Comment migrer un Nexus 1250 avec modules d'E/S vers un Nexus 1450

Remplacement d'un compteur Nexus 1250 avec modules externes par un Nexus 1450 en conservant les signaux, les adresses et le câblage : ce qu'il faut extraire avant, ce qui change dans les communications et comment transférer les échelles analogiques.

Résumé. Le Nexus 1450 d’Electro Industries/GaugeTech est le successeur naturel du Nexus 1250/1252 lorsque le support de l’ancienne plateforme s’épuise ou qu’un vrai port Ethernet, DNP3 sur TCP, la CEI 61850 ou le SNTP deviennent nécessaires. Pour qui migre, la bonne nouvelle est que la partie série, le bus de modules d’E/S et le format du profil Communicator se conservent presque un pour un ; la partie réseau, elle, change du tout au tout. Cet article déroule la procédure sur un cas type : un 1250 équipé d’un module de sorties impulsionnelles 4PO1 et de quatre modules de sorties analogiques 20mAON4, remplacé par un 1450 avec le même jeu de modules.

1. Ce qui est conservé et ce qui change

Ce qui est conservé :

• Quatre ports série indépendants et isolés (Port 1 commutable RS232/RS485, Ports 2–4 RS485), avec la même table d’adresse, de vitesse, de format et de protocole.
• Les mêmes modules externes d’E/S (1mAON4/8, 20mAON4/8, 8AI1–4, 4RO1, 4PO1, 8DI1), avec les mêmes adresses Modbus d’usine, raccordés à un port en mode Master (I/O Modules) à 57600 bauds.
• Le profil d’appareil de Communicator EXT / CommunicatorPQA, qui permet de recopier les rapports TC/TT, les seuils, les enregistrements historiques et l’affectation des sorties analogiques.
• La géométrie. Le 1450 est conçu comme remplacement direct du 1250/1252 : même boîtier, même découpe de panneau, mêmes fixations, et même disposition des bornes pour les tensions, les courants, l’alimentation auxiliaire L(+)/N(−) et les quatre ports série. Le câblage d’origine de l’armoire, cosses déjà serties, se débranche du 1250 et se rebranche sur le 1450 aux mêmes bornes, sans tirer un seul fil neuf. Les seuls éléments qui n’existaient pas sur le 1250 sont les nouveaux connecteurs : le RJ45 du Port 5, la fibre du Port 6 et l’entrée IRIG-B, qui ne se câblent que s’ils sont utilisés.

Ce qui change :

• La passerelle RS485 de l’option Ethernet INP200 du 1250 disparaît. Le 1450 intègre deux interfaces réseau propres (Port 5 RJ45 et Port 6 fibre), chacune avec sa propre IP, sans compteurs chaînés derrière.
• L’afficheur externe n’est plus imposé sur le Port 3 ; il peut se raccorder à n’importe lequel des Ports 1–4 à 9600 bauds.
• Un 1450 neuf sort d’usine à 9600 bauds sur les quatre ports série, alors qu’un 1250 en exploitation est généralement à 57600 sur les ports PC et E/S.
• Ports Ethernet avec IP fixe d’usine (10.0.0.1 sur le RJ45, 10.0.1.1 sur la fibre) et un commutateur PROG/FIXED sous le RJ45 pour récupérer un compteur dont l’IP a été perdue.

2. Avant de déposer le 1250 : ce qu’il faut emporter

L’erreur la plus coûteuse de cette migration consiste à démonter le 1250 sans avoir extrait ce qui ne vit qu’à l’intérieur de lui et de ses modules. Avec le compteur encore en service, il faut relever quatre choses.

1. Le profil d’appareil. Avec Communicator EXT ou CommunicatorPQA, Retrieve Device Profile puis enregistrer le fichier .nps ; ensuite Reports › Device Profile Report et l’enregistrer en HTML ou en PDF. On y retrouve les rapports TC/TT, le raccordement (étoile ou triangle), les pleines échelles des seuils et des formes d’onde, les enregistrements historiques et la table de communications des quatre ports.
2. La table des modules. Dans Device Profile › I/O Modules, noter pour chaque module son numéro de ligne, son identifiant (AO Module 1, KYZ Module 1…), son type, son adresse Modbus et le port du compteur. C’est la carte que l’on reproduira ensuite sur le 1450.
3. L’affectation des voies de chaque module, module par module. C’est le point qui surprend : le Device Profile Report du 1250 ne donne, pour les modules analogiques, que Port Number et Module Address ; les lignes Assigned Channel / Scale High / Scale Low ressortent vides parce que cette information est stockée dans le module lui-même, pas dans le compteur. Il faut ouvrir chaque module par le bouton Edit de Module Settings (boîte de dialogue Analog Output 4 to 20 mA External Module Programmer) et recopier la grandeur, la valeur à 20 mA et la valeur à 4 mA de chaque voie ; pour le KYZ, la grandeur et le poids d’impulsion de chaque sortie. Une capture d’écran par module suffit et se révèle plus fiable qu’une transcription.
4. Ce qui se trouve hors du compteur. Quelle boucle 4–20 mA va vers quelle entrée du système de contrôle-commande, quel compteur reçoit chaque sortie KYZ, l’IP du 1250 s’il est équipé d’un INP200 et quels équipements sont raccordés à sa passerelle RS485, ainsi que le suffixe d’alimentation auxiliaire (control power) de l’étiquette.

Dans le cas type, l’inventaire du 1250 se présente ainsi :

Avant de toucher au 1450, il est prudent de lire son étiquette de la même façon : un compteur en option D (18–60 V DC) ne démarre ni sur une auxiliaire 230 V AC ni sur du 125 V DC, et l’option ne se change pas sur site.

3. Communications : valeurs d’usine et première liaison avec le 1450

La première connexion échoue presque toujours à cause de la vitesse, pas du câble. Il existe trois jeux de valeurs à ne pas confondre : ceux qu’EIG documente comme valeurs d’usine, ceux que porte généralement un compteur déjà programmé sur site, et ceux que Communicator renseigne dans un profil vierge (9600, Modbus RTU, 8-N-1), qui sont ceux du logiciel et ne disent rien de l’état du compteur.

Nexus 1250/1252 (manuel E107706, Communicator §2.2). D’usine : Port 1 adresse 1 à 57600, Port 2 à 57600, Port 3 à 9600 (afficheur externe ou modules) et Port 4 à 57600 ; tous en Modbus RTU, 8-N-1, délai 0 ms. Sur les installations déjà programmées, il est fréquent de trouver le port à 9600 sur le Port 2 et les Ports 3 et 4 en maîtres d’E/S à 57600. Si un port ne répond pas à 57600, essayer 9600 avant de conclure à une panne. Le Port 1 est commutable RS232/RS485 par le sélecteur sous le connecteur ; en RS232 il est DCE (DB9 femelle, broche 2 Tx, 3 Rx, 5 GND) et n’admet pas plus de 15 m.

Nexus 1450 (manuel E171701 §4 et §5, quickstart E171703). Un compteur neuf répond à 9600 sur les quatre ports série : Modbus RTU en RS485 et Modbus ASCII sur le RS232 du Port 1. Le Port 4 peut en outre fonctionner en maître RTU générique vers des esclaves Modbus (jusqu’à 128 registres). Les deux ports Ethernet sortent avec une IP fixe et le DHCP désactivé :

Ni bonding ni teaming : si les deux ports sont utilisés, ils doivent se trouver sur des sous-réseaux distincts, ce que font justement les valeurs d’usine.

Première liaison recommandée : Ethernet. Mettre le commutateur PROG/FIXED situé sous le RJ45 en position FIXED (le compteur répond en 10.0.0.1 même si une autre IP est enregistrée ; la troisième LED du port le signale), donner au PC une IP manuelle dans le même sous-réseau (par exemple 10.0.0.10 / 255.255.255.0, sans passerelle), câble Ethernet direct et ping 10.0.0.1. Ouvrir http://10.0.0.1 dans le navigateur affiche WebView sans rien installer : c’est le test de liaison le plus rapide. Ensuite, dans Communicator, Connect › Network avec Device Address 1, hôte 10.0.0.1, port 502, Modbus TCP. Une fois terminé, remettre le commutateur sur PROG et repasser le PC en DHCP.

Première liaison en série, faute d’Ethernet sous la main. Port 1 (RS232 sur le compteur lui-même), adresse 1, 8-N-1, Modbus RTU ; 9600 si l’appareil est neuf, 57600 s’il a déjà été programmé. Pour du RS485 vers le PC, on utilise les Ports 2–4 ou un convertisseur.

Les ports d’E/S ne changent pas de vitesse. Les modules sortent d’usine à 57600 et le port du compteur qui les pilote doit être à 57600, Modbus RTU, 8-N-1, délai 0 ms et en mode Master (I/O Modules). C’est la même configuration sur le 1250 et sur le 1450 ; sur un 1450 neuf il faut la programmer, puisqu’il sort à 9600.

La passerelle disparaît. Sur un 1250 avec INP200, le Port 2 servait de passerelle RS485 (9600, délai 3825 ms) vers d’autres compteurs chaînés, l’adresse 1 étant réservée au compteur lui-même. Sur le 1450, elle n’existe pas : chaque équipement qui dépendait de cette passerelle a maintenant besoin de sa propre IP ou d’un convertisseur RS485/Ethernet externe.

Deux avertissements du manuel qui évitent un déplacement : le Modbus RTU ne fonctionne pas à travers un modem (ce port doit être en Modbus ASCII à 9600 sans contrôle de flux), et tout port alimentant un afficheur P40N+/P41N+/P43N+/P70N doit être à 9600, adresse 1.

4. Modules d’E/S : adressage, alimentation et câblage

Les modules externes sont les mêmes sur les deux plateformes (manuel E134-7-15) ; la règle pratique consiste donc à reproduire sur le 1450 exactement la table I/O Modules du 1250 : même numéro de ligne, même identifiant, même adresse et même port. Si les modules physiques sont neufs, il faut les réadresser pour qu’ils correspondent.

Adresses d’usine et règle des bus. Chaque type de module sort avec une adresse fixe : 128 (1mAON4/8), 132 (20mAON4/8), 136–148 (8AI1–4), 156 (4RO1), 160 (4PO1) et 164 (8DI1), tous à 57600 bauds. Deux modules du même type sur le même port répondent en même temps et il faut changer l’adresse de l’un des deux. Le Port 3 et le Port 4 sont des bus Modbus indépendants, si bien que la même adresse peut se répéter d’un port à l’autre sans conflit.

Bilan de puissance. Le compteur fournit par ses ports RS485 un total de 12 VA pour les modules, avec un maximum de quatre modules dont seulement deux analogiques (E134-7-15 §2.2.3, E171701 §10.6.1). Consommations de catalogue : 20mAON4 5,0 VA, 20mAON8 8,5 VA, 4PO1 2,7 VA, 1mAON4 2,7 VA. Avec quatre modules analogiques, une alimentation externe PSIO est nécessaire (90–240 V AC/DC, 12 V DC en sortie, 12 VA, jusqu’à quatre modules) ; pour des auxiliaires 24 ou 48 V DC, EIG indique le PB1 à la place du PSIO. Les ports latéraux des modules propagent le RS485 et l’alimentation à tout le groupe, et le manuel ne prévoit pas de mélanger compteur et PSIO dans un même groupe physique, de sorte que chaque source alimente son propre groupe.

Répartition du cas type, avec un seul PSIO :

Le compteur alimente le 4PO1 et les deux modules analogiques les moins chargés (2,7 + 5,0 + 5,0 = 12,7 VA de catalogue, mais les 5,0 VA correspondent au maximum avec les quatre boucles actives ; avec cinq boucles sur huit, la charge réelle reste sous les 12 VA). Le PSIO alimente les deux modules analogiques les plus chargés (10 VA). Si le compteur redémarrait le bus d’E/S par manque de puissance, le plan B consiste à permuter le 4PO1 avec l’un des modules analogiques du PSIO, ou à ajouter un second PSIO.

Comment changer l’adresse d’un module (E134-7-15 §2.2.2, §2.2.3.1, chap. 4). Toujours module isolé, avant de l’accoupler au groupe :

1. Alimenter le module par +V/−V (PSIO ou cordon depuis le compteur) et raccorder A(+), B(−) et S à un convertisseur RS485↔USB du PC.
2. Dans Communicator, Connect avec l’adresse actuelle (132 sur un 20mAON4 neuf), 57600, 8-N-1, Modbus RTU.
3. I/O Devices › Stand Alone Programmer : modifier Address (133 ou 134 dans le cas type). Laisser 57600 et délai 0 pour rester cohérent avec le port du compteur.
4. Send : le module redémarre avec la nouvelle adresse. L’étiqueter avec son identifiant et son adresse avant de le monter.

Si l’adresse est inconnue, maintenir Reset 3 s : le module répond à l’adresse 247 à 57600 pendant 30 s. Avec n’importe quel maître Modbus (FC06/FC16), on peut aussi écrire le registre 45057 (adresse), 45058 (vitesse : 0=4800, 1=9600, 2=19200, 4=57600, 5=115200), puis n’importe quelle valeur dans 65410 pour redémarrer.

Câblage. Bornes du port RS485 du compteur, de gauche à droite : +V · −V · S · − · +. Bornes du port latéral femelle du premier module : A(+) · B(−) · S · −V · +V. La correspondance est + → A(+), − → B(−), S → S, +V → +V, −V → −V. Le groupe alimenté par le compteur reçoit les cinq fils ; le groupe du PSIO reçoit du même bus une dérivation limitée à A(+), B(−) et S, et le PSIO se place toujours à droite de son groupe, emboîté dans le port mâle du dernier module. S est un blindage, pas une terre : il se raccorde à la terre en un seul point par bus. Câble 20 AWG blindé ; RS485 jusqu’à 1 220 m, mais au-delà de 60 m EIG exige une alimentation déportée et une terminaison de 120 Ω à chaque extrémité. Montage avec un kit MBIO par groupe : module de gauche sur le support avec écrou PEM, emboîter les suivants, serrer et fermer avec le support de droite ; en panneau ou sur rail DIN avec les clips.

5. Transfert du profil et des échelles analogiques

Le profil du 1250 ne se charge pas tel quel dans le 1450 : ce sont des fichiers .nps de plateformes différentes. La méthode consiste à ouvrir le profil du 1450 dans Communicator et à reproduire, bloc par bloc, ce qu’indique le Device Profile Report du 1250. Dans l’ordre :

1. General Settings › CT, PT and System Hookup. Rapports TC et TT, raccordement (3 éléments étoile, 2,5 éléments ou triangle), fréquence nominale. Ce sont les valeurs qui fixent toutes les échelles qui suivent.
2. Communications. Port 1 pour le PC ; Port 3 et Port 4 à 57600, Modbus RTU, 8-N-1, délai 0, mode Master (I/O Modules) ; Port 5 avec l’IP d’exploitation que portera le compteur (celle d’usine ne sert qu’à la mise en banc).
3. I/O Modules. La table de cinq lignes de la section précédente, avec les mêmes numéro, identifiant, adresse et port que sur le 1250.
4. Limits, Log Settings et Full Scales. Recopier les seuils, les intervalles des enregistrements historiques et les pleines échelles des formes d’onde ; le 1450 ajoute des enregistrements et des options qui n’existaient pas et qu’on laisse à leur valeur par défaut.
5. Affectation des voies de chaque module, à la main, à partir des captures prises sur le 1250.

Les échelles analogiques se saisissent en valeurs secondaires. La boîte de dialogue External Module Programmer le précise : pour la tension, le courant et la puissance, les valeurs à 4 et 20 mA se donnent en grandeurs secondaires du compteur, pas en valeurs d’exploitation. La conversion découle des rapports du profil. Dans le cas type, avec TC 1 200:5 et TT 15 000:110, k_i = 1 200 / 5 = 240, k_v = 15 000 / 110 = 136,36 et k_p = k_i · k_v = 32 727,3.

Une pleine échelle de ±30 MW se programme comme ±916,6667 W secondaires (30·10⁶ / 32 727,3), et ±20 Mvar comme ±611,1111 var. Il vaut mieux calculer la valeur exacte une seule fois et l’utiliser à l’identique sur tous les modules qui délivrent la même grandeur : deux modules à 916,6667 et 916,6700 disent la même chose, mais lors d’une révision ultérieure cela ressemble à une erreur.

Affectation du cas type (grandeurs à 0,05 s, c’est-à-dire lecture instantanée) :

Les voies non affectées restent sur Not Assigned ; la boîte de dialogue les remplit avec 20,0000 / 4,0000, qui n’est pas une échelle réelle et n’a pas à être corrigée. Avant de reproduire chaque voie, il est judicieux de la confronter à la pleine échelle du compteur : une voie de tension simple en 45 → 55 serait saturée en service normal (nominal 63,5 V secondaires) et correspond presque à coup sûr à une bande de fréquence affectée à la mauvaise grandeur sur l’ancien appareil. La migration est le moment de corriger, pas de recopier.

Sorties KYZ (4PO1). Chaque sortie est affectée à un accumulateur d’énergie et à un poids d’impulsion. Cas type : sortie 1 kWh fournis, sortie 2 kWh reçus, sortie 3 kvarh fournis, sortie 4 kvarh reçus, à 10 kWh ou kvarh par impulsion. Le poids se choisit pour qu’à pleine charge la fréquence des impulsions reste dans ce qu’admet le compteur récepteur ; avec 30 MW et 10 kWh/impulsion, on obtient 3 000 impulsions par heure, soit moins d’une par seconde.

Ce qui change par rapport au 1250 à l’enregistrement. Le profil du 1450 comporte la liste des réinitialisations avec Reset Unit to Boot Mode — Default Communications Settings activé : mieux vaut le laisser ainsi, car cela permet de récupérer un port mal programmé depuis le bouton de reset. Enregistrer le .nps du 1450 et son Device Profile Report aux côtés de ceux du 1250 clôt la documentation de la migration.

6. Mise en service et vérification

La séquence qui réserve le moins de surprises consiste à tout faire en banc, 1450 sous alimentation auxiliaire et modules montés, puis à apporter en armoire un ensemble déjà testé. Comme le 1450 occupe le même emplacement et reprend la disposition des bornes du 1250, l’échange en armoire se résume à débrancher et rebrancher : tensions, courants, auxiliaire L(+)/N(−) et cordons des ports série passent fil à fil sur les mêmes bornes, avec les mêmes cosses. Avant de débrancher, photographier le bornier du 1250 et court-circuiter les secondaires des TC sur le bornier d’essai. Le fusible externe recommandé reste un 5 A / 250 V temporisé, avec une terre indépendante (jamais par le négatif d’une alimentation DC).

1. Vérifier sur l’étiquette du 1450 le suffixe de control power (D2 pour 96–276 V AC/DC, D pour 18–60 V DC) par rapport à l’auxiliaire de l’armoire.
2. Réadresser, isolés et un par un, les modules qui le nécessitent (133 et 134 dans le cas type) et étiqueter les cinq avec identifiant et adresse.
3. Monter les groupes physiques entre leurs supports MBIO : 4A (KYZ Module 1 + AO Module 3), 4B (AO Module 1 + AO Module 2 + PSIO à droite) et Port 3 (AO Module 4).
4. Câbler les cordons et la dérivation du 4B ; blindage à la terre en un seul point par bus.
5. Alimenter le PSIO et le compteur. Vérifier que 4A et Port 3 démarrent avec le compteur seul et 4B avec le PSIO seul : un groupe qui démarre avec la mauvaise source a du +V/−V là où il ne devrait pas.
6. Se connecter par Ethernet (FIXED, 10.0.0.1) et charger le profil préparé : TC/TT, communications avec Port 3 et Port 4 en Master (I/O) à 57600, table I/O Modules, seuils et enregistrements.
7. Ouvrir chaque module depuis Device Profile › I/O Modules › Edit et saisir l’affectation des voies et les échelles en secondaire ; Send sur chacun.
8. Vérifier : LED TX/RX clignotantes sur les cinq modules ; compteur à vide, chaque boucle de tension et de courant doit donner 4,00 mA et celles de puissance 12,00 mA (zéro au centre de l’échelle bipolaire). Mesurer avec une charge ≤ 500 Ω par boucle.
9. Avec une source d’injection secondaire, appliquer 110 V et 5 A et vérifier 20,00 mA sur les boucles de tension composée et de courant, et que la lecture de WebView correspond à l’injection ramenée au primaire (15 000 V, 1 200 A).
10. Laisser l’ensemble fonctionner une demi-heure et vérifier que le compteur ne redémarre pas le bus d’E/S (les modules ne clignotent pas tous en même temps et ne disparaissent pas de la table). Si c’est le cas, appliquer le plan B de répartition de puissance.
11. Programmer l’IP d’exploitation, remettre le commutateur sur PROG, enregistrer le .nps définitif et le Device Profile Report, puis plomber.

En armoire ne restent que l’échange physique du compteur, le raccordement des tensions, des courants et de l’auxiliaire, et le raccordement des boucles 4–20 mA et KYZ au système de contrôle-commande selon l’inventaire du début.

7. Problèmes courants

Sources

• Electro Industries/GaugeTech, Nexus 1250/1252 User Manual, Doc# E107706 (§5, §9.4, §11.2).
• EIG, Nexus 1450 User Manual, Doc# E171701 (§1.5, §3.5, chap. 4, 5, 9 et 10).
• EIG, Nexus 1450 Quickstart Guide, Doc# E171703.
• EIG, Modbus Communicating I/O Modules Manual, Doc# E134-7-15 (chap. 2 et 4).
• EIG, Communicator EXT / CommunicatorPQA User Manual, §2.2.
• Documentation d’origine sur electroind.com.