Points clés à retenir
- Câblage RS-485 en 2 fils et 4 fils : topologie, terminaison 120 Ω, polarisation, blindage et méthode de mesure au multimètre pour localiser un défaut de bus.
- Protocole principal : RS485 — consulter les articles associés sur la page thématique.
Un bus RS-485 mal câblé fonctionne. C'est tout le problème.
Il fonctionne avec deux équipements sur l'établi. Il fonctionne au premier essai en armoire. Puis on branche le sixième équipement, ou il pleut, ou un variateur démarre, et les timeouts commencent. Le protocole n'a rien à voir là-dedans.
Cette page rassemble les règles qui comptent pour les deux configurations — 2 fils et 4 fils — et la méthode pour trouver un défaut de bus en une dizaine de minutes avec un multimètre.
- Les trois fils
- Topologie
- Le câble
- Terminaison
- Polarisation
- Blindage et masse
- 2 fils ou 4 fils
- Longueur, débit et nombre d'équipements
- Diagnostic au multimètre
- Symptômes et causes probables
- Vérifications avant mise en service
- Questions fréquentes
Les trois fils
Le RS485 est différentiel : l'information est portée par la différence de tension entre deux conducteurs. C'est ce qui lui donne son immunité au bruit. Un parasite affecte les deux fils de la même façon, la différence reste intacte.
La spécification Modbus nomme les lignes D0 et D1, plus un commun.
| Nom Modbus | Autre appellation | Signe courant | État au repos |
|---|---|---|---|
| D1 | B (+) | Positif par rapport à D0 | État haut (positif) |
| D0 | A (−) | Négatif par rapport à D1 | État bas (négatif) |
| Common | C, GND, SG | — | Référence de signal |
Attention au marquage : les constructeurs ne sont pas cohérents entre eux. Certains appellent A ce que d'autres appellent B. Si le bus ne communique pas du tout et que tout le reste semble correct, inversez les deux fils sur un équipement et réessayez. C'est sans risque et cela résout un cas sur cinq.
Le troisième fil n'est pas optionnel. Le RS485 est différentiel, mais chaque émetteur-récepteur doit rester dans sa plage de tension de mode commun, typiquement −7 V à +12 V. Sans référence partagée, deux équipements alimentés depuis des sources différentes peuvent dériver au-delà et l'échange s'arrête. Un bus à deux fils fonctionne souvent — jusqu'au jour où un défaut d'isolement décale un potentiel.
Topologie
Guirlande, et rien d'autre. Le câble part du premier équipement, va au deuxième, puis au troisième, jusqu'au dernier. Deux extrémités, pas trois.
Ce qu'il ne faut pas faire :
- Étoile depuis un bornier central
- Dérivations longues depuis un câble principal
- Boucle refermée sur elle-même
- Deux câbles arrivant sur un même équipement en position centrale
Chaque dérivation crée une désadaptation d'impédance et donc une réflexion. Le signal réfléchi revient et se superpose au signal utile. Quand les fronts deviennent flous, le récepteur échantillonne au mauvais moment.
Si une dérivation est inévitable, gardez-la très courte : moins de 20 m pour un équipement unique, et divisez cette longueur par le nombre d'équipements branchés sur la même dérivation.
Le câble
- Paire torsadée blindée, une paire pour D0/D1
- Impédance caractéristique de 120 Ω, ou au minimum supérieure à 100 Ω
- Section AWG 24 minimum (0,2 mm²), plus gros pour les longues distances
- Un troisième conducteur pour le commun, ou une seconde paire dont on relie les deux brins
Câble 2 paires AWG24 RS485
Le torsadage n'est pas décoratif. C'est lui qui garantit que le bruit capté est identique sur les deux conducteurs. Un câble non torsadé perd l'essentiel de l'immunité du RS-485.
Du câble catégorie 5 fonctionne : une paire pour les données, une paire pour le commun. Ce n'est pas idéal en environnement bruyant — le blindage global manque souvent — mais c'est disponible partout.
Ne partagez jamais un câble de données avec de la puissance. Distance minimale de 20 cm avec les câbles moteur, et croisement à 90° si le parallélisme est inévitable.
Terminaison
La règle : une résistance de terminaison à chaque extrémité du bus, et nulle part ailleurs.
Valeur : 120 Ω, ou 150 Ω selon la recommandation de la spécification Modbus. Les deux fonctionnent. L'important est de correspondre à l'impédance du câble.
Deux terminaisons, pas plus. Chaque terminaison supplémentaire charge le bus et fait chuter l'amplitude du signal. Avec quatre terminaisons, l'amplitude différentielle peut passer sous le seuil de détection de 200 mV et le bus devient instable.
Beaucoup d'équipements intègrent une terminaison activable par cavalier ou micro-interrupteur. C'est la source d'erreur la plus fréquente : chaque installateur active la sienne « par sécurité ». Faites le tour du bus et désactivez toutes les terminaisons sauf les deux extrémités.
Sur les bus courts et lents — quelques dizaines de mètres à 9600 bauds — l'absence de terminaison passe souvent inaperçue. Le défaut apparaît quand on augmente le débit ou la longueur.
Polarisation
Souvent oubliée, et responsable d'un grand nombre de défauts intermittents.
Quand aucun équipement n'émet, le bus est en haute impédance. Il flotte. Le récepteur voit du bruit et peut l'interpréter comme un bit de start, ce qui génère des caractères parasites et décale la détection de trame.
La polarisation consiste à imposer un état au repos avec deux résistances : une vers l'alimentation sur D1, une vers le commun sur D0. La spécification Modbus recommande 450 à 650 Ω avec une alimentation 5 V. Les schémas de référence montrent 650 Ω, placées du côté du maître.
Trois points importants :
- Un seul point de polarisation sur tout le bus. Plusieurs polarisations en parallèle chargent le bus et écrasent le signal — même effet que les terminaisons multiples.
- Placez-la de préférence côté maître, ou près du milieu électrique du bus.
- De nombreux convertisseurs USB/RS485 et cartes de communication intègrent une polarisation activable. Vérifiez avant d'en ajouter une externe.
Symptôme typique d'absence de polarisation : le bus fonctionne quand un équipement émet en permanence, et tombe en défaut dès que le trafic devient intermittent.
Blindage et masse
Le blindage se relie à la terre en un seul point, généralement côté maître ou dans l'armoire principale.
Relié aux deux extrémités, il forme une boucle de masse. Un courant circule dans le blindage, induit une tension sur les conducteurs, et vous injectez le bruit que vous vouliez éliminer.
Ne confondez pas le blindage et le conducteur de commun. Ce sont deux fonctions distinctes. Le commun relie les références des émetteurs-récepteurs entre elles ; le blindage évacue les perturbations vers la terre.
Le conducteur de commun se raccorde lui aussi à la terre de protection en un seul point, généralement côté maître. Deux points de raccordement créent une boucle par le commun, avec exactement les mêmes effets qu'un blindage relié aux deux bouts.
Sur un site avec plusieurs bâtiments ou des différences de potentiel de terre importantes, utilisez des répéteurs isolés galvaniquement ou de la fibre optique. Un bus RS485 traversant deux réseaux de terre distincts finit toujours par poser problème.
2 fils ou 4 fils
Tout ce qui précède décrit un bus 2 fils, la configuration de loin la plus répandue en Modbus. Une seule paire, semi-duplex, chacun parle à son tour.
Le 4 fils utilise deux paires : une pour le sens maître vers esclaves, une pour le sens esclaves vers maître. Plus le commun, ce qui fait cinq conducteurs au total malgré le nom.
| 2 fils | 4 fils | |
|---|---|---|
| Paires de données | 1 | 2 |
| Conducteurs avec le commun | 3 | 5 |
| Sens de transmission | Alterné | Séparés |
| Retournement de ligne | Nécessaire | Aucun |
| Terminaisons | 2 | 4 |
| Polarisation | 1 point | 1 point par paire |
| Coût de câblage | Faible | Environ le double |
Le câblage est croisé
C'est le point qui bloque le plus souvent au premier essai.
La paire d'émission du maître se raccorde aux entrées de tous les esclaves. La paire de réception du maître se raccorde aux sorties de tous les esclaves.
| Maître | Va vers | Tous les esclaves |
|---|---|---|
| TXD+ | → | RXD+ |
| TXD− | → | RXD− |
| RXD+ | ← | TXD+ |
| RXD− | ← | TXD− |
| Common | — | Common |
Entre esclaves, en revanche, le câblage est droit : tous les RXD+ ensemble, tous les TXD+ ensemble. Seul le maître est croisé.
Un raccordement TXD sur TXD ne produit rien du tout. Aucune trame, aucune erreur, juste le silence. Si vous héritez d'une installation 4 fils muette, c'est la première chose à vérifier.
Terminaison et polarisation en 4 fils
Chaque paire est un bus indépendant. Elle a donc ses propres extrémités et ses propres résistances.
- 120 Ω aux deux bouts de la paire d'émission, soit côté maître et sur le dernier esclave
- 120 Ω aux deux bouts de la paire de réception, aux mêmes emplacements physiques
- Une polarisation par paire, une seule fois sur chacune
Quatre résistances de terminaison au total. L'erreur classique est de n'en poser que deux, en traitant les deux paires comme un seul bus.
La mesure de contrôle est la même que pour le 2 fils, mais elle se fait paire par paire : environ 60 Ω sur chacune — deux résistances de 120 Ω vues en parallèle (120 ∥ 120 = 60 Ω) — alimentation coupée.
Ne confondez pas cette valeur avec les 650 Ω de la polarisation. Les 60 Ω se mesurent entre les deux fils d'une paire ; les 650 Ω se mesurent entre un fil et l'alimentation ou le commun.
Ce que le 4 fils apporte vraiment
Pas de la vitesse. Modbus reste séquentiel — une requête, une réponse — et n'exploite pas la capacité des deux paires à transporter simultanément.
Ce que vous gagnez :
La suppression du retournement de ligne. L'émetteur du maître n'a plus à relâcher le bus, celui des esclaves non plus. Toute une famille de défauts disparaît, en particulier avec les convertisseurs pilotés par RTS qui basculent trop lentement et tronquent le début des réponses.
Un maître qui entend pendant qu'il parle. Utile pour détecter une collision ou un esclave qui répond trop tôt.
Des esclaves qui ne s'entendent pas entre eux. Chacun ne reçoit que ce que le maître émet. Sans effet sur Modbus, mais cela évite qu'un esclave défectueux perturbe l'écoute des autres.
Une meilleure marge sur les liaisons difficiles. Deux paires séparées tolèrent mieux un environnement bruyant qu'une paire unique alternant les sens.
Quand le choisir
Le 4 fils se justifie dans trois cas :
- Vos équipements sont en RS-422 — c'est du 4 fils par nature, et ils ne fonctionneront pas sur un bus 2 fils sans convertisseur
- Le bus a un historique de défauts liés au retournement de ligne, symptômes typiques : réponses tronquées au début, premiers octets perdus
- L'environnement est très perturbé et vous avez déjà épuisé les autres pistes
Dans tous les autres cas, restez en 2 fils. Le gain ne justifie ni le câble supplémentaire ni la complexité de mise en service.
Mélanger 2 fils et 4 fils
Contrairement à ce qu'on lit souvent, ce n'est pas toujours interdit.
Un équipement 4 fils sur un bus 2 fils : possible. Vous pontez ses bornes entre elles — RXD+ relié à TXD+, RXD− relié à TXD− — et vous raccordez les deux points obtenus sur la paire unique du bus. La spécification Modbus montre ce montage explicitement. L'équipement voit alors sa propre émission sur son récepteur, ce qui est sans conséquence puisqu'il n'écoute pas pendant qu'il parle.
Deux conditions : que son émetteur passe bien en haute impédance au repos, et que le pontage se fasse au plus près du bornier, sans créer de dérivation.
Un équipement 2 fils sur un bus 4 fils : non. Il ne dispose que d'une paire et ne peut pas être raccordé aux deux. Il faut un convertisseur.
Beaucoup d'équipements proposent les deux modes par cavalier ou micro-interrupteur. Vérifiez la position sur chacun avant de mettre sous tension.
Longueur, débit et nombre d'équipements
| Débit | Longueur pratique maximale |
|---|---|
| 9600 bauds | ~1000 à 1200 m |
| 19200 bauds | ~1000 m |
| 57600 bauds | ~300 m |
| 115200 bauds | ~100 m |
Ces valeurs supposent un câble correct, correctement terminé. Divisez par deux en environnement chargé.
Côté charge : 32 charges unitaires par segment en standard, ce qui correspond à 32 équipements classiques. Les circuits récents présentent souvent 1/2, 1/4 ou 1/8 de charge unitaire, ce qui permet théoriquement de monter à 64, 128 ou 256 équipements. Vérifiez la fiche technique de chaque équipement plutôt que de compter sur la règle générale.
Pour dépasser ces limites : un répéteur RS485 crée un nouveau segment avec ses propres terminaisons et sa propre polarisation.
Rappel utile : le protocole Modbus autorise les adresses 1 à 247, l'adresse 0 étant réservée à la diffusion. La limite réelle vient du bus, pas du protocole.
Diagnostic au multimètre
Bus muet ou instable. Voici l'ordre à suivre. Comptez dix minutes.
1. Résistance entre D0 et D1, alimentation coupée sur tous les équipements
| Mesure | Interprétation |
|---|---|
| ~60 Ω | Correct : deux terminaisons de 120 Ω en parallèle |
| ~120 Ω | Une seule terminaison — ajoutez la seconde |
| ~40 Ω ou moins | Trop de terminaisons — désactivez les intermédiaires |
| Très élevée | Aucune terminaison, ou câble coupé |
C'est le test le plus rentable du lot. Il donne l'état des terminaisons sans ouvrir un seul équipement.
2. Tension continue D1 − D0, bus alimenté et au repos
| Mesure | Interprétation |
|---|---|
| +0,2 à +1 V | Polarisation présente et correcte |
| ~0 V | Pas de polarisation, ou bus flottant |
| Négative | Fils inversés quelque part |
3. Tension entre le commun et la terre d'armoire
Doit rester faible, quelques centaines de millivolts au plus. Plusieurs volts indiquent une boucle de masse ou un blindage relié aux deux bouts.
4. Continuité du blindage, et vérification de son unique point de mise à la terre
5. Adresses esclaves
Deux équipements partageant la même adresse répondent simultanément. Les trames se détruisent, le maître voit des erreurs de CRC aléatoires. Débranchez les équipements un par un jusqu'à ce que le défaut disparaisse. Le dernier retiré est le coupable — ou son jumeau.
Symptômes et causes probables
| Symptôme | Cause la plus fréquente |
|---|---|
| Rien ne communique, aucun équipement | D0/D1 inversés, ou débit/parité incorrects |
| Un seul équipement muet | Adresse ou paramètres série de cet équipement |
| Communication instable, timeouts aléatoires | Terminaison absente ou en excès |
| Défauts uniquement en trafic intermittent | Polarisation absente |
| Erreurs CRC aléatoires | Adresse dupliquée, ou bruit électromagnétique |
| Défauts au démarrage d'un moteur | Blindage, boucle de masse, proximité câbles de puissance |
| Fonctionne à 9600 mais pas à 19200 | Longueur excessive, dérivations, ou terminaison |
| Défaut apparu après ajout d'un équipement | Terminaison activée sur le nouvel équipement |
Vérifications avant mise en service
- Topologie en guirlande, sans dérivation supérieure à 20 m
- Paire torsadée blindée, impédance 120 Ω
- Terminaison 120 Ω aux deux extrémités uniquement
- Résistance mesurée entre D0 et D1 proche de 60 Ω
- Un seul point de polarisation, actif
- Troisième conducteur de commun raccordé sur tous les équipements
- Blindage relié à la terre en un seul point
- Séparation d'au moins 20 cm avec les câbles de puissance
- Adresses esclaves uniques, relevées et documentées
- Débit, parité et bits de stop identiques sur tous les équipements
- Longueur totale compatible avec le débit choisi
Questions fréquentes
Faut-il 120 Ω ou 150 Ω en terminaison RS485 ?
Les deux fonctionnent. La valeur doit se rapprocher de l'impédance caractéristique du câble. 120 Ω est la pratique la plus répandue.
Peut-on utiliser du câble Ethernet pour un bus RS485 ?
Oui, une paire pour les données et une paire pour le commun. Son impédance de 100 Ω convient. En environnement bruyant, préférez un câble blindé prévu pour le RS485.
Combien d'équipements sur un bus RS485 ?
32 charges unitaires par segment en standard. Les circuits à charge réduite permettent d'aller plus loin, et un répéteur crée un segment supplémentaire.
Combien de résistances de terminaison en 4 fils ?
Quatre. Chaque paire est un bus indépendant et se termine à ses deux extrémités. L'erreur courante est de n'en poser que deux.
Le fil de commun est-il vraiment obligatoire ?
Le bus fonctionne souvent sans lui, mais rien ne garantit que les équipements restent dans leur plage de mode commun. C'est une source de pannes intermittentes difficiles à diagnostiquer. Raccordez-le.
Comment savoir quel fil est A et lequel est B ?
Le marquage n'est pas fiable d'un constructeur à l'autre. Mesurez la tension au repos : le fil positif est D1, aussi appelé B. En cas de doute, inverser les deux ne présente aucun risque.
Peut-on raccorder un équipement 4 fils sur un bus 2 fils ?
Oui, en pontant RXD+ avec TXD+ et RXD− avec TXD− au plus près du bornier. L'inverse n'est pas possible sans convertisseur.