Modbus RTU · Weinzierl · RS-485 · Compteurs d'énergie · 9 min de lecture

Passerelle KNX Modbus : Weinzierl KNXGW-MODBUS et mappage des registres

Modbus RTU est le protocole dominant pour les compteurs d'énergie, les variateurs de fréquence et les équipements CVC. Le Weinzierl KNXGW-MODBUS fait le pont entre le bus RS-485 Modbus et KNX TP, exposant les valeurs des registres sous forme d'adresses de groupe KNX – rendant les données énergétiques et les retours des variateurs accessibles à la visualisation KNX, à la logique et aux passerelles BMS sans logiciel ni API séparés.

Cas d'utilisation Modbus RTU/TCP vers KNX

Modbus RTU sur RS-485 est le protocole de terrain dominant pour les équipements de comptage d'énergie, les variateurs de fréquence et les sous-systèmes CVC des bâtiments. Ces appareils n'ont pas d'interface KNX native, mais leurs données – puissance active, totaux d'énergie, retour de vitesse de variateur, courant moteur – sont nécessaires dans les systèmes de visualisation KNX, les tableaux de bord énergétiques et les exports de passerelles BMS. Le Weinzierl KNXGW-MODBUS lit les registres esclaves Modbus et écrit les valeurs sur les adresses de groupe KNX avec un cadrage correct des DPT.

Compteurs d'énergie

  • Carlo Gavazzi EM340 (triphasé, rail DIN)
  • Eastron SDM630 (triphasé, certifié MID)
  • Schneider iEM3155 et iEM3255
  • Compteurs des séries ABB B23 et B24
  • Janitza UMG 96-PA (analyseur de puissance)

Variateurs de fréquence

  • ABB ACH580 (Variateurs HVAC, Modbus RTU)
  • Danfoss FC102 (ventilateur et pompe HVAC)
  • Mitsubishi FR-F800 (entraînements de ventilateurs HVAC)
  • Siemens SINAMICS G120 (usage général)
  • Yaskawa GA800 (HVAC bâtiment)

Matériel Weinzierl KNXGW-MODBUS

Le Weinzierl KNXGW-MODBUS est un appareil sur rail DIN qui se connecte directement au bus KNX TP et à un réseau RS-485 Modbus RTU via des bornes à vis. Un port Modbus TCP optionnel (Ethernet RJ45) est disponible sur certaines variantes, permettant la connexion à des esclaves Modbus TCP tels que des compteurs connectés au réseau sans avoir à tirer de câble RS-485. L'appareil est entièrement configuré via ETS6 – aucun logiciel séparé n'est requis.

Spécifications du KNXGW-MODBUS

Interface:
  KNX TP bus connector (bus-powered, 10mA)
  RS-485 Modbus RTU: A, B, GND screw terminals
  Modbus TCP: RJ45 Ethernet (on -TCP variant)

Modbus RTU parameters:
  Baud rate: 9600 / 19200 / 38400 baud
  Parity: None / Even / Odd
  Stop bits: 1 / 2

Capacity:
  Up to 512 Modbus registers mapped to KNX objects
  Up to 32 Modbus slave devices on RS-485 bus
  Slave address range: 1 – 247

Configuration:
  ETS6 only — download product database from weinzierl.de
  No separate software required
  Parameters and group objects configured in ETS6

Base de données produits ETS6 : téléchargez le programme d'application KNXGW-MODBUS depuis weinzierl.de/en/products, importez le fichier .knxprod dans ETS6 via Catalogues → Importer. L'appareil apparaît dans le catalogue de produits ETS6 et peut être ajouté à la structure du bâtiment comme tout autre appareil KNX. Tous les paramètres Modbus, les définitions de registres et les affectations d'objets de groupe KNX sont effectués dans les paramètres ETS6.

Configuration ETS6

La configuration ETS6 pour le KNXGW-MODBUS se déroule en deux étapes : les paramètres globaux du bus Modbus qui s'appliquent à tous les esclaves connectés, puis les définitions individuelles des registres pour chaque dispositif esclave. Planifiez la table des registres dans un tableur avant la saisie dans ETS6 — les adresses des registres varient selon les fabricants de compteurs et les versions de firmware.

Pages de paramètres ETS6

General parameters (applies to all slaves on RS-485):
  Baud rate:   9600 baud (EM340 default), or 19200/38400
  Parity:      Even (EM340 default), None, or Odd
  Stop bits:   1 (standard for Even parity)

Per-slave parameters (one set per connected device):
  Slave address:    1 – 247 (must match device front panel)
  Slave type:       RTU (RS-485) or TCP (Ethernet)
  IP address:       Required for TCP slaves only

Per-register parameters (one entry per mapped register):
  Register address: Decimal or hex, 0-based or 1-based
  Register type:    Holding (0x03) / Input (0x04) / Coil
  Data type:        INT16 / UINT16 / INT32 / UINT32 / FLOAT32
  Byte order:       Big-endian / Little-endian / Byte-swapped
  KNX DPT:          DPT 9.001, DPT 12.001, etc.
  Polling interval: 1s – 3600s

Mappage des registres du Carlo Gavazzi EM340

Le Carlo Gavazzi EM340 est un compteur d'énergie triphasé sur rail DIN avec interface Modbus RTU RS-485. Il stocke les mesures sous forme de valeurs flottantes IEEE 754 32 bits dans des registres de maintien. Tous les registres sont en lecture seule — la passerelle lit le compteur, aucune écriture n'est envoyée. L'ordre des octets est big-endian (octet de poids fort en premier).

Registre (hex)MesureTypeKNX DPTUnité
0x0000Tension L1FLOAT32 BEDPT 9.020V
0x0002Tension L2FLOAT32 BEDPT 9.020V
0x0004Tension L3FLOAT32 BEDPT 9.020V
0x0012Courant L1FLOAT32 BEDPT 9.021A
0x0034Puissance active totaleFLOAT32 BEDPT 9.001W
0x003EFacteur de puissance totalFLOAT32 BEDPT 9.001
0x0046FréquenceFLOAT32 BEDPT 9.010Hz
0x0100Import Énergie ActiveFLOAT32 BEDPT 12.001kWh
0x0102Exporter l'énergie activeFLOAT32 BEDPT 12.001kWh

Adressage des registres : Le manuel EM340 liste les registres avec des adresses basées sur 1 (par exemple, registre 1 = 0x0001). ETS6 et la plupart des outils Modbus utilisent un adressage basé sur 0. Soustrayez 1 de l'adresse du manuel lors de la saisie dans ETS6. Le registre de puissance active est listé comme 0x0035 (base 1) = 0x0034 (base 0). Vérifiez toujours la version du firmware EM340 spécifique — les mappages de registres changent parfois entre les versions du firmware.

Mappage des registres Eastron SDM630

L'Eastron SDM630 est un compteur d'énergie triphasé certifié MID avec Modbus RTU. Son mappage de registres diffère de l'EM340 — ne supposez pas de compatibilité des registres entre les marques de compteurs. Le SDM630 utilise des registres d'entrée (code fonction 0x04) pour toutes les données de mesure et stocke également les valeurs sous forme de flottants IEEE 754 32 bits en ordre big-endian.

Registre (hex)MesureCode fonctionKNX DPT
0x0000Tension L1 (V)0x04 EntréeDPT 9.020
0x0002Tension L2 (V)0x04 EntréeDPT 9.020
0x0004Tension L3 (V)0x04 EntréeDPT 9.020
0x0006Courant L1 (A)0x04 EntréeDPT 9.021
0x0034Puissance active totale (W)0x04 EntréeDPT 9.001
0x003CFacteur de puissance total0x04 EntréeDPT 9.001
0x0046Fréquence (Hz)0x04 EntréeDPT 9.010
0x0156Import d'énergie active (kWh)0x04 EntréeDPT 12.001
0x015AExport d'énergie active (kWh)0x04 EntréeDPT 12.001

Polling vs COV : configuration de la bande morte

Modbus RTU est un protocole interrogé – le maître (KNXGW-MODBUS) initie chaque lecture. Les esclaves n'envoient jamais de données spontanément. La passerelle interroge chaque registre configuré à l'intervalle défini dans ETS6. Après chaque interrogation réussie, la passerelle compare la nouvelle valeur à la dernière valeur envoyée à KNX. Si le changement dépasse la bande morte configurée, un télégramme de groupe KNX est envoyé avec la nouvelle valeur.

Stratégie d'interrogation et de bande morte

Polling interval recommendations:
  Active power (kW):    5s – 10s  (fast-changing, demand monitoring)
  Energy total (kWh):   60s       (slow-accumulating)
  VFD speed feedback:   2s        (control feedback)
  Temperature sensors:  30s       (slow physical process)

Deadband recommendations (prevents telegram storms):
  Temperature:    ±0.2°C  (avoids 0.1°C floating-point noise)
  Active power:   ±10W    (noise on lightly loaded circuits)
  Energy total:   ±0.01kWh (send every 36Wh increment)
  VFD speed %:    ±0.5%   (avoids resolver dither noise)

Without deadband on a noisy FLOAT32 register:
  Gateway sends a new KNX telegram every poll cycle
  even when the physical value has not changed.
  On a 512-signal configuration at 1s polling,
  this can saturate the KNX TP bus at 9600 baud.

Règles de câblage RS-485

La couche physique RS-485 (EIA-485) est une transmission différentielle sur paire torsadée. Un câblage correct est obligatoire – un bus RS-485 mal câblé peut sembler fonctionner sur de courtes distances et à bas débits, mais échouera par intermittence sur de longues distances ou à des vitesses plus élevées. Suivez ces règles sans exception.

Règles de câblage RS-485

Signal polarity (EIA-485 standard):
  A terminal = non-inverting (+)  →  positive when marking (idle)
  B terminal = inverting (-)      →  negative when marking (idle)

Termination resistors:
  120 Ω resistor at BOTH physical ends of the bus only
  Never terminate in the middle of the bus
  Total bus impedance = 60 Ω when both terminations installed
  Most Weinzierl gateways have built-in switchable termination

Cable requirements:
  120 Ω characteristic impedance twisted pair
  Belden 9841 or equivalent (22 AWG, shielded)
  Shield: drain both ends to panel earth (same earth reference)
  Maximum bus length: 1200m at 9600 baud (EIA-485 spec)
  Maximum 32 standard unit loads (UL) without repeater

WAGO polarity note:
  WAGO 750-653 Modbus RTU coupler labels
  A and B REVERSED vs EIA-485 standard.
  A(WAGO) connects to B(EIA-485) and vice versa.
  Always verify with oscilloscope on first connection.

Topologie en étoile — interdite

RS-485 nécessite une topologie en guirlande (bus). La topologie en étoile — où plusieurs dérivations partent d'un point central — provoque des réflexions et des défauts d'intégrité du signal. Même de courtes dérivations (30 cm) posent problème à 19200 bauds. Câble de la passerelle au périphérique 1, puis du périphérique 1 au périphérique 2, etc. Pas de jonctions en T.

Référence de masse

RS-485 ne nécessite pas de conducteur de masse pour la transmission du signal, mais une différence de tension de masse entre maître et esclave supérieure à ±7 V par rapport à la plage de mode commun peut corrompre les signaux ou endommager les émetteurs-récepteurs. Incluez un conducteur de masse dans le câble RS-485 pour les installations s'étendant sur plusieurs tableaux de distribution.

Conception de bus RS-485 multi-périphériques

Un seul KNXGW-MODBUS peut adresser jusqu'à 32 périphériques esclaves Modbus RTU sur un bus RS-485. Une mise en service systématique d'un bus multi-périphériques évite les conflits d'adresses et les défauts de câblage difficiles à diagnostiquer une fois tous les périphériques connectés.

Séquence de mise en service du bus multi-périphériques

Pre-connection preparation:
  1. Assign unique slave addresses 1–247 to each device
     via front panel programming (DIP switches or menu)
     BEFORE connecting to shared bus
  2. Verify each device address with a Modbus RTU tester
     connected directly to the individual device
  3. Document address assignments in panel schedule

Connection sequence:
  1. Connect gateway to device 1 only (install 120Ω at both ends)
  2. Verify gateway polls device 1 successfully in ETS6 diagnostics
  3. Add device 2 (remove termination from device 1 if not end of bus)
  4. Verify both devices poll successfully
  5. Repeat for each additional device

Bus capacity (EIA-485, 9600 baud):
  Maximum 32 unit loads (UL) — one UL per standard transceiver
  Many modern meters present 1/4 UL → up to 128 devices possible
  Verify UL rating in device datasheet before exceeding 32 devices
  Use RS-485 repeater (e.g. Weidmuller RS-485 REP) if needed

Budget de temps d'interrogation : Avec 32 appareils et 512 registres au total, chaque cycle d'interrogation prend environ 32 × (trame d'adresse + temps de réponse + intervalle inter-trame). À 9600 bauds avec un délai inter-trame de 10 ms, la lecture de 16 registres par appareil prend environ 50 ms par appareil, soit un temps de cycle total de 1,6 seconde pour 32 appareils. Réglez l'intervalle d'interrogation ETS6 à au moins 2 s pour les totaux d'énergie afin de garantir que chaque appareil est lu à chaque cycle. Augmentez le débit en bauds à 19200 ou 38400 si le temps de cycle est trop long.

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