Технология дистанционной передачи показаний счетчиков по протоколу m-bus. Как это работает.

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.