Modbus RTU sur RS485 : câblage, terminaison et différence avec Modbus TCP

Modbus RTU sur RS485, c’est un maître (automate, PC, ESP32) qui interroge plusieurs appareils esclaves reliés en chaîne sur une seule paire de fils torsadés A et B, avec une résistance de 120 Ω à chaque bout du câble. Modbus TCP utilise le même langage, mais sur un réseau Ethernet (port 502), sans câble en chaîne ni résistance de terminaison.

Variateurs de vitesse, compteurs d’énergie, régulateurs de température, capteurs : dans une usine ou un bâtiment, une grande partie des appareils parlent Modbus. C’est simple, ouvert et très répandu. Mais un bus RS485 mal câblé donne vite des erreurs, des appareils qui ne répondent pas ou qui répondent « une fois sur deux ». Dans ce guide, on voit concrètement comment câbler un bus Modbus RTU, où mettre les résistances, comment régler les paramètres et ce qui change avec Modbus TCP.

Modbus et RS485 : qui fait quoi ?

On confond souvent les deux, alors qu’ils ne jouent pas le même rôle :

• RS485, c’est le « câble » : une liaison série électrique sur deux fils, qui supporte les longues distances (jusqu’à environ 1 200 m à faible vitesse) et les environnements parasités.
• Modbus, c’est la « langue » : un protocole qui dit comment le maître demande une valeur (« esclave n° 3, donne-moi le registre 100 ») et comment l’esclave répond.
• Modbus RTU est la version de Modbus qui passe sur une liaison série, le plus souvent en RS485. Modbus TCP est la version qui passe sur Ethernet.

Le principe reste le même dans les deux cas : un seul maître pose les questions, les esclaves répondent uniquement quand on les appelle. Un esclave ne parle jamais de lui-même.

Câbler un bus RS485 : A, B et la paire torsadée

Les deux fils A et B (et la masse)

RS485 est une liaison différentielle : l’information est donnée par la différence de tension entre les fils A et B, pas par la tension d’un seul fil par rapport à la masse. C’est ce qui la rend résistante aux parasites. Pour câbler :

• reliez tous les A ensemble et tous les B ensemble, d’un appareil à l’autre ;
• prévoyez si possible un troisième conducteur pour le commun (GND ou 0 V) entre les appareils, surtout s’ils ont des alimentations différentes ;
• attention aux noms : selon les fabricants, A et B peuvent être notés D+ / D-, Data+ / Data-, ou même inversés. En cas de doute, la notice de l’appareil fait foi, et inverser A et B est le premier test à faire si rien ne répond.

Quel câble utiliser ?

Utilisez une paire torsadée, idéalement blindée, avec une impédance proche de 120 Ω (c’est ce qu’on trouve dans les câbles prévus pour RS485). Les deux fils A et B doivent être dans la même paire torsadée, c’est indispensable pour bien rejeter les parasites. Sur de courtes distances, une paire d’un câble réseau Cat5 ou Cat6 fonctionne aussi.

Le blindage se raccorde en général à la terre en un seul point, pour éviter les boucles de masse. Éloignez le câble des câbles de puissance (moteurs, variateurs, 230 V) dans l’armoire. Pour bien organiser vos borniers et goulottes, voyez notre guide pour câbler une armoire électrique, et pour la section des fils, le convertisseur AWG ↔ mm².

Topologie : en chaîne, pas en étoile

Un bus RS485 se câble en ligne, d’un appareil au suivant (on parle de « daisy chain ») : le câble arrive sur l’appareil 1, repart vers l’appareil 2, puis vers l’appareil 3, et ainsi de suite. On évite :

• le câblage en étoile (plusieurs câbles qui partent d’un même point vers chaque appareil) ;
• les longues dérivations : si un appareil doit être raccordé par un petit bout de câble au bus, gardez ce bout le plus court possible.

Avec des émetteurs-récepteurs RS485 classiques, on peut brancher jusqu’à 32 appareils sur un même segment de bus. Certains composants récents, dits « 1/8 de charge », permettent d’en mettre davantage : la fiche technique de chaque appareil l’indique.

La terminaison : 120 Ω aux deux extrémités

Sur un câble long, le signal « rebondit » au bout du câble, comme une vague contre un mur, et ces échos brouillent les données. Pour les absorber, on place une résistance de 120 Ω entre A et B :

• une au premier appareil du bus,
• une au dernier appareil du bus,
• et aucune sur les appareils du milieu.

Beaucoup d’appareils industriels ont un petit interrupteur ou un cavalier « TERM » pour activer cette résistance : activez-le seulement sur les deux appareils situés aux extrémités. Trop de résistances (par exemple une sur chaque appareil) chargent le bus et affaiblissent le signal, ce qui provoque des erreurs. Sur un bus très court et lent (quelques mètres à 9 600 bauds), on peut parfois s’en passer, mais la bonne habitude est de toujours les mettre.

La polarisation : un état stable quand personne ne parle

Entre deux messages, aucun appareil n’émet : les fils A et B « flottent ». Les récepteurs peuvent alors lire du bruit comme si c’étaient des données. La polarisation (on dit aussi bias ou failsafe) consiste à ajouter une résistance qui tire une ligne vers le + et une autre qui tire l’autre ligne vers le 0 V, pour garder le bus dans un état « repos » bien défini.

Elle se met une seule fois sur le bus, le plus souvent côté maître. Beaucoup de convertisseurs et de cartes RS485 l’intègrent déjà, parfois avec un cavalier pour l’activer : vérifiez la notice avant d’en ajouter.

Adresses, vitesse et parité : les réglages à faire

L’adresse de chaque esclave

Chaque esclave a une adresse unique, de 1 à 247. L’adresse 0 est réservée aux messages diffusés à tous (sans réponse). Deux appareils avec la même adresse vont répondre en même temps et brouiller le bus : c’est une cause de panne très fréquente quand on ajoute un appareil neuf, souvent livré avec l’adresse 1.

Vitesse, parité et format

Tous les appareils du bus doivent avoir exactement les mêmes réglages série :

• vitesse (baud rate) : 9 600 et 19 200 bauds sont les plus courants ;
• bits de données : 8 en Modbus RTU ;
• parité et bits de stop : la norme Modbus prévoit par défaut une parité paire (8E1). Sans parité, on utilise normalement 2 bits de stop (8N2), mais beaucoup d’appareils sont réglés d’usine en 8N1. Regardez la notice de chacun et alignez-les tous.

Plus le câble est long, plus il vaut mieux rester à une vitesse modérée : 9 600 ou 19 200 bauds suffisent pour lire des compteurs, des températures ou piloter des variateurs.

À quoi ressemble une trame Modbus RTU ?

Une trame RTU est une suite d’octets envoyée d’un bloc, sans texte lisible :

Champ	Taille	Rôle
Adresse de l’esclave	1 octet	À qui on parle (1 à 247)
Code fonction	1 octet	Ce qu’on veut faire, par exemple 03 = lire des registres
Données	variable	Numéro du premier registre, nombre de registres, valeurs…
CRC	2 octets	Contrôle d’erreur : si un octet est abîmé, la trame est rejetée

Exemple : la trame 01 03 00 00 00 02 C4 0B demande à l’esclave 1 (01) de lire (03) deux registres (00 02) à partir du registre 0 (00 00) ; C4 0B est le CRC. Les trames sont séparées par un silence d’au moins 3,5 caractères : c’est ce silence qui indique la fin d’un message. Pour lire facilement ces valeurs en hexadécimal, utilisez notre convertisseur binaire / hexadécimal.

Modbus RTU ou Modbus TCP : quelle différence ?

Modbus TCP garde les mêmes codes fonction et les mêmes registres, mais change l’emballage et le support :

• la trame passe sur Ethernet, à l’intérieur d’une connexion TCP, sur le port 502 ;
• l’adresse et le CRC de la trame RTU sont remplacés par un en-tête de 7 octets appelé MBAP (numéro de transaction, identifiant de protocole, longueur et « Unit ID ») ; le contrôle d’erreur est assuré par le réseau ;
• chaque appareil a une adresse IP, et plusieurs clients (un superviseur et un automate, par exemple) peuvent interroger le même appareil.

	Modbus RTU (RS485)	Modbus TCP (Ethernet)
Support	Paire torsadée A/B en chaîne	Câble réseau et switch
Identification	Adresse esclave 1 à 247	Adresse IP (+ Unit ID)
Contrôle d’erreur	CRC de 2 octets	Assuré par TCP/IP
Terminaison	120 Ω aux deux bouts	Aucune
Points forts	Simple, peu coûteux, longues distances	Rapide, plusieurs clients, s’intègre au réseau de l’usine
Limites	Un seul maître, débit modeste	Demande un réseau (switch), 100 m maximum par câble Ethernet cuivre

Quand choisir l’un ou l’autre ?

• Modbus RTU : pour relier quelques appareils proches ou dispersés le long d’une ligne (compteurs, variateurs, capteurs), avec un câblage simple et peu coûteux. Beaucoup d’appareils ne proposent que cette version.
• Modbus TCP : quand le site a déjà un réseau Ethernet, que vous voulez superviser depuis un PC ou un serveur, ou que plusieurs systèmes doivent lire les mêmes données.
• Les deux à la fois : c’est très courant. Une passerelle convertit un bus RS485 existant en Modbus TCP, ce qui évite de remplacer des appareils qui fonctionnent.

Avec quel matériel ?

Pour jouer le rôle de maître, il faut un appareil qui sait parler Modbus et qui dispose d’un port RS485 :

• Le CONTROLLINO MINI est un automate compatible Arduino au format rail DIN, programmable avec l’Arduino IDE. Attention : dans la gamme CONTROLLINO, ce sont les modèles MAXI et MEGA qui ont un port RS485 intégré ; la MINI passe par son port série, avec un convertisseur RS485 externe. Si vous comparez automate et carte Arduino, lisez aussi PLC ou Arduino en milieu industriel.
• Côté Ethernet et Modbus TCP, le module ESP32-BUG-ETH-POE ajoute un port Ethernet avec alimentation PoE à un ESP32 : pratique pour un petit nœud Modbus TCP alimenté par le câble réseau.
• Pour relier un équipement RS485 au réseau, le module série vers Ethernet WIZ750SR-485 transporte les données RS485 sur TCP/IP (voir la disponibilité sur la fiche). Pour une vraie conversion Modbus RTU ↔ Modbus TCP, vérifiez le mode proposé par son firmware ou faites la conversion dans votre programme.
• Pour alimenter l’automate et les appareils dans l’armoire, une alimentation rail DIN 24 V fait l’affaire ; notre guide pour choisir et protéger une alimentation 24 V explique comment la dimensionner.

Vous cherchez un appareil ou une interface RS485 précise qui n’est pas au catalogue ? Passez par notre sourcing sur demande ou faites une demande de devis. Les autres cartes sont dans le rayon Kits et cartes de développement.

Dépannage : les pannes les plus courantes

Quand un esclave ne répond pas, ou répond de façon aléatoire, vérifiez dans cet ordre :

1. A et B inversés : le grand classique. Inversez les deux fils sur l’appareil qui ne répond pas.
2. Réglages différents : vitesse, parité ou bits de stop qui ne sont pas les mêmes partout. Un seul appareil mal réglé suffit.
3. Adresse en double : deux appareils réglés sur la même adresse (souvent 1 sur un appareil neuf).
4. Terminaison : résistances absentes sur un bus long, ou présentes sur tous les appareils au lieu des deux bouts seulement.
5. Pas de polarisation : des erreurs au repos ou au premier octet de chaque trame.
6. Masse et blindage : pas de commun entre appareils alimentés séparément, ou blindage relié à la terre aux deux bouts.
7. Câble mal choisi ou mal posé : fils non torsadés, longues dérivations, câble collé aux câbles de puissance d’un variateur.
8. Délais : un temps d’attente de réponse (timeout) trop court côté maître, ou, sur un montage fait maison, une ligne de direction émission/réception (DE/RE) qui repasse en réception trop tôt.

Astuce : testez d’abord avec un seul esclave branché près du maître, puis ajoutez les appareils un par un. Vous trouvez ainsi très vite celui qui pose problème.

Questions fréquentes

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