Un capteur de qualité de l'eau RS485 est un dispositif qui mesure divers paramètres physiques et chimiques de l'eau (comme le pH, le potentiel Redox, la conductivité, l'oxygène dissous, la turbidité, etc.) et transmet les données par l'intermédiaire du protocole RS485. Norme de communication série RS485.
L'idée principale est que plusieurs capteurs (souvent appelés "nœuds" ou "esclaves") peuvent être connectés à un seul contrôleur central (un "maître" tel qu'un PLC, un système SCADA ou un enregistreur de données) par le biais d'un seul câble longue distance.
Principaux avantages de RS485
Pourquoi le RS485 est-il si populaire pour ces applications ?
- Communication à longue distance : RS485 peut transmettre des données de manière fiable sur des distances allant jusqu'à 1200 mètres (4000 pieds) sans avoir besoin d'amplificateurs de signal, ce qui le rend idéal pour les grandes installations telles que les usines de traitement de l'eau.
- Immunité au bruit : Il utilise un signal différentiel (deux fils pour les données : A et B). Cela signifie qu'il est très résistant aux bruits électriques provenant des moteurs, des pompes et d'autres équipements, ce qui est courant dans les environnements industriels.
- Réseau multipoint : Vous pouvez connecter plusieurs capteurs (32, 64, voire plus avec des répéteurs) sur un seul bus de communication. Cela réduit considérablement les coûts de câblage et la complexité par rapport aux capteurs analogiques (4-20mA) qui nécessitent chacun leur propre câblage.
- Communication bidirectionnelle : Contrairement à un simple signal analogique, RS485 permet à l'appareil maître de ne pas seulement recevoir des données des capteurs, mais aussi à envoyer des commandes (par exemple, pour étalonner, modifier une adresse ou définir un intervalle d'échantillonnage).
Paramètres courants de qualité de l'eau mesurés
Des capteurs RS485 sont disponibles pour presque tous les paramètres de qualité de l'eau :
- Paramètres physiques :
- Turbidité : Mesure la turbidité de l'eau.
- Température : Paramètre fondamental, souvent associé à d'autres capteurs.
- TSS (Total des solides en suspension) : Mesure la masse des particules en suspension.
- Paramètres chimiques :
- pH : Mesure l'acidité ou l'alcalinité.
- ORP (Potentiel d'oxydation-réduction) : Indique la capacité de l'eau à se nettoyer elle-même ou à décomposer les contaminants.
- Conductivité (EC) / TDS (Total Dissolved Solids) : Mesure la capacité de l'eau à conduire l'électricité, en relation avec la concentration d'ions.
- Oxygène dissous (OD) : Essentiel pour la vie aquatique et les processus de traitement des eaux usées.
- Capteurs spécifiques aux ions : Ammoniaque, nitrate, chlorure, fluorure, etc.
- Autre :
- Chlore : Chlore libre et chlore total.
Comment le système est câblé (le réseau RS485)
Une configuration typique se présente comme suit :
[Dispositif maître (PLC/PC/enregistreur de données) ] [ Capteur 1 ] [ Capteur 2 ] [ Capteur N ]Règles de câblage :
- Topologie de bus : Utilisez une topologie en guirlande (comme illustré ci-dessus). Évitez les topologies en étoile.
- Câble à paires torsadées : Utilisez toujours un câble blindé câble à paires torsadées pour les lignes de données A et B. Cela améliore l'immunité au bruit.
- Résistances de terminaison : Installer un Résistance de terminaison de 120 ohms entre les lignes A et B aux deux extrémités du câble principal (au niveau du premier et du dernier capteur). Cela permet d'éviter les réflexions du signal.
- Terrain d'entente : Connectez la référence "GND" ou "COM" du maître à tous les capteurs pour assurer un potentiel de masse commun.
- Puissance : La plupart des capteurs RS485 nécessitent une alimentation séparée (par exemple, 12-24V DC). Celle-ci est souvent installée sur des fils séparés dans le même câble.
Protocoles de communication (le "langage")
RS485 n'est que le couche physique (le matériel, l'"autoroute"). Les données envoyées ont besoin d'un protocole (le "langage" ou les "règles du jeu"). Les protocoles les plus courants sont les suivants
- Modbus RTU : Il s'agit de la norme industrielle de facto. Il est ouvert, robuste et largement pris en charge par les API, les SCADA et les enregistreurs de données. Lorsqu'un capteur indique "RS485 Modbus", cela signifie qu'il utilise le protocole Modbus RTU via une connexion RS485.
- Profibus DP : Un autre protocole industriel courant, plus répandu dans certaines régions et industries (en particulier l'industrie manufacturière en Europe).
- Protocoles spécifiques aux fabricants : Certaines marques utilisent leurs propres protocoles personnalisés, dont l'interprétation peut nécessiter des logiciels ou des pilotes spécifiques.
Étapes typiques de l'installation et de la configuration
- Installation physique : Montez les capteurs dans l'eau (dans un réservoir, un tuyau ou un plan d'eau ouvert) à l'aide de raccords ou de supports appropriés.
- Câblage : Connectez tous les capteurs au bus RS485 en suivant les règles de la chaîne en guirlande. Connectez le bus à votre appareil maître.
- Adressage : Configurer un adresse unique de l'esclave (par exemple, 1, 2, 3...) pour chaque capteur du réseau. Cette opération s'effectue généralement à l'aide de commutateurs dip ou de commandes logicielles.
- Configuration du protocole : Réglez les paramètres de communication du maître et de tous les capteurs pour qu'ils correspondent. Il s'agit notamment de
- Débit en bauds (par exemple, 9600, 19200, 38400 bits par seconde)
- Bits de données (généralement 8)
- Parité (Aucun, Pair, Impair)
- Bits d'arrêt (généralement 1)
- Programmation de l'appareil maître : Configurez votre PLC, votre enregistreur de données ou votre logiciel pour interroger chaque capteur par son adresse unique, demander les registres de données (tels que définis dans la carte de registre Modbus du capteur) et interpréter les valeurs.
Exemple : Lecture à partir d'un capteur Modbus
Un appareil maître peut envoyer une requête comme celle-ci :[Adresse de l'esclave] [Code de fonction 03] [Registre de démarrage Hi] [Registre de démarrage Lo] [Nombre de registres Hi] [Nombre de registres Lo] [Vérification CRC Lo] [Vérification CRC Hi]
Le capteur ayant l'adresse correspondante répondra en fournissant ses données. Par exemple, la valeur du pH stockée dans un registre spécifique.
Fabricants populaires
- Endress+Hauser
- Hach
- Xylem (YSI, WTW)
- Hamilton
- Atlas Scientific (Populaire auprès des amateurs et pour les projets à petite échelle)
- Sensorex
- SPECSENS
Résumé : Quand choisir un capteur de qualité d'eau RS485 ?
Choisissez un capteur RS485 si votre application l'exige :
- Longue distance entre les capteurs et le contrôleur.
- A réseau de capteurs multiples.
- Haut immunité au bruit dans un environnement industriel.
- Communication bidirectionnelle pour la configuration et l'étalonnage.
- Intégration avec les systèmes standards de l'industrie tels que PLC ou SCADA.
Pour les applications simples, à courte distance, avec seulement un ou deux capteurs, un analogique (4-20mA) ou SDI-12 peut suffire. Pour les systèmes distribués complexes ou à très grande vitesse, Ethernet/IP ou Modbus TCP pourrait être un meilleur choix.
