr. [m]
C1.1.8
flottant
2
43020
3020
Point calib. Conductivité [S/m]
C1.1.8
flottant
2
43022
3022
Point calib. Conductivité [S/m]
C1.1.8
flottant
2
14
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PROTOCOLE MODBUS 6
IFC 050
6.8.3 Paramètres Modbus
Adresse de
Description et programmation
protocole Modbus
Convertisseur Type
Fct. n°
Nombre de
registres
50000
Baud rate (Débit de transmission)
1200 / 2400 / 3600 / 4800 / 9600 / 19200 (par
défaut) / 38400 / 57600 / 115200
C5.2
ulong
2
50002
Adresse esclave
C5.1
octet
1
50003
Parity (Parité)
0 = parité pair (défaut)
1 = parité impair
3 = sans parité
C5.3
octet
1
50004
Format des données
1 = Big Endian
2 = Little Endian
C5.4
octet
1
6.9 Diagnostics
L'interface Modbus supporte la fonction de diagnostic définie par la spécification du protocole
d'application Modbus.
Le code de fonction est 08 (0x08).
Code de sous-fonction
Nom
hexa
déc.
00
00
Retour données de requête
01
01
Option redémarrage des communications
04
04
Forcer le mode écoute seulement
0A
10
RAZ totalisateurs
0B
11
Retour totalisateur messages bus
0C
12
Retour totalisateur erreurs de communication sur le bus
0D
13
Retour totalisateur exceptions sur le bus
0E
14
Retour totalisateur messages adressés à l'esclave
0F
15
Retour totalisateur non-réponses de l'esclave
10
16
Retour totalisateur NAK esclave (totalisateur pas utilisé)
11
17
Retour totalisateur esclave occupé (totalisateur pas utilisé)
12
18
Retour totalisateur dépassement caractère bus
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6 PROTOCOLE MODBUS
IFC 050
6.10 Procédures d'étalonnage
6.10.1 Etalonnage du débit zéro
16
1
Passage du débit à zéro : capteur plein débit nul
2
Démarrer l'étalonnage du zéro :
Régler single coil 2000 à 1 (Fct. Modbus 0x05)
3
Contrôler l'état d'étalonnage
Lire single coil 2000 (Fct. Modbus 0x01)
3a
[2000 == 1 : étalonnage en cours]
3b
[2000 == 0 : étalonnage terminé]
4
Lire la valeur d'étalonnage
Lire le registre d'entrée 20000 type flottant
(Fct. 0x04)
5
L'utilisateur contrôle la valeur d'étalonnage :
-0,01...0,01 : bons résultats
-0,1...0,1 : résultat acceptable pour application
difficile
5a
Pas OK
5b
OK
6
L'utilisateur essaie d'améliorer le résultat de
l'étalonnage
6a
Amélioration réalisée
6b
Amélioration pas possible
-Interruption-
7
Ecrire la valeur d'étalonnage
Ecrire le registre de maintien 43016 type flottant
(Modbus Fct. 0x10)
8
Activer de nouvelles valeurs
Régler single coil 1001 à 1 (Fct. Modbus 0x05)
8a
Ceci entraîne un démarrage à chaud de l'appareil.
L'opération dure au maximum 5s.
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PROTOCOLE MODBUS 6
IFC 050
6.10.2 Etalonnage de la conductivité
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1
L'utilisateur entre la conductivité réelle en S/m
Ceci est la valeur cible pour l'étalonnage
2
Ecrire la conductivité réelle
Ecrire le registre de maintien 43020 type flottant
(Modbus Fct. 0x10)
3
Ecrire la conductivité réelle
Ecrire le registre de maintien 43022 type flottant
(Modbus Fct. 0x10)
3a
La valeur cible doit être écrite dans les deux
registres !
4
Démarrer l'étalonnage de la conductivité :
Régler single coil 2001 à 1 (Fct. Modbus 0x05)
5
Contrôler l'état d'étalonnage :
Lire single coil 2001 (Modbus Fct. 0x01)
5a
[2001 == 1 : étalonnage en cours]
5b
[2001 == 0 : étalonnage terminé]
6
Lire la valeur d'étalonnage
Lire le registre d'entrée 20000 type flottant
(Modbus Fct. 0x04)
7
Ecrire la valeur d'étalonnage
Ecrire le registre de maintien 43018 type flottant
(Modbus Fct. 0x10)
8
Activer de nouvelles valeurs
Régler single coil 1001 à 1 (Fct. Modbus 0x05)
8a
Ceci entraîne un démarrage à chaud de l'appareil.
L'opération dure au maximum 5s.
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7 NOTES
18
IFC 050
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