이 기사는 에너지 계산 시스템을 구축하기 위해 설계된 M‑Bus 통신 프로토콜, M‑Bus 아키텍처 버스의 기능 및 M‑Bus 네트워크용 ADFweb 장비에 대해 설명합니다.

Krona LLC, 상트페테르부르크

자유에 대한 우리의 모든 사랑으로 우리는 이미 우리를 얽매는 그물에 익숙해져 있습니다. 지상의 아스팔트 도로 네트워크와 공중의 전선, 보이지 않는 인터넷 및 생산 중인 데이터 수집 시스템 ... 그리고 각 네트워크에는 복잡함에서 길을 잃지 않고 자신의 목적에 사용할 수 있도록 하는 자체 규칙이 있습니다. 자신의 좋은.

또 다른 M‑Bus 프로토콜이 필요한 이유는 무엇입니까? 에너지 자원을 계산하는 과정에 관련된 컴퓨터 커뮤니티에는 미터기에서 판독하는 데 최적화된 자체 "게임 조건"이 필요합니다. 에너지 자원의 소비를 제어하려면 특정 네트워크가 필요합니다. 가능한 한 간단하고 저렴하여 많은 슬레이브 장치를 마스터 장치에 연결할 수 있어 수 킬로미터에 걸쳐 확장됩니다. 이러한 모든 작업은 특수 프로토콜에 의해 제공됩니다.

M‑Bus("미터 버스")는 분산 데이터 수집 시스템을 구축하고 에너지 소비(열, 물, 가스, 전기 등)를 상업적으로 측정하기 위한 유럽 표준입니다.

M‑Bus 표준 설명 및 승인 규범 문서 EN‑1434–3(1997), GOST R EN‑143403-2006(09/01/06). 오늘날 이 표준은 대부분의 주요 에너지 측정 장치 제조업체에서 지원하며 러시아의 에너지 측정 작업을 해결하는 데 점점 더 많이 사용되고 있습니다.

M‑Bus 표준의 주요 이점:

네트워크 구축 용이성;

높은 노이즈 내성;

통신 회선의 길이는 최대 몇 킬로미터입니다.

간단한 네트워크 분할;

많은 수의 측정 지점;

네트워크의 단계적 확장 용이성;

슬레이브 장치의 수동 전원 공급 장치;

장비의 설치 및 운영을 위한 최소 비용.

M‑버스 아키텍처

M‑Bus 표준의 데이터 전송 매체는 구리 "연선"이지만 네트워크 아키텍처에 대한 엄격한 요구 사항은 없습니다. 그러나 M‑Bus 장비 개발자는 "링" 아키텍처를 사용하거나 네트워크 세그먼트에 루프 조각을 사용하는 것을 권장하지 않습니다.

그러나 M‑Bus 네트워크의 아키텍처는 유연하고 임의의 네트워크 구조를 생성할 수 있는 "버스" 및 "스타" 유형의 요소를 동시에 포함할 수 있습니다.

M‑Bus 네트워크 장치 간의 데이터 교환을 위한 프로토콜은 "하나의 마스터 - 많은 슬레이브" 원칙을 기반으로 합니다. 각 네트워크 세그먼트에는 슬레이브 장치로부터 요청을 보내고 응답을 받는 하나의 마스터 장치만 필요합니다(한 세그먼트에 대해 최대 250개 장치). 이것은 M‑Bus 네트워크 세그먼트 내에서 충돌 상황의 가능성을 완전히 제거합니다.

모든 슬레이브 장치는 M‑버스 버스(트위스트 페어)를 통해 마스터 장치에 병렬로 연결되지만 장치를 버스에 연결하는 극성은 중요하지 않습니다.

M‑Bus를 통한 데이터 전송은 양방향 직렬 모드에서 수행됩니다. 버스는 마스터 장치의 공칭 전압 레벨을 유지하여 슬레이브 장치에 전원을 공급합니다. 데이터 비트를 전송하기 위해 마스터 장치는 모든 슬레이브 장치가 인식하는 버스의 전압 레벨을 변경합니다. 요청에서 자신의 주소를 인식한 후 승인된 슬레이브는 데이터 비트를 전송하여 M‑버스에서 가져온 전류를 변경합니다. 이러한 변경 사항은 마스터 장치에서 읽습니다.

M‑Bus의 물리적 길이는 와이어의 활성 저항에 의해 제한되며, 이는 슬레이브 장치의 전류 소비로 인해 마스터 장치에서 멀어질 때 네트워크의 공급 전압을 감소시킵니다. M‑Bus 네트워크의 데이터 전송 속도는 버스의 전기 용량에 따라 제한되며 범위는 300~9600보드입니다. 하나의 네트워크 세그먼트에서 슬레이브 장치의 수에 대한 제한은 마스터 장치의 전압 소스 전력과 최대 주소 지정 기능(최대 250개 장치)에 의해 결정됩니다.

그러나 프로토콜의 모든 장점에도 불구하고 APCS 및 ASKUE의 디스패처 제어 시스템에서 다음과 같은 이유로 최근까지 사용이 어려웠습니다.

M‑Bus 네트워크 구축을 위한 일부 장비가 시장에 출시되었습니다.

이 장비는 너무 비쌌습니다.

참조 및 기술 문서가 부족했습니다.

이러한 상황은 산업용 프로토콜 작업용 장비 생산을 전문으로 하는 회사 ADFweb의 국내 장비 시장에 등장하면서 바뀌었습니다. 2010년 말에 회사는 M‑Bus 네트워크용 장비 라인을 도입했습니다. 이러한 장치에 대한 정보는 표 1과 2에 나와 있습니다.

Teplopribor 그룹(GC) (Teplopribor, Prompribor, Teplokontrol 등)- 이들은 기술 프로세스의 매개변수(유량 측정, 열 제어, 열 계산, 압력, 레벨, 특성 및 농도 제어 등)를 측정, 제어 및 조절하기 위한 장치 및 자동화입니다.

제조업체의 가격으로 제품은 자체 생산 및 파트너 - 주요 공장 - 계측 및 자동화, 제어 장비, 기술 프로세스 제어용 시스템 및 장비 제조업체 - 프로세스 제어 시스템(재고 또는 최대한 빠른 시일내로 제작 및 배송될 수 있습니다.) .

M-Bus 및 RS485로 디스패치

아래는 두 비교예 M-Bus 및 RS485 인터페이스를 사용하여 유선 회로로 아파트 건물의 열량계를 발송하기 위한 사양:

1. M-bus와의 상용 제안

대상은 53개의 초음파 열 미터 TSU-Du20용 아파트 건물입니다.:
1 출입구 10층, 1층 비주거용 건물, 2~9층, 각 아파트 6개, 아파트당 수도 미터기 2개, 10층에 아파트 6개, 아파트당 수도 미터기 2개

유형	수량	단위당 가격, 문지름.	양, 문지름.
이더넷 컨버터	1	9 350,00	9 350,00
IP 전원 공급 장치	1	3 630,00	3 630,00
Mbus / RS485 변환기	1	7 160,00	7 160,00
총:			20 140,00
부가세 포함 18%			3 072,20

PC가 있는 CP의 총 금액: 410,662.00 루블.

Mbus 기반 스케줄링

2. RS485를 대상으로 한 상업적 제안

대상은 53개의 초음파 열 미터 TSU-Du20용 아파트 건물입니다.
아파트 건물, 입구 1개 10층, 1층 비주거용 건물, 2~9층, 각 아파트 6개, 아파트당 수도 미터기 2개, 10층에 아파트 6개, 아파트당 수도 미터기 2개.

유형	수량	단위당 가격, 문지름.	양, 문지름.
이더넷 컨버터	2	9 350,00	18 700,00
IP 전원 공급 장치	2	3 360,00	7 260,00
총:			25 960,00
부가세 포함 18%			3 960,00

PC가 있는 CP의 총 금액: 451,462.00 루블.
* — 시스템 장치(컴퓨터-PC)는 고객의 요청에 따라 공급됩니다.

RS485 기반 스케줄링

인터페이스 및 프로토콜에 대한 추가 정보

1. M-Bus와 ModBas의 차이점

M-버스 인터페이스(미터 버스)- 기준 물리층비동기 인터페이스 기반 필드 버스용. 또한 이 이름 아래에는 이 버스에서 장치를 통신하는 데 사용되는 통신 프로토콜이 이해됩니다. M-bus 인터페이스는 주로 미터링 장치에 사용됩니다. 전기 에너지(전기 계량기), 열 에너지 (열 계량기), 물 및 가스 유량계.

모드버스 프로토콜마스터-슬레이브 아키텍처를 기반으로 하는 개방형 통신 프로토콜입니다. 전자 장치 간의 통신을 구성하기 위해 업계에서 널리 사용됩니다. 직렬 통신 회선 RS-485, RS-422, RS-232 인터페이스 및 TCP/IP(Modbus TCP) 네트워크를 통한 데이터 전송에 사용할 수 있습니다. UDP를 사용하는 비표준 구현도 있습니다.
"MODBUS"와 "MODBUS Plus"를 혼동하지 마십시오. MODBUS Plus는 Schneider Electric이 소유한 독점 프로토콜입니다. 물리적 계층은 이더넷 10BASE-T와 유사하며 하나의 트위스트 페어(1Mbps)를 통한 반이중 방식으로 고유합니다. 전송 프로토콜은 HDLC이며 그 위에 MODBUS PDU 전송을 위한 확장이 지정됩니다.

2. RS232와 USB의 RS485/RS422 인터페이스의 차이점

a) RS-485 인터페이스

RS-485 인터페이스(영어 표준 권장 485), EIA-485(Eng. Electronic Industries Alliance-485)는 비동기식 인터페이스를 위한 물리 계층 표준입니다. "공통 버스" 유형의 반이중 다중 지점 차동 통신 회선의 전기 매개변수를 조절합니다.

RS-485 표준은 매우 대중화되었으며 산업 자동화에 널리 사용되는 전체 산업 네트워크 제품군을 만드는 기반이 되었습니다.
RS-485 표준은 데이터를 송수신하기 위해 단일 꼬인 전선을 사용하며 때로는 편조 실드 또는 공통 전선과 함께 제공됩니다.
RS485의 데이터 전송은 차동 신호를 사용하여 수행됩니다. 한 극성의 도체 간의 전압 차는 논리 단위를 의미하고 다른 극성의 차는 0입니다.

RS485/422 인터페이스는 차동 통신 라인에서 구현되기 때문에 노이즈 내성이 매우 우수합니다. 일반적으로 웨이브 임피던스가 120옴인 케이블 관리가 사용됩니다. 종단 저항은 라인 끝에 배치해야 합니다. RS485 라인의 길이는 최대 1km입니다.

RS422 인터페이스 RS485의 "가벼운" 버전입니다. 트랜스미터 출력 전류가 줄어들어 부하 용량이 줄어듭니다. 데이터 리피터는 이러한 매개변수를 개선하는 데 사용됩니다.

RS485 인터페이스는 데이터 교환의 주요 원리를 구현합니다. 최대 63개의 포트를 지정할 수 있습니다. 엄밀히 말하면 RS422는 방사형 인터페이스이지만 많은 장비 제조업체에서 트렁킹 및 RS485(감소된 부하 용량 매개변수 포함)와의 부분적인 호환성으로 이를 보완합니다.

b) RS232 인터페이스

RS232 인터페이스단극 데이터 전송 라인에 구축. 따라서 성능과 최대 케이블 길이가 작습니다. RS232는 컴퓨터를 제어하기 위해 주변 장비를 연결하는 데 사용됩니다. RS232는 방사형 인터페이스이므로 주소의 개념이 없습니다. 이러한 요소는 데이터 수집 시스템 및 주변 장비의 인터페이스 효율성을 높입니다.

다) USB 인터페이스

USB(u-es-bi, 영어 범용 직렬 버스 - "범용 직렬 버스")는 주변 장치를 컴퓨터 기술에 연결하기 위한 직렬 인터페이스입니다. USB 인터페이스는 가장 널리 보급되었으며 실제로 주변 장치를 디지털 가전 제품에 연결하기 위한 주요 인터페이스가 되었습니다.

USB 인터페이스를 사용하면 데이터를 교환할 수 있을 뿐만 아니라 주변 장치에 전원을 공급할 수 있습니다. 네트워크 아키텍처를 사용하면 단일 USB 커넥터가 있는 장치에도 많은 수의 주변 장치를 연결할 수 있습니다.

최근 우리는 타사 장치를 ASUD-248 시스템에 연결하는 문제에 많은 관심을 기울이고 있습니다.

이것은 내부에 통합하려는 논리적 욕구 때문입니다. 통합 시스템서비스 대상의 기능을 보장하는 제어 및 관리 엔지니어링 하위 시스템을 파견합니다.

연결된 장치는 예를 들어 난방 및 환기 컨트롤러, 열 에너지 및 수도 계량기, 다양한 센서, 액추에이터 등이 될 수 있습니다.

타사 장치가 특정 물리적 인터페이스를 통해 ASUD-248 시스템에 연결되면 장치에서 지원하는 규칙 집합인 프로토콜에 따라 데이터 교환이 발생합니다.

종종 그들은 M-bus, Modbus, RS-485, 이더넷, 컴퓨터 네트워크 등의 개념으로 작동합니다. - 그 중 일부는 장치 연결을 위한 물리적 인터페이스를 정의하고 다른 일부는 데이터 전송 규칙 집합을 정의합니다.

설계 조직, ASUD-248에 타사 장치를 연결하는 작업에 직접 직면하는 고객과 통신할 때 "인터페이스", "프로토콜" 및 관련 문제의 정의에서 종종 혼동을 겪습니다. 예를 들면 다음과 같습니다.

"Modbus가 인터페이스입니까?"
"모드버스와 M버스는 같다"
"장치에 RS-485가 있습니다. ACS 연결을 보장할 수 있습니까?" 등.

본질적으로 "인터페이스"와 "프로토콜"이라는 용어는 동일한 개념, 즉 두 개체의 상호 작용 절차에 대한 설명을 표현한다는 점에 유의해야 합니다. 이 사실, 우리의 의견으로는 고려 중인 주제의 분야에서 약간의 모호성을 초래할 수도 있습니다.

따라서 명확성을 위해 인터페이스에서 물리적(하드웨어) 인터페이스인 데이터 전송 매체를 이해하는 데 동의합니다. 프로토콜 아래 - 특정 인터페이스를 통한 데이터 전송에 대해 설명된 규칙 집합입니다.

RS-485

RS-485는 인터페이스입니다. 통신 회선(케이블)에 대한 요구 사항을 정의하고 통신 회선의 전기 매개변수 및 한 장치에서 다른 장치로의 신호 전송과 관련된 기타 매개변수를 규제합니다.

RS-485는 장치 간의 통신 규칙에 대해 아무 말도 하지 않습니다.

따라서 타사 장치에 RS-485 인터페이스가 있다는 사실만으로는 ACS에 대한 연결을 보장하기에 충분하지 않습니다. 데이터 교환 프로토콜을 명확히 할 필요가 있습니다.

RS-232

RS-232는 또한 인터페이스입니다(RS-485와 유사).

모드버스

Modbus는 업계에서 널리 사용되는 통신 프로토콜입니다. 장치가 상호 작용할 때 데이터를 전송하기 위한 규칙을 정의합니다.

이 프로토콜을 지원하는 경우 거의 모든 장치의 디스패치 및 제어를 구현할 수 있습니다.

이 프로토콜에는 몇 가지 수정 사항이 있습니다.

모드버스 RTU.
모드버스 TCP/IP.
Modbus ASCII(현재 ASUD-248에서는 지원되지 않음).

"Modbus"라는 단어 자체는 장치 간의 인터페이스에 대해 아무 말도 하지 않습니다.

Modbus 프로토콜은 RS-485/RS-232 인터페이스, 컴퓨터 네트워크 등을 통해 작동할 수 있습니다.

따라서 장치가 Modbus 프로토콜을 지원하는 것으로 알려진 경우 장치에 있는 물리적 인터페이스와 ASUD-248에서 지원되는지 여부를 명확히 해야 합니다.

Modbus를 지원하는 장치 연결에 대한 자세한 내용은 다음을 참조하십시오.

엠버스

상황은 M-Bus와 약간 다릅니다.

우선, 러시아어 표기의 자음에도 불구하고 M-Bus는 Modbus 프로토콜과 아무 관련이 없다는 점에 유의해야 합니다.

M-Bus라는 용어는 물리적 인터페이스와 데이터 전송 프로토콜을 동시에 의미할 수 있습니다.

일반적으로 M-Bus 지원은 계량기(열량계, 전기계량기, 수도계량기 등)에서만 구현됩니다.

미터가 M 버스를 지원한다고 표시되면 항상 그 의미를 명확히 해야 합니다.

물리적 인터페이스만
물리적 인터페이스 및 프로토콜(일반적으로)
프로토콜만.

저것들. 장치는 M-버스 프로토콜을 지원할 수 있지만 연결 인터페이스는 예를 들어 RS-485입니다. 또는 장치에 M-버스 인터페이스가 있지만 장치 개발자가 자체 교환 프로토콜을 구현했습니다. 이 경우 ASUD-248에 접속하기 위해서는 교환 프로토콜에 대한 동의가 필요합니다.

M-Bus 연결에 대한 자세한 내용은 다음을 참조하십시오.

첨단 기술의 개발은 공공 부문을 포함하여 현대 서비스의 작업을 단순화합니다. 판독값을 자동으로 수신하는 본격적인 현대식 제어 센터를 구성하는 m-bus 시스템을 도입하여 사람이 계량기에서 판독값을 가져와 제어 지점으로 전송할 필요가 완전히 제거되었습니다. 이 표준은 1997 EN-1434-3의 규범 문서 및 2006 EN-1434-3-2006의 GOST에 의해 승인되었습니다. 이 시스템은 동부와 서유럽. 그것의 도움으로 주거 및 산업 건물의 물, 열, 가스, 전기 계량기에서 판독 값을 읽는 것이 구성됩니다.

계량기에서 판독값을 가져오기 위한 파견 네트워크 구성

유럽 m-bus 표준은 에너지 계량 장치에서 데이터를 수집하기 위한 시스템입니다. 이 표준을 사용하면 수백 대의 장치에서 계량기로 기록된 사용량에 대한 데이터 수집을 구성할 수 있습니다. 이를 위해 장치가 연결된 m-bus 버스와 같은 케이블 시스템이 배치됩니다.

m-bus 시스템에는 적절한 디스패치 네트워크를 생성하는 데 사용할 수 있는 분명한 이점이 있습니다.

Ÿ 안정적인 정보 전송 큰 수최대 수 킬로미터 거리의 비 주도적 소스;
Ÿ 시스템은 저렴하고 설치 및 운영에 높은 비용이 필요하지 않습니다.
Ÿ 시스템은 쉽게 재구성되고 새로운 데이터 소스로 보완됩니다.
Ÿ 여러 소스에서 동시에 데이터를 가져오는 미터 판독값의 실제 상태를 완전히 절단할 수 있습니다.
Ÿ손이 닿기 어려운 장소에 있는 장치에서 쉽게 읽을 수 있습니다.
Ÿ시스템은 고객의 요구사항에 따라 최적화될 수 있습니다.

M-버스 프로토콜

데이터는 방해 전파 방지를 사용하여 시스템을 통해 전송됩니다. 규약중— 버스. 이 프로토콜은 하나의 마스터 - 많은 슬레이브 구성표에서 사용됩니다. 각 네트워크 세그먼트는 요청을 보내고 각 장치에서 응답을 받는 하나의 마스터를 사용합니다. 이 체계는 네트워크 충돌을 방지합니다. 데이터는 직렬 모드에서 버스를 통해 전송됩니다. 데이터 비트를 전송하기 위해 마스터는 버스의 전압을 변경합니다. 각 장치는 어느 장치가 요청을 수신하는지 알고 이 신호를 수신합니다. 액세스 중인 장치는 응답으로 데이터 비트를 전송하여 마스터가 읽는 버스 전압을 변경합니다.

M버스 마스터

m-bus 마스터는 네트워크의 작동을 제어하는 중앙 장치입니다. m-bus 마스터는 장치에서 데이터를 저장하고 데이터를 읽기 위해 신호를 보내는 컴퓨터 또는 기타 장치일 수 있습니다. m-bus 마스터는 또한 케이블 연결을 통해 장치에 전원을 공급합니다. 시스템은 m-bus 마스터에 의해 구동되는 다양한 센서(압력, 온도, 연기)를 추가로 포함할 수 있습니다.

m-bus 네트워크의 버스 및 허브

m-bus 네트워크에서는 많은 장치에서 데이터를 가져올 수 있습니다. 그러나 서버에서 각 장치로 케이블을 놓는 것은 불가능하므로 네트워크는 많은 장치를 결합한 다음 디스패처의 컴퓨터 또는 인터넷에 직접 연결하는 m-bus 허브를 사용합니다. 허브는 아카이버의 역할도 합니다. 그것이 없으면 m-bus 시스템은 현재 미터 판독값을 취하고 집중 장치를 사용하면 장치에 저장된 판독값을 가져올 수 있습니다. 이 장치는 디스패처의 컴퓨터에서 제어되며 장치의 데이터 전송을 구성하고 정보를 저장하고 신호를 통해 제어 컴퓨터로 보냅니다. 25, 60 또는 250명의 가입자를 위한 허브 모델이 있습니다. 허브는 리피터 역할을 할 수 있으므로 자체 가입자가 있는 다른 허브에 종속되는 여러 허브의 네트워크를 구축할 수 있습니다.

데이터는 구리 트위스트 페어(m-bus) 버스를 통해 전송됩니다. 장치는 2x0.75mm2 길이의 전화 케이블을 사용하여 버스에 연결할 수 있으며 길이는 1-5m입니다. 파견 컴퓨터의 원격성에 따라 RS232/USB 인터페이스를 사용하여 허브를 컴퓨터 또는 모뎀에 연결합니다. 전송 케이블의 길이에 대한 제한은 길이의 증가에 따라 도체의 저항이 증가하기 때문입니다. 데이터 전송 중 신호인 버스의 전압 레벨 변화는 어렵다. 연결하는 Slave 장치의 수도 제한됩니다. 최대 개수는 250개입니다. 네트워크에서 데이터가 전송되는 속도는 버스의 전기 용량에 따라 다릅니다. 일반적으로 300-9600bps 범위에 있습니다.

네트워크를 확장하는 데 사용되는 리피터는 일반적으로 네트워크 부하를 시각적으로 표시합니다. 작동 모드와 장치 추가 가능성을 결정할 수있는 장치에 표시가 있습니다. 예를 들어 Hydro-Center 60/250/Memory 리피터에서 m-bus 표시는 다음 모드일 수 있습니다.

Ÿ녹색은 타이어 하중의 최대 절반을 의미합니다.
Ÿ노란색 - 버스 부하가 100%를 초과하고 장치가 작동하지만 더 많은 장치로 네트워크를 보완할 수 없다는 경고가 표시됩니다.
Ÿred - 이것은 장치의 심각한 과부하입니다. 재부팅하고 작동하는지 확인해야 합니다.

m-bus 네트워크용 컨버터

m-bus 네트워크 인터페이스는 36V를 사용합니다. 다른 인터페이스(예: RS232, RS485)가 장착된 네트워크에 연결된 장치는 서로 다른 전압 값에서 작동하므로 해당 장치 앞에 특수 변환기를 설치해야 합니다. 전압 레벨 변환. 이러한 장치의 예로는 m-bus 10 변환기가 있으며 이러한 m-bus 변환기를 사용하면 최대 10개의 측정 장치를 연결할 수 있습니다. 네트워크에서 마스터로 작동합니다. 이 장치에는 전원 상태와 데이터 전송 모드를 표시하는 표시 다이오드가 포함되어 있습니다. 또한 변환기는 m-bus에서 작동하는 네트워크에서 SCADA와 같은 원격 측정 데이터를 전송하는 시스템으로 데이터를 변환하고 전송해야 하는 시스템에서 사용됩니다. NPE-Modbus가 그러한 장치로 사용됩니다.

네트워크를 통한 데이터 전송 가능성이 있는 측정기

m-bus 시스템에 사용되는 에너지 계량 장치에는 특수 모듈이 장착되어 있습니다. 이러한 모듈을 포함하는 열 미터는 두 가지 유형이 될 수 있습니다. 첫 번째 유형에서는 m-bus 모듈이 장치에 내장되어 있고 두 번째 유형에서는 선택 사항입니다. 모듈은 데이터 전송 기능을 지원하는 인쇄 회로 기판입니다. 이러한 모듈의 존재는 장치 여권에 기록되어야 합니다. 버스 와이어는 미터 나사 접점에 연결됩니다. 연결된 전선의 가능한 최대 직경은 2.5mm이고 버스 전압은 50V 이하입니다.