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;
• 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.

Cтатья посвящена протоколу связи M‑Bus, предназначенному для построения системы учета энергоресурсов, особенностям архитектурной шины M‑Bus и оборудованию компании ADFweb для M‑Bus сетей.

ООО «Крона», г. Санкт-Петербург

При всей своей любви к свободе, мы уже привыкли к опутывающим нас сетям. Сети асфальтовых дорог на земле и проводов в воздухе, незримый Интернет и система сбора данных на производстве… И у каждой сети свои правила, которые позволяют не запутаться в ее хитросплетениях, а использовать себе во благо.

Зачем нужен еще один протокол M‑Bus? Сообществу компьютеров, вовлеченных в процесс учета энергоресурсов, необходимы свои «условия игры», оптимизированные для снятия показаний со счетчиков. Для контроля за расходом энергоресурсов нужна специфическая сеть – по возможности простая и дешевая, допускающая подключение многих ведомых устройств к ведущему устройству, распространяющаяся на несколько километров. Всем этим задачам и служит специальный протокол.

M‑Bus («Meter-Bus») представляет собой европейский стандарт для построения распределенных систем сбора данных и коммерческого учета расхода энергоресурсов (тепло, вода, газ, электроэнергия и проч.).

Стандарт M‑Bus описан и утвержден нормативными документами EN‑1434–3 (1997 г.), ГОСТ Р ЕН‑143403-2006 от 01.09.06. Сегодня этот стандарт поддерживается большинством ведущих производителей приборов учета энергоносителей и все чаще применяется для решения задач энергоучета в России.

Основные преимущества стандарта M‑Bus:

Простота построения сети;

Высокая помехоустойчивость;

Длина линий связи до нескольких километров;

Простое сегментирование сети;

Большое число точек учета;

Простота поэтапного расширения сети;

Пассивное электропитание Slave-устройств;

Минимальные затраты на установку и эксплуатацию оборудования.

Архитектура шины M‑Bus

Средой передачи данных для стандарта M‑Bus является медная «витая пара», при этом жестких требований к архитектуре построения сети не существует. Однако разработчики M‑Bus оборудования не рекомендуют применять архитектуру типа «кольцо», а также использовать закольцованные фрагменты для сегментов сети.

Зато архитектура сети M‑Bus может одновременно включать элементы типологии «шина» и «звезда», что позволяет создавать гибкие и произвольные сетевые структуры.

Протокол обмена данными между устройствами сети M‑Bus основывается на принципе «один Master – много Slave». Для каждого сегмента сети требуется только одно устройство Master, которое посылает запросы и получает ответ от устройств Slave (максимум 250 устройств для одного сегмента). Это полностью исключает возможность возникновения конфликт­ных ситуаций внутри сегмента сети M‑Bus.

Все Slave-устройства подключаются параллельно к устройству Master через шину M‑Bus (витая пара), при этом полярность подключения устройств к шине значения не имеет.

Передача данных по шине M‑Bus производится в последовательном режиме в обоих направлениях. На шине поддерживается номинальный уровень напряжения от устройства Master для обеспечения электропитания Slave-устройств. Для передачи бита данных Master-устройство изменяет уровень напряжения на шине, которое воспринимается всеми Slave-устройствами. Распознав свой адрес в запросе, уполномоченное Slave-устройство передает биты данных, изменяя ток, потребляемый от шины M‑Bus. Эти изменения считываются устройством Master.

Физическая длина шины M‑Bus ограничена активным сопротивлением проводов, которое в связи с потреблением тока Slave-устройствами снижает напряжение питания в сети по мере удаления от Master-устройства. Скорость передачи данных в сетях M‑Bus ограничена электрической емкостью шины и колеблется от 300 до 9600 бод. Ограничение по количеству Slave-приборов в одном сегменте сети определяется мощностью источника напряжения устройства Master и предельными возможностями адресации – до 250 приборов.

Однако, несмотря на все достоинства протокола, его применение в системах диспетчерского конт­роля АСУ ТП и АСКУЭ до недавнего времени было затруднено по следующим причинам:

На рынке был представлен небольшой выбор оборудования для построения сетей M‑Bus;

Это оборудование слишком дорого стоило;

Ощущался недостаток справочной и технической документации.

Данная ситуация изменилась с появлением на отечественном рынке оборудования компании ADFweb, которая специализируется на производстве оборудования для работы с промышленными протоколами. В конце 2010 года компания представила линейку оборудования для M‑Bus сетей. Информация об этих устройствах представлена в таблицах 1 и 2.

Группа компаний (ГК) «Теплоприбор» (Теплоприборы, Промприбор, Теплоконтроль и др.) - это приборы и автоматика для измерения, контроля и регулирования параметров технологических процессов (расходометрия, теплоконтроль, теплоучёт, контроль давления, уровня, свойств и концентрации и пр.).

По цене производителя отгружается продукция как собственного производства, так и наших партнёров - ведущих заводов - производителей КИПиА, аппаратуры регулирования, систем и оборудования для управления технологическими процессами — АСУ ТП (многое имеется в наличии на складе или может быть изготовлено и отгружено в кратчайшие сроки).

Диспетчеризация с M-Bus и RS485

Ниже приведены два сравнительных примера спецификаций по диспетчеризации теплосчетчиков многоквартирного жилого дома по проводной схеме с использованием интерфейсов M-Bus и RS485:

1. Коммерческое предложение с M-bus

Объект — многоквартирный жилой дом на 53 теплосчетчика ультразвуковых ТСУ-Ду20 :
1 подъезд 10 этажей, 1-й этаж нежилые помещения, с 2 по 9 этажи по 6 квартир, по 2 счетчика воды в квартире, на 10 этаже 6 квартир, по 2 счетчика воды в квартире

Итого сумма по КП с ПК: 410 662,00 руб.

Диспетчеризация на основе Mbus

2. Коммерческое предложение с RS485 по объекту

Объект — многоквартирный жилой дом на 53 теплосчетчика ультразвуковых ТСУ-Ду20:
многоквартирный жилой дом, 1 подъезд 10 этажей, 1-й этаж нежилые помещения, с 2 по 9 этажи по 6 квартир, по 2 счетчика воды в квартире, на 10 этаже 6 квартир, по 2 счетчика воды в квартире.

Итого сумма по КП с ПК: 451 462,00 руб.
* — Системный блок (компьютер-ПК) поставляется по требованию заказчика.

Диспетчеризация на основе RS485

Дополнительная информация о интерфейсах и протоколах

1. Отличие M-Bus от ModBas

Интерфейс M-Bus (Meter-Bus) - стандарт физического уровня для полевой шины на основе асинхронного интерфейса. Также под этим названием понимают коммуникационный протокол, используемый для связи устройств по этой шине. Интерфейс M-bus преимущественно применяется для приборов учета электрической энергии (электросчётчики), тепловой энергии (теплосчётчики), расходомеров воды и газа.

Протокол Modbus - открытый коммуникационный протокол, основанный на архитектуре ведущий-ведомый (master-slave). Широко применяется в промышленности для организации связи между электронными устройствами. Может использоваться для передачи данных через последовательные линии связи интерфейсы RS-485, RS-422, RS-232, и сети TCP/IP (Modbus TCP). Также существуют нестандартные реализации, использующие UDP.
Не следует путать «MODBUS» и «MODBUS Plus». MODBUS Plus - приприетарный протокол принадлежащий Schneider Electric. Физический уровень уникальный, похож на Ethernet 10BASE-T, полудуплекс по одной витой паре, скорость 1 Мбит/с. Транспортный протокол - HDLC, поверх которого специфицировано расширение для передачи MODBUS PDU.

2. Отличие интерфейсов RS485/RS422 от RS232 и USB

а) Интерфейс RS-485

Интерфейс RS-485 (англ. Recommended Standard 485) , EIA-485 (англ. Electronic Industries Alliance-485) - стандарт физического уровня для асинхронного интерфейса. Регламентирует электрические параметры полудуплексной многоточечной дифференциальной линии связи типа «общая шина».

Стандарт RS-485 приобрел большую популярность и стал основой для создания целого семейства промышленных сетей, широко используемых в промышленной автоматизации.
В стандарте RS-485 для передачи и приёма данных используется одна витая пара проводов, иногда сопровождаемая экранирующей оплеткой или общим проводом.
Передача данных в RS485 осуществляется с помощью дифференциальных сигналов. Разница напряжений между проводниками одной полярности означает логическую единицу, разница другой полярности - ноль.

Так как интерфейсы RS485/422 реализованы на дифференциальных линиях связи, их помехозащищённость очень хорошая. Обычно применяется кабельное хозяйство с волновым сопротивлением 120 Ом. На концах линий обязательно ставятся согласующие резисторы. Линии RS485 могут быть длиной до 1 километра.

Интерфейс RS422 является «облегчённой» версией RS485. У него снижены выходные токи передатчиков и следовательно меньше нагрузочная способность. Для улучшения этих параметров применяются повторители данных.

Интерфейс RS485 реализуют магистральный принцип обмена данными. В нём может быть адресовано до 63 портов. Строго говоря, RS422 – радиальный интерфейс, но многие производители оборудования дополняют его возможностью магистрального подключения и частичной совместимостью с RS485 (со сниженными параметрами по нагрузочной способности).

б) Интерфейс RS232

Интерфейс RS232 построен на униполярных линиях передачи данных. Поэтому его производительность и максимальная длина кабеля невелики. RS232 применяется для подключения периферийного оборудования к управляющим компьютерам. RS232 является радиальным интерфейсом, поэтому понятие адреса в нём отсутствует. Эти факторы способствуют повышению эффективности работы интерфейса в системах сбора данных и с периферийным оборудованием.

в) Интерфейс USB

USB (ю-эс-би, англ. Universal Serial Bus - «универсальная последовательная шина») - последовательный интерфейс для подключения периферийных устройств к вычислительной технике. Интерфейс USB получил широчайшее распространение и фактически стал основным интерфейсом подключения периферии к бытовой цифровой технике.

Интерфейс USB позволяет не только обмениваться данными, но и обеспечивать электропитание периферийного устройства. Сетевая архитектура позволяет подключать большое количество периферии даже к устройству с одним разъёмом USB.

Последнее время мы уделяем большое внимание вопросам подключения устройств сторонних производителей к системе АСУД-248.

Это связано с логичным желанием интегрировать в рамках единой системы диспетчерского контроля и управления инженерные подсистемы, обеспечивающие функционирование обслуживаемых объектов.

Подключаемыми устройствами могут быть, например, контроллеры отопления и вентиляции, приборы учета тепловой энергии и воды, различные датчики, исполнительные устройства и пр.

Стороннее устройство подключается к системе АСУД-248 по определенному физическому интерфейсу, обмен данными происходит по поддерживаемому устройством набору правил: протоколу.

Часто оперируют понятиями M-bus, Modbus, RS-485, Ethernet, Компьтерная сеть и т.п. - одни из которых определяют физический интерфейс подключения устройств, а другие набор правил передачи данных.

При общении с проектными организациями, заказчиками, перед которыми непосредственно возникает задача по подключению сторонних устройств к АСУД-248, часто сталкиваешься с путаницей в определениях "интерфейс", "протокол" и связанных с этим вопросами, например:

• "Modbus - это интерфейс?"
• "Modbus и M-bus одно и тоже"
• "У устройства есть RS-485 - его можно гарантировано подключить к АСУД?" и т.п.

Следует отметить, что в сущности термины "интерфейс" и "протокол" выражают одно и тоже понятие - описание процедуры взаимодействия двух объектов. Данный факт, на наш взгляд, в сфере рассматриваемой темы, также может приводить к некоторой неоднозначности.

Поэтому, для определенности, условимся под интерфейсом понимать именно физический (аппаратный) интерфейс - среду передачи данных. Под протоколом - набор описанных правил передачи данных по тому или иному интерфейсу.

RS-485

RS-485 - это интерфейс. Он определяет требования к линии связи (кабелям), регламентирует электрические параметры линии связи и прочие параметры, связанные с передачей сигнала от одного устройства к другому.

RS-485 ничего не говорит о правилах обмена данными между устройствами.

Следовательно, одного лишь факта наличия у стороннего устройства интерфейса RS-485 недостаточно для гарантированного подключения к АСУД. Необходимо уточнение протокола обмена данными.

RS-232

RS-232 - это также интерфейс (по аналогии с RS-485).

Modbus

Modbus - это коммуникационный протокол широко применяемый в промышленности. Он определяет правила пересылки данных при взаимодействии устройств.

Мы можем реализовать диспетчеризацию и управления практически любого устройства, если оно поддерживает данный протокол.

Есть несколько модификаций данного протокола:

• Modbus RTU.
• Modbus TCP/IP.
• Modbus ASCII (в настоящее время не поддерживается в АСУД-248).

Само слово "Modbus" - ничего не говорит об интерфейсе между устройствами.

Протокол Modbus может работать поверх интерфейсов RS-485/RS-232, компьютерной сети и других.

Следовательно, если известно, что устройство поддерживает протокол Modbus следует уточнить, какие физические интерфейсы есть у устройства и поддерживаются ли они в АСУД-248.

Подробнее о подключении устройств, поддерживающих Modbus см.

M-Bus

Несколько иначе обстоит дело с M-Bus.

В первую очередь следует отметить, что несмотря на созвучность в русской транскрипции, M-Bus не имеет никакого отношения к протоколу Modbus.

Термин M-Bus может одновременно подразумевать как физический интерфейс, так и протокол передачи данных.

Обычно поддержка M-Bus реализуется только в приборах учета: теплосчетчиках, электросчетчиках, водосчетчиках и т.п.

В случае если указано, что прибор учета поддерживает M-bus, всегда следует уточнить, что имеется в виду:

• только физический интерфейс
• физический интерфейс и протокол (обычно)
• только протокол.

Т.е. прибор может поддерживать протокол M-bus, но интерфейсом подключения при этом выступает, например: RS-485. Или прибор имеет интерфейс M-bus, но протокол обмена разработчики устройства реализовали свой. В этом случае для подключения к АСУД-248 необходимо согласование протокола обмена.

Подробнее о подключении M-Bus см.

Описание протокола

M-Bus (Meter-Bus) - коммуникационный протокол (европейский стандарт EN 1434/IEC870-5, EN 13757-2 физический и канальный уровни, EN 13757-3 уровень приложений), основан на стандартной архитектуре «клиент-сервер». Один из распространенных протоколов передачи данных для ряда специфических электронных устройств, таких как приборы учёта электрической энергии (электросчетчики), приборы учёта тепловой энергии (теплосчетчики), счетчики расхода воды и газа, некоторые исполнительные устройства и т.п. Данные передаются на компьютерную станцию (сервер) напрямую или через концентраторы шины M-Bus, усилители-повторители сигнала.

Отличие от протоколов Modbus, стандарта RS-485 - другие уровни логических сигналов, низкая скорость передачи данных (300 - 9600 бит/с), низкие требования к линии связи, возможность питания устройств от линии M-Bus, нет требований к соблюдению полярности. Протокол из-за ряда особенностей, не является промышленным протоколом, применяется только в тех устройствах, где не критична низкая скорость и даже потеря части передаваемых данных. К достоинствам протокола можно отнести минимальные требования к оборудованию, линиям связи, простота и скорость внедрения, монтажа, что делает его малозатратным и экономически привлекательным.

Некоторые параметры протокола M-Bus

• режим передачи полудуплексный;
• скорость передачи данных 300-9600 бит/с (совместимы со стандартными скоростями UART портов ПК и микроконтроллеров, которые и являются источником и приемником данных);
• логическая единица +36В, ток не более 1,5 мА;
• логический ноль 12..24В, ток 10-11мА;
• тип кабеля стандартный телефонный (JYStY N*2*0.8 mm);
• ёмкость линии не более 180 нФ, сопротивление до 29 ом;
• дальность передачи, в стандартной кофигурации, до 1000 метров;
• дальность slave устройства до повторителя сигнала до 350 метров;
• количество устройств на линии до 250.

Логическая единица передается уровнем 36В, с возможностью потребления от линии тока до 1,5 мА, логический ноль передается напряжением 24В на master устройстве. Для передачи логического нуля slave устройства увеличивают ток потребления до 10-11мА, высокий ток потребления и снижение напряжения в линии master устройство детектирует как логический 0. В этом протокол передачи похож на 1-Wire , как способом передачи данных, так и возможностью питания устройств от линии.

Примечания по термину M-Bus

Wikimedia Foundation . 2010 .

Смотреть что такое "Meter-Bus" в других словарях:

Meter-Bus - For similarly named bus technologies, see MBus. M Bus (Meter Bus) is a European standard (EN 13757 2 physical and link layer, EN 13757 3 application layer) for the remote reading of gas or electricity meters. M Bus is also usable for other types… … Wikipedia

Buš - Buš … Deutsch Wikipedia

BÜS - Wappen Deutschlandkarte … Deutsch Wikipedia