Guide d’intégration

FD-R50 — raccordement IO-Link

Débitmètre à pince (clamp-on), sans percer le tuyau. Contrairement au FD-H (qui se clipse en coupant le tuyau), le FD-R se pince entièrement à l’extérieur d’un tuyau existant — unité principale + unité secondaire reliées par un câble, à fixer avec un collier métallique. Raccordement IO-Link natif en M12 4 broches, sans adaptateur.

KEYENCE FD-R50 IO-Link Siemens Ultrasons à pince (temps de propagation, non intrusif) Maître PROFINET générique (ex. ifm AL1102)

Caractéristiques de l’appareil

Grandeur mesurée	Débit volumétrique + température de tuyau
Principe de détection	Ultrasons, temps de propagation — capteurs pincés à l’extérieur du tuyau (aucun contact avec le fluide)
Diamètre de tuyau compatible (FD-R50)	1 1/2" (40A) ou 2" (50A) — diamètre extérieur ø44 à ø64 mm
Autres tailles de la gamme	FD-R80 (2 1/2"–3"), FD-R125 (4"–5"), FD-R200 (6"–8") — même IODD, même trame, réglage de taille de tuyau différent
Matériaux de tuyau compatibles	Métal, résine
Fluides compatibles	Liquides divers (eau, huiles, produits chimiques) — doivent laisser passer l’onde ultrasonore
Température de fluide	−20 à +120 °C
Vitesse d’écoulement nominale	5,0 m/s — plage typique FD-R50 : 0 à 400 L/min
Précision	±2,0 % de la valeur lue (20-100 % pleine échelle) · ±0,4 % pleine échelle (6-20 %), à 25 °C
Alimentation	20 à 30 V DC (connecteur M12) ou 100-240 V AC (bornier à vis, sans IO-Link) — 200 mA DC typique
Interface	IO-Link 1.1 — COM2 (38,4 kBaud)
Raccordement natif	M12 mâle, 4 broches — natif, aucun adaptateur (à la différence du FD-H)
DeviceID · VendorID	2004 · 509
Affichage	Écran LED 14 segments, 2 lignes, 5 chiffres + voyant de stabilité + voyants de sortie
Protection	IP65 / IP67 / IP69K
Température ambiante	−20 à +60 °C (alimentation DC)
Poids	Unité principale : environ 1 kg · support + unité secondaire : environ 1,5 kg (FD-R50)

Câblage

M12 mâle, 4 broches — natif, aucun adaptateur — Câble compatible IO-Link, M12 4 broches

Broche	Fil	Fonction
1	BN Marron	L+ — alimentation +20…30 V DC
2	WH Blanc	Ch2 — non utilisé, sortie, entrée ou sortie analogique selon réglage
3	BU Bleu	L− — 0 V
4	BK Noir	Ch1 / C/Q — communication IO-Link (Ch1 doit rester sur « Out », pas « Anlg »)

Une liaison IO-Link n’utilise que 4 conducteurs L’alimentation, le 0 V, la ligne de communication C/Q, et un quatrième non utilisé en classe A. Peu importe que le connecteur en compte 8 : les autres fils restent inutilisés et doivent être isolés individuellement.

Réglages sur l’appareil

Réglage aux boutons ▲/▼ et M (Mode/Enter) sur l’unité principale, avec un assistant de démarrage imposé au premier branchement (ou après une réinitialisation) — comparable au PN7093 pour la logique des boutons, mais avec beaucoup plus d’étapes imposées.

Étape de l’assistant	Options
A — Date et heure	Année, date, heure — nécessaire pour l’horodatage de l’enregistrement continu (fonction « Full-time Recording »)
B — Fonction ch.1	« Out » (sortie de commande — à choisir pour IO-Link) ou « Anlg » (sortie analogique, incompatible avec IO-Link)
C — Fonction ch.2	« Off » (non utilisé, par défaut), « Out » (2ᵉ sortie), « input » (entrée externe) ou « Anlg » (sortie analogique)
D — NPN/PNP	Logique des sorties à transistor
E — Sens d’écoulement	Depuis la gauche ou depuis la droite, selon le sens réel du fluide dans le tuyau
F — Unité de débit	L/min (valeur d’usine), m3/h ou gal/min
H — Taille de tuyau	Modèle-dépendant : pour un FD-R50, « 1 1/2 » ou « 2 » selon le diamètre réel du tuyau
I — Extension des unités de mesure	OFF par défaut — à activer uniquement pour accéder à gal/min ou °F

Après l’assistantUne fois l’assistant terminé, l’écran affiche le débit courant. Réglages détaillés (résolution d’affichage, moyennage, seuils de sortie…) accessibles ensuite via Settings → réglages détaillés, sans repasser par l’assistant.

Intégration dans TIA Portal

Procédure « IO-Link via un maître PROFINET » — commune à tous les appareils raccordés de cette façon.

01 Télécharger le GSDML du maître	Le constructeur du maître fournit le fichier GSD qui décrit l’appareil, ses paramètres et ses données process.
02 Installer le GSDML dans TIA Portal	Gérer les fichiers de description des appareils, puis pointer le dossier. Le projet doit être fermé, sinon TIA refuse.
03 Insérer le maître dans le projet	Le maître apparaît dans le catalogue après installation. Le glisser dans la vue réseau et l’affecter au système PROFINET de la CPU.
04 Déclarer les ports	Glisser le module correspondant au nombre de ports sur le slot 1 du maître. La configuration devient accessible via le slot 1.1.
05 Récupérer et installer l’IODD du capteur	L’IODD décrit le capteur : paramètres, données process, plages. Source officielle : IODDfinder. Prendre la version correspondant au firmware.
06 Configurer le port	Mode IO-Link, révision attendue, temps de cycle, validation du device par DeviceID. Un port mal configuré ne remonte rien.
07 Relever la plage d’adresses	TIA attribue automatiquement une plage d’entrées au port. C’est la base de tout l’adressage dans le programme.

Structure des données process

Fichier IODD	KEYENCE-FD-R-20220301-IODD1.1.xml
Version · date	1.1 — 2022-03-01
VendorID · DeviceID	509 · 2004
Variantes couvertes	Un seul IODD pour toute la gamme — FD-R50, FD-R80, FD-R125, FD-R200 (choix du modèle par réglage de taille de tuyau sur l’appareil)
Data Storage	✅ Pris en charge — le maître sauvegarde le paramétrage. Un capteur remplacé est reconfiguré automatiquement.

32 bits — 4 octets

Débit instantané
MSB

Débit instantané
LSB

Température
MSB

Température
LSB

Débit instantané — octets 0-1Température — octets 2-3

Donnée	Offset bit	Longueur	Type	Plage brute	Conversion
Débit instantané	16	16 bits	UINT 16	0 … 50000	÷ 1 → L/min
Température	7	9 bits	INT 9 (non aligné — voir pièges)	-40 … 140	÷ 1 → °C

Exemple de lectureValeur brute 250 sur les octets 0-1 → 250 L/min (gradient ×1 par défaut). Valeur brute 3216 sur les octets 2-3 → 25 °C (3216 décalé de 7 bits → 25, positif, pas de correction de signe) — les bits bas du même mot portent les sorties et la stabilité.

Bits de diagnostic

Tout ce que le capteur affiche à l’écran remonte en cyclique. Aucune lecture acyclique n’est nécessaire pour construire une supervision complète.

Octet	Bit	Signification
3	0	Sortie 1 (Ch.1) — état actif/inactif
3	1	Sortie 2 (Ch.2) — état actif/inactif, seulement si Ch.2 = sortie de commande
3	2-4	Niveau de stabilité de la détection ultrasonique — 0 (détection impossible) à 4 (signal élevé)
3	7	Bit de poids faible de la température (voir pièges — ne pas confondre avec un flag)

Programmation

// FD-R50 — adresses à adapter à la plage attribuée au port.

Réseau 1 — Débit instantané (octets 0-1, lecture directe)
              ┌──────────────┐
              │     CONV     │
──────────────┤ Word →  Real ├──────────────( débit )
     motFlow  │IN    motFlow │
              └──────────────┘

Réseau 2 — Température : isoler les 9 bits (décalage de 7 bits)
              ┌──────────────┐    ┌──────────────┐
              │     SHR      │    │     CONV     │
──────────────┤     Word     ├────┤ Word →   Int ├──( brut9 )
     motTemp  │IN    motTemp │    │  IN          │
              │N           7 │    └──────────────┘
              └──────────────┘

Réseau 3 — Extension de signe (négatif = complément à 2 sur 9 bits)
      ┌──────────────┐    ┌──────────────┐
      │      >       │    │     SUB      │
──────┤     Int      ├────┤     Int      ├──( brut9 )
      │IN1     brut9 │    │IN1     brut9 │
      │IN2       255 │    │IN2       512 │
      └──────────────┘    └──────────────┘
      (SUB exécuté seulement si la comparaison ci-dessus est vraie)

Réseau 4 — Mise à l'échelle finale
              ┌──────────────┐
              │     CONV     │
──────────────┤  Int →  Real ├──────────────( température )
     brut9    │IN      brut9 │
              └──────────────┘

Réseau 5 — Sorties et stabilité (octet 3, partagé avec la température)
   motTemp.%X0
────┤ ├──────────────────────────────( sortie1 )

   motTemp.%X1
────┤ ├──────────────────────────────( sortie2 )

              ┌──────────────┐    ┌──────────────┐
              │     SHR      │    │     AND      │
──────────────┤     Word     ├────┤     Word     ├──( stabilite )
     motTemp  │IN    motTemp │    │IN2    16#0007│
              │N           2 │    └──────────────┘
              └──────────────┘

// FD-R50 en IO-Link — 4 octets de données process (disposition « 0 »,
// celle d'usine) : débit sur les octets 0-1, température + sorties +
// stabilité empaquetées sur les octets 2-3 (température non alignée
// sur les octets — voir le guide).

FUNCTION_BLOCK "FB_FD_R50"
VAR_INPUT
    motFlow : WORD;   // octets 0-1
    motTemp : WORD;   // octets 2-3
END_VAR
VAR_OUTPUT
    debit       : REAL;  // L/min, gradient ×1 par défaut
    temperature : REAL;  // °C
    stabilite   : INT;   // 0 (aucun signal) à 4 (signal élevé)
    sortie1     : BOOL;
    sortie2     : BOOL;
END_VAR
VAR_TEMP brut9 : INT; END_VAR

BEGIN
    // ---- Octets 0-1 : débit instantané, lecture directe ----
    #debit := WORD_TO_REAL(#motFlow);

    // ---- Octets 2-3 : température, 9 bits non alignés (bits 7 à 15) ----
    #brut9 := WORD_TO_INT(SHR(IN := #motTemp, N := 7));
    IF #brut9 > 255 THEN
        #brut9 := #brut9 - 512;  // négatif : complément à 2 sur 9 bits (KEYENCE : « soustrait de 512 »)
    END_IF;
    #temperature := INT_TO_REAL(#brut9);

    // ---- Octet 3 (LSB) : sorties + stabilité, partagent le même octet que le bit 0 de la température ----
    #sortie1   := #motTemp.%X0;
    #sortie2   := #motTemp.%X1;
    #stabilite := WORD_TO_INT(SHR(IN := #motTemp, N := 2) AND 16#0007);
END_FUNCTION_BLOCK

CONT ou SCL ?La mise à l’échelle est plus lisible en SCL. L’usage courant est d’écrire ce bloc en SCL et de l’appeler depuis le programme CONT. La version CONT existe pour les sites où le SCL n’est pas autorisé.

Code non validé sur installationGénéré depuis la documentation. À confirmer sur matériel avant mise en production.

Les pièges

Deux façons de câbler ce capteur — une seule permet l’IO-Link	Le FD-R accepte soit une alimentation 24 V DC via son connecteur M12 4 broches natif, soit une alimentation secteur 100-240 V AC via un bornier à vis (avec conduit). Seule la variante DC/M12 documentée ici permet l’IO-Link — la variante secteur ne porte aucune ligne de communication. Un FD-R câblé en 100-240 V AC ne peut pas remonter en IO-Link, quel que soit le paramétrage logiciel.
Ch.1 doit rester sur « Out » pour l’IO-Link, sous peine de dégâts	Le manuel IO-Link du FD-R est explicite : « When connecting with IO-Link, do so with control output assigned. Failing to do so may lead to damage to the master or to the FD-R Series unit. » La broche 4 (fil noir) porte à la fois la sortie de commande Ch.1 câblée et la ligne C/Q en IO-Link — si Ch.1 est réglé sur « Anlg » (sortie analogique) au lieu de « Out », le comportement électrique de la broche change et peut endommager le maître ou l’appareil.
La température (9 bits) n’est pas alignée sur les octets — elle partage l’octet 3 avec les sorties et la stabilité	Dans la disposition d’usine, le débit occupe proprement les octets 0-1, mais la température (9 bits signés, plage −40 à 140 °C) commence au bit 7 de la trame et déborde sur l’octet 2 complet plus 1 bit de l’octet 3 — l’octet 3 (LSB) contient donc à la fois ce bit de température, l’état de sortie 1, l’état de sortie 2 et le niveau de stabilité (3 bits). Lire les octets 2-3 comme un simple INT 16 donne une valeur fausse d’un facteur ~128 ; il faut décaler de 7 bits avant toute mise à l’échelle (voir le code fourni).
Le codage négatif de la température n’est pas un INT 16 classique	KEYENCE documente l’encodage négatif comme « soustrait de 512 » plutôt que comme un complément à 2 standard sur 16 bits — c’est en réalité un complément à 2 sur 9 bits (2⁹ = 512), cohérent avec la largeur réelle du champ dans l’IODD. Une conversion WORD_TO_INT directe sur les 9 bits extraits ne restitue pas correctement le signe : il faut soustraire 512 explicitement quand la valeur brute dépasse 255 (voir le code fourni).
La résolution du débit est elle-même un paramètre, comme sur le FD-H	Comme pour le FD-H, l’IODD ne fixe pas de facteur d’échelle unique pour le débit : le paramètre en lecture seule « Flow resolution » (index 233) indique le facteur réellement appliqué — 0,01, 0,1 ou 1, selon la résolution d’affichage choisie (index 232). La valeur d’usine (résolution 1, documentée ici) correspond à l’unité L/min réglée par défaut ; changer l’unité de débit (m3/h, gal/min) ou la résolution d’affichage change ce que représente la valeur brute.
Cinq dispositions de données process sélectionnables, pas trois comme sur le FD-H	Le paramètre IO-Link « Process data structure » (index 146) bascule entre 5 dispositions : 0 = débit + température + stabilité + sorties (celle documentée ici, par défaut), 1 = débit + température plus précise (0,1 °C) + sorties, 2 = débit seul (32 bits, propre, sans empaquetage de bits), 3 = débit cumulé (dixièmes) + sorties, 4 = débit cumulé seul. La disposition 2 évite entièrement le problème d’alignement de bits de la disposition 0 — à envisager si seul le débit instantané est utile à l’application.
Un capteur « clamp-on » à deux unités, pas un capteur en ligne	Contrairement au FD-H (qui s’insère directement dans le tuyau, coupe comprise), le FD-R se compose d’une unité principale et d’une unité secondaire reliées par un câble, à pincer sur l’extérieur d’un tuyau existant avec un collier métallique — aucune coupure de tuyauterie n’est nécessaire, mais l’installation mécanique (alignement des capteurs, choix du diamètre exact) conditionne directement la précision de mesure, bien plus que sur un capteur en ligne.
Existe aussi en satellite du FI-1000 — une trame totalement différente	Le FD-R peut aussi se raccorder au port débit (arrière) d’une unité d’affichage FI-1000 plutôt qu’en IO-Link autonome — dans ce cas, c’est l’IODD et la trame du FI-1000 (plate-forme « keyence-multiprocess », DeviceID 2025) qui s’appliquent, pas celles documentées ici. Cette fiche documente uniquement l’usage autonome du FD-R, avec son propre DeviceID 2004 et sa propre trame 32 bits.

Sources

Manuel d’instructions FD-R Series (référence KEYENCE 96M18188, éd. 2094_2) · Manuel d’instructions IO-Link FD-R Series (référence KEYENCE 691GB, éd. 1097_1) · IODD KEYENCE FD-R rév. 1.1 (20220301, DeviceID 2004, VendorID 509)