Концентратор m bus – Концентратор сети M-bus

alexxlab
20.05.2020
Комментарии: 0

Концентратор сети M-bus

M-Bus Концентратор

HD67054M-xxx – Концентратор M-Bus. Позволяет считывать данные с датчиков M-Bus и сохранять желаемые параметры в CSV файл. Этот файл можно скачать с устройства либо при помощи специальной утилиты, поставляемой с устройством, либо с помощью специальных команд при подключении Точка-Точка (RS232, Dialup/GSM/ISDN модем). К сети M-Bus может быть подключено до 20, 40, 80, 160, 250 обычных устройств M-Bus Slave, число устройств зависит от кода устройства.

asu-info.ru

Технологии передачи показаний счетчиков – Пульс счетчики воды и тепла

Развитие высоких технологий упрощает работу современных сервисов, в том числе и в коммунальной сфере. Необходимость человеком снимать показания со счетчиков и передавать их в пункт контроля полностью устраняется при помощи внедрения системы m-bus, организующей полноценный современный диспетчерский пункт, получающий показания в автоматическом режиме. Стандарт утвержден нормативной документацией 1997 года EN-1434-3  и ГОСТом от 2006 года ЕН-1434-3-2006. Система получила широкое распространение в Восточной и Западной Европе. С ее помощью организуется снятие показаний со счетчиков воды, тепла, газа, электроэнергии в жилых и промышленных зданиях.

Организация диспетчерской сети по снятию показаний со счетчиков

Европейский стандарт m-bus — система сбора данных с приборов учета энергоносителей. Используя данный стандарт, можно организовать сбор данных о расходе, фиксируемом счетчиками, с сотен приборов. Для этого прокладываются кабельные системы — шины m-bus, к которым подключается прибор.

Система m-bus имеет явные преимущества, которые позволяют ипользовать ее для создания соответствующих диспетчерских сетей:

• Ÿстабильная передача информации с большого количества неинициативных источников на расстояния до нескольких километров;
• Ÿсистема недорогая, а также не требует больших затрат на ее установку и эксплуатацию;
• Ÿсистема легко реструктуризируется и дополняется новыми источниками данных;
• Ÿпозволяет осуществлять полный срез реального состояния показаний счетчиков, снимая данные одновременно со многих источников;
• Ÿлегко снимаются показания с приборов, расположенных в труднодоступных местах;
• Ÿсистема может быть оптимизирована под требования заказчика.

M-bus протокол

Данные по системе передаются, используя помехозащищенный протокол m—bus. Этот протокол используется в схеме один мастер — много Slave. В каждом сегменте сети используется один мастер, который направляет запросы и получает ответ от каждого устройства. Такая схема позволяет избежать конфликтов в сети. Данные передаются по шине в последовательном режиме. Чтобы передать бит данных, мастер меняет в шине напряжение. Каждое из устройств прослушивает данный сигнал, узнавая, какое из них получает запрос. Устройство, к которому идет обращение передает биты данных в ответ, изменяя напряжение в шине, которые считывает мастер.

M-bus мастер

Мастер m-bus — центральное устройство, которое управляет работой сети. В качестве m-bus-мастера может выступать компьютер или другое устройство, сохраняющее данные с приборов и подающее сигналы для снятия данных. Также m-bus-мастер питает устройства посредством кабельного соединения. В систему дополнительно могут быть включены различные датчики (давления, температуры, задымленности), которые также питаются от m-bus-мастера.

Шина и концентратор в сети m-bus

В сети m-bus возможно снятие данных с большого числа приборов. Однако прокладывать кабель от сервера к каждому из приборов невозможно, поэтому в сети используется m-bus концентратор, который объединяет множество приборов и затем подключается непосредственно к компьютеру диспетчера или к сети интернет. Также концентратор выполняет роль архиватора. Без него система m-bus снимает текущие показания счетчика, а с концентратором есть возможность снять показания, сохраненные устройством. Данное устройство управляется с компьютера диспетчера и организует передачу данных с приборов, сохраняя сведения с них направляя их по сигналу на управляющий компьютер. Есть модели концентраторов на 25, 60 или 250 абонентов. Концентраторы могу выполнять роль повторителя, поэтому возможно построение сети из нескольких концентраторов, в подчинении которых встроены другие концентраторы, имеющие своих абонентов.

Данные передаются посредством медной витой пары — шины m-bus. Прибор к шине может подключаться при помощи телефонного кабеля 2х0,75 мм2, длина которого может быть 1-5 метров. В зависимости от отдаленности диспетчерского компьютера, для присоединения концентратора к компьютеру или модему используется интерфейс RS232/USB. Ограничения по длине передающих кабелей обусловлены нарастающим сопротивлением проводника в зависимости от нарастания длины. Изменения уровня напряжения в шине, являющееся сигналом при передаче данных, затрудняется. Также ограничено и количество присоединяющихся устройств Slave. Максимально это количество может быть 250. Как быстро передаются данные в сети, зависит от электрической емкости шины. Обычно она находится в диапазоне 300-9600 бит/с.

Повторители, использующиеся для расширения сети, как правило, визуально представляют информацию о загруженности сети. На приборах присутствует индикация, посредство которой можно определить режим работы и возможность добавления приборов. Например, на повторителе Hydro-Center 60/250/Memory индикация по m-bus может быть в следующих режимах:

• Ÿзеленый цвет означает до половины нагрузки шины;
• Ÿвторой зеленый — нагрузка шины до 100%;
• Ÿжелтый — нагрузка шины превышает 100%, прибор работоспособен, но выносится предупреждение о том, что дополнять сеть еще приборами недопустимо;
• Ÿкрасный — это критическая перегрузка прибора. Его необходимо перезагрузить и проверить исправность.

Конвертеры для сети m-bus

Интерфейс сети m-bus использует напряжение 36В. Устройства, подключаемые к сети, оснащенные другими интерфейсами (например, RS232, RS485) работают на других значениях напряжения, поэтому перед ними необходимо устанавливать специальные конвертеры. Преобразующие уровни напряжений. Примером такого устройства есть конвертер m-bus 10. Такой m-bus конвертер позволяет подключать до 10 приборов учета. Он работает в сети как мастер. Устройство содержит диоды-индикаторы, которые отображают состояние питания и режим передачи данных. Также конвертеры применяются в системах, где нужно преобразовать и передать данные из сети, которая работает в m-bus в систему, которая производит передачу телеметрических данных, например, SCADA. В качестве такого устройства используется NPE-Modbus.

Счетчики с возможностью передачи данных по сети

Приборы по учету энергоносителей, применяемые в системах m-bus, оснащаются специальным модулем. Теплосчетчики, включающие такой модуль, могут быть двух типов. В первом типе m-bus-модуль встроен в прибор, во втором — является дополнительным. Модуль представляет собой печатную плату, которая поддерживает функцию передачи данных. Наличие такого модуля должно быть отмечено в паспорте устройства. Провода шины подключаются к винтовым контактам счетчика. Максимально возможный диаметр подключаемых проводов 2,5 мм, а напряжение шины — не более 50В.

xn--b1aed8abz7a.xn--p1ai

M-BUS, часть I / Связь железа с компьютером. / Сообщество EasyElectronics.ru

Как оказалось, протокол M-Bus очень популярен в Европе. Используется в счетчиках электроэнергии, газа, воды, тепла и т.д.
В отличии от стандарта RS485, M-Bus использует другие уровни сигналов. Низкая скорость передачи данных (300 — 9600 бит), как следствие низкие требования к линии связи (достаточно стандартного телефонного провода). Стандарт тщательно оптимизирован для пониженного потребления и позволяет обходится без отдельного внешнего источника питания конечного устройства, используя внутреннюю батарею и питание от самой линии, так же отсутствует необходимость соблюдения полярности.


Как видно из иллюстрации, логическая «1» передаётся уровнем 36 В, потребление от линии до 1,5 мА. Логический «0» — напряжением 24 В. Для передачи ведомым устройством логического «0», ведомое устройство увеличивает ток потребления до 10-11 мА. Ток потребления и падение напряжения в линии — ведущее устройство определяет как логический «0». Физически протокол похож на 1-Wire (способом передачи данных и возможностью питания устройств от линии).
Схема была наскоро придумана и смакетирована. Питание +36 вольт получено от DC/DC MC34063 включенного по схеме Step Up, с одним Mosfet-ом.

Для усиления сигнала с R14 до стандартного уровня, пришлось задействовать ОУ.

Примерно так выглядит запрос-ответ (заснят с шунта непосредственно перед ОУ).
В запросе производится проверка по указанному адресу, представленному четырьмя байтами, в ответ возвращается ACK (0xE5)

Теоретически стандарт поддерживает до 250 устройств на одной линии, но физически без повторителей это не возможно (1,5 мА ток одного устройства).
Сам протокол достаточно сложен. Только служебные поля передаются в чистом виде, остальные данные закодированы по маскирующим битам.
Узнать тип данных, знак, размеренность и физическую величину (протокол изначально создан для метрики и типы данных выбираются из стандарта) можно проверив соответствующие биты в VIF-DIF байтах (Variable Data Blocks, Data Information Field).
Иными словами, перед каждым блоком данных, располагается блок информационный.

Для примера, мастер производит запрос Short Frame (Request Class 2)
Существует всего 4 типа сообщений (telegram) и каждый тип имеет свое место.
Master — 10 5b 40 9b 16
Slave — 68 56 56 68 08 40 72 43 60 52 00 77 04 14 03 CA 10 00 00 0C 78 76 03 01 10 0D 7C 08 44 49 20 2E 74 73 75 63 0A 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 04 6D 38 15 AA 19 02 7C 09 65 6D 69 74 20 2E 74 61 62 22 0C 04 13 C1 0E 00 00 04 93 7F 4E 01 00 00 44 13 5D 08 00 00 0F 01 00 1F DE 16

Задача не так проста, так как вариантов типов много, а поля могут состоять из разного количества байт. Об этом надеюсь написать немного позже.

Полезные ссылки:
Википедия
Интересный блог, несколько решений на Arduino
Официальный сайт M-Bus

we.easyelectronics.ru

1 Замечания по конфигурированию сети M-Bus

Интерфейсы системы ParsecNET

Интерфейсы системы ParsecNET Общие положения Данный документ адресован в первую очередь проектировщикам и монтажникам с целью обеспечить на этапах проектирования и монтажа систем выполнение условий для