Variateur sur PROFIBUS-DP : adresse de nœud, LED de communication et code à l'écran - Rexroth ECODRIVE Cs, Lenze 8200 vector, Siemens MICROMASTER 4 (6SE6400-1PB00-0AA0)

Un variateur sur le bus PROFIBUS-DP est un appareil esclave que le maître de l'automate adresse par son numéro de nœud. Une adresse erronée ou une liaison interrompue se traduit donc par l'arrêt du variateur ou par l'absence de réaction aux consignes. Le premier indice sur ce qui s'est passé est donné par les LED de communication du module et par le code affiché à l'écran du variateur. Pour le Siemens MICROMASTER 4 avec le module 6SE6400-1PB00-0AA0 et le Lenze 8200 vector avec module PROFIBUS, on peut décrire précisément le réglage de l'adresse et la lecture de l'état de la communication. Le même ordre - adresse, LED, code de défaut, et seulement ensuite remplacement de composants - s'applique aussi aux servovariateurs Rexroth ECODRIVE Cs équipés d'une carte PROFIBUS-DP.

Siemens MICROMASTER 4 avec module PROFIBUS

Sur le MICROMASTER 4, l'adresse de nœud se règle avec les commutateurs DIP 1-7 du module, dans la plage 1-125. Les commutateurs ont des poids successifs de 1, 2, 4, 8, 16, 32 et 64, et l'adresse est la somme des poids des commutateurs activés. L'adresse 3 correspond aux commutateurs 1 et 2 en position on, et l'adresse 88 aux commutateurs 4, 5 et 7 (8 + 16 + 64). Ce calcul permet de lire l'adresse « à vue d'œil » sur le module et de la comparer à la configuration du maître sans lancer de logiciel.

Deux valeurs ont une signification particulière. L'adresse 0 signifie que l'adresse est déterminée par le paramètre P0918 : lorsque tous les commutateurs sont désactivés, il faut donc chercher l'adresse dans les paramètres du variateur et non sur le module. Les adresses 126 et 127 sont invalides, c'est pourquoi un module réglé sur l'une d'elles n'entrera pas en échange de données avec le maître, bien que tout soit physiquement raccordé.

La modification des commutateurs n'agit pas immédiatement. Si le module est déjà monté, elle doit être faite variateur hors tension, et la nouvelle adresse n'est prise en compte qu'après un redémarrage à froid du module PROFIBUS, c'est-à-dire après avoir coupé puis remis l'alimentation. Cela vaut aussi bien pour l'alimentation du module par le variateur que pour une alimentation 24 V séparée. Modifier un commutateur « en marche » sans obtenir d'effet est donc un comportement conforme à la conception, et non une panne.

Le variateur n'a qu'un seul code de défaut pour une panne de communication PROFIBUS : F0070. Le module possède une seule LED tricolore (verte, orange, rouge), et sa couleur indique de quel côté se situe l'interruption. L'orange signifie la perte de communication avec le maître PROFIBUS, c'est-à-dire que le problème se situe du côté du bus, du câble, du connecteur, de la terminaison ou de l'automate. Le rouge signifie la perte de communication entre le variateur et le module, et le soupçon se porte alors sur l'enfichage du module et sur les perturbations à l'intérieur du variateur.

Pour la LED orange, Siemens cite un signal PROFIBUS faible dû à des perturbations CEM, à des câbles trop longs, à des réflexions sur les liaisons et à des bornes mal montées, à une terminaison de bus incorrecte ou à des dérivations non autorisées (dérivations en T). Le fabricant recommande de contrôler le bus à l'oscilloscope et, pour tester le matériel PROFIBUS, conseille le testeur BT200 (6ES7181-0AA01-0AA0). Un deuxième groupe de causes est un mauvais contact, par exemple un connecteur mal enfoncé ou des contacts de connecteurs à raccordement rapide non enfoncés à fond sur le câble, ce qui se détecte avec un simple multimètre. Pour la LED rouge, le fabricant indique les perturbations entrant par les entrées et sorties analogiques et par l'entrée PTC/KTY du moteur sur les MM430/440, ainsi qu'un module mal enfiché ; il faut vérifier qu'il est bien enfiché et que les contacts à l'arrière du module et à l'avant du variateur ne sont pas endommagés.

Le paramètre r2054 sert au diagnostic du module de communication ; c'est lui qu'il faut lire sur le panneau lorsque la LED et F0070 ne permettent pas de conclure. Lors de la mise en service du module, outre l'adresse dans P0918, le temps de défaillance de télégramme dans P2040 est également important : il détermine en combien de temps le variateur signale la perte de communication. Le module se raccorde au bus par une embase Sub-D à 9 broches, dans laquelle la broche 3 est RxD/TxD-P, la broche 8 est RxD/TxD-N et la broche 6 est la tension 5 V ± 10 % ; cette information facilite la mesure en cas de soupçon d'inversion des conducteurs.

Lenze 8200 vector avec module PROFIBUS

Sur le Lenze 8200 vector, la communication PROFIBUS-DP est assurée par le module de bus de terrain EMF2133IB, enfiché dans l'interface AIF. L'adresse de nœud se règle avec un commutateur DIP sur le module, et deux LED du module signalent l'état de la communication. Le variateur possède en outre ses propres LED d'état (rouge et verte), qu'il ne faut pas confondre avec celles du module. Le module fonctionne en esclave, et il détecte lui-même la vitesse de transmission dans la plage 9,6...12000 kbit/s ; il n'y a donc pas à la régler lors du diagnostic, et l'une des causes fréquentes d'absence de liaison est écartée.

Lors du diagnostic, il est utile de noter la position de tous les commutateurs DIP du module, et pas seulement de ceux de l'adresse. Le module EMF2133IB associé au 8200 vector gère au maximum 3 mots de données process ; 12 mots ne sont possibles qu'avec Servo PLC ou Drive PLC. Si le maître est configuré avec un nombre de mots supérieur à ce que le variateur gère, la liaison ne démarre pas, même avec une adresse correcte.

Le module peut disposer d'une alimentation externe +24 V DC ± 10 %, 120 mA au maximum par module. L'alimentation externe est nécessaire là où le variateur peut être déconnecté du réseau alors que la communication avec le maître doit être conservée ; en cas de panne de communication, il faut donc vérifier que cette tension est présente et qu'elle reste dans la tolérance. La longueur de câble est de 1200 m au maximum par segment, selon la vitesse et le type de câble.

Points d'attention lors des essais

Le premier piège sur le MICROMASTER 4 est la modification de l'adresse sans redémarrage du module : les commutateurs sont déjà réglés, mais le maître voit toujours l'ancienne adresse ou ne voit pas du tout le variateur. Après chaque modification des DIP, il faut donc couper puis remettre l'alimentation, et seulement ensuite évaluer la LED. La deuxième erreur est une adresse hors plage ; 126 et 127 sont invalides, et 0 renvoie à P0918, de sorte qu'un variateur dont tous les commutateurs sont désactivés peut fonctionner sous une adresse qui n'est pas visible du tout sur le module.

Le code F0070 est unique pour des causes différentes, il n'indique donc pas à lui seul si le coupable est le câble, le maître ou le module. Seule la couleur de la LED permet de les distinguer : l'orange oriente vers le bus et l'automate, le rouge vers la liaison entre le variateur et le module. Siemens note également que lors de brèves coupures de communication, la LED passe pendant 1-2 secondes du vert au rouge, de sorte qu'un simple clignotement de couleur ne signifie pas forcément un défaut permanent.

Il faut en outre examiner le connecteur et les contacts, car un connecteur à raccordement rapide mal enfoncé peut provoquer des symptômes de perturbation. Le bus doit être terminé aux deux extrémités, et les nœuds qui terminent le bus nécessitent une alimentation 5 V pour les résistances de rappel ; sur le MM4, on l'obtient en raccordant au module une alimentation 24 V permanente. Le blindage du câble doit avoir une bonne mise à la terre, et le câble de bus doit cheminer à au moins 20 cm des autres câbles, en particulier des câbles de puissance, et les croiser à angle droit. Le fabricant souligne qu'une installation conforme aux exigences CEM est la base d'un fonctionnement fiable. La longueur admissible d'un segment dépend de la vitesse : jusqu'à 187,5 kbaud 1000 m, jusqu'à 500 kbaud 400 m, jusqu'à 1,5 Mbaud 200 m, jusqu'à 12 Mbaud 100 m, et un segment peut compter au maximum 32 nœuds. Sur le MICROMASTER 4, les câbles entre nœuds ne doivent pas être plus courts que 200 mm à une vitesse allant jusqu'à 1,5 Mbaud, si l'on utilise les connecteurs recommandés 6GK1500-0FC00 ou 6GK1500-0EA02.

Avant de modifier l'adresse, il faut la consigner dans le procès-verbal avec la position des autres commutateurs, et relever sur le boîtier les marquages de version, afin de pouvoir rétablir l'état initial après un éventuel remplacement. Sur le MICROMASTER 4, il faut penser au paramètre P2040 : allonger le temps de défaillance de télégramme à environ 3000 ms masque les brèves coupures, mais le variateur reprend alors la vitesse de consigne du dernier télégramme reçu, ce qui nécessite une évaluation de la sécurité de la machine.

Déroulement du contrôle

1. Relever la désignation complète sur la plaque signalétique du variateur ainsi que le type du module de communication, par exemple 6SE6400-1PB00-0AA0 sur le MICROMASTER 4 ou EMF2133IB sur le Lenze 8200 vector, afin d'attribuer au maître le bon fichier de description d'appareil (GSD).
2. Inspecter le connecteur et le câble : connecteur complètement enfiché, contacts complètement enfoncés dans le connecteur à raccordement rapide, état du blindage et terminaison du bus aux deux extrémités.
3. Lire l'adresse réglée sur les commutateurs DIP, en additionnant les poids sur le MM4, et la comparer à la configuration du maître ; sur un MM4 réglé sur 0, lire P0918.
4. Observer les LED : sur le MICROMASTER 4, la couleur orange ou rouge ; sur le Lenze 8200 vector, l'état des deux LED du module, à consigner dans le procès-verbal.
5. Lire le code à l'écran : sur le MICROMASTER 4, F0070 ainsi que le paramètre r2054 comme diagnostic du module de communication.
6. Interprétation : une LED orange avec F0070 oriente vers le bus, la terminaison, la longueur du câble et l'automate ; une LED rouge vers l'enfichage du module et les perturbations à l'intérieur du variateur. L'absence de communication malgré une adresse correcte exige de comparer le nombre de mots de données process aux capacités du variateur et, en cas de soupçon de perturbations, de mesurer à l'oscilloscope.

Avant d'aller plus loin, il est utile de préparer la désignation complète relevée sur la plaque signalétique, le numéro de série, la version matérielle et le firmware, ainsi que des photos de la plaque signalétique, des connecteurs et des commutateurs réglés. Un tel ensemble permet de choisir sans ambiguïté le module et la configuration, sans devoir deviner.

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Sources

• https://cache.industry.siemens.com/dl/files/309/22329309/att_82994/v1/mm4_kommunikationsfehler_f0070.pdf
• https://cache.industry.siemens.com/dl/files/569/32120569/att_90014/v1/gsg-mm4-profibus.pdf