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M-BUS
阅读:11156时间:2011-08-29 15:09:08

  M-BUS(Meter BUS)总线又称为户用仪表总线,是一种用于非电力户用仪表传输的欧洲总线标准。专门为消耗测量仪器和计数器传送信息的数据总线设计,M-Bus在建筑物和工业能源消耗数据采集有多方面的应用。

概述

  M-BUS(Meter BUS)总线又称为户用仪表总线,是一种用于非电力户用仪表传输的欧洲总线标准。 1996年以前,欧洲因热能(量)水表电子化发展的需要,欧洲着名水表厂商BRAZIL、ZENNER、VIENNA等与研究机构合作开发一种适用于热能表在线抄读与供电的仪表总线,以彻底解决电池供电所带来的诸多 问题,并推广应用到冷水表、气表等非电力户用仪表传输中,并写入热能(量)表标准ENl434:1997。

  随着 技术的广泛推广应用,欧洲M-BUS总线协会收集了整个欧洲的仪表应用需求,特别是北欧、东欧等国家 有关非电力表的应用需求,于2000年形成欧洲标准CEN/TC 294,此标准进一步完善和兼容了所有非电力 户用仪表及安防产品方面的需求,也考虑了带电池和不带电池仪表的应用需求。 M-BUS总线具有布线简单、拓扑无关、在线供电、抗干扰强等特点,在技术上更适合非电力用户用仪 表的数据传输,明显优于RS485、Lonwork等总线在非电力仪表中的适用性。我国建设部制定的《市政户 用计量仪表信号传输技术条件》(行业标准)中也包含了M-BUS总线标准内容。目前,国内M-BUS总 线技术的应用十分活跃,诸多楼宇系统集成商和表具厂商都在开发相关的产品和系统,但从技术成熟度 和应用规模上看还处于起步阶段。

提出

  M-Bus由Paderborn大学的Dr.Horst Ziegler与TI公司的Deutschland GmbH和TechemGmbH共同提出,M-Bus总线的概念居于ISO-OSI参考模型,但是M-Bus又不是真正意义上的一种网络。在OSI的七层网络模型中,M-Bus只对物理层、链路层、网络层、应用层进行了功能定义,由于在ISO-OSI参考模型中不允许上一层次改变如波特率、地址等参数,因此在七层模型之外M-Bus定义了一个管理层,可以不遵守OSI模型对任一层次进行管理。M-Bus总线的提出满足了公用事业仪表的组网和远程抄表的需要,同时它还可以满足远程供电或电池供电系统的特殊要求。M-Bus串行通信方式的总线型拓扑结构非常适合公用事业仪表的可靠、低成本的组网要求,可以在几公里的距离上连接几百个从设备。

原理

  M-Bus是一个层次化的系统,由一个主设备、若干从设备和一对连接线缆组成,所有从设备并行连接在总线上,由主设备控制总线上的所有串行通信进程。如图1所示。

M-BUS的原理

  为了实现对从设备的远程供电,总线上的码流表示如下:

M-BUS总线电流电压变化

  通过电平的偏移实现主设备到从设备的码流传递,在总线驱动器(主设备的一部分)上:逻辑“1”(MARK)对应36V的电压,在传送逻辑“0”(SPACE)时,总线驱动器将总线上的电压从36V减少到24V。从设备到主设备的码流传递则通过调制从设备消耗的电流来实现。逻辑“1”用1.5mA的恒定电流表示,逻辑“0”则需在1.5mA的基础上再加上11-20mA的电流。MARK值时的电流可以用来给接口电路甚至是仪表或传感器电路供电。图2表示了主、从设备码流传送时电压和电流的变化。

  从上图可以看到由于总线驱动器的阻抗影响,从设备传送低电平时总线上的电压会略微降低一些。此外还可以看到总线上的静止状态是逻辑“1”,此时总线驱动器上的电压是36V,从设备的静态电流是1.5mA。当所有从设备都不输出逻辑“0”时,总线驱动器输出一个恒定的电流以驱动总线,由于传输线的阻抗衰减,同时根据从设备和主设备的距离及从设备总静态电流的大小,在从设备端的实际电压要略低于36V。因此从设备在识别总线上的码流时是根据12V电平的偏移而不是根据电压的绝对值来进行的。主设备在接收从设备发送的SPACE值时则是根据总线电流有11-20mA的增加来判别。因此M-Bus在任何时候数据传输的方向是单向的,从主设备到从设备或从从设备到主设备,这种通信方式不仅实现了对从设备的远程供电同时还获得了对外部干扰的很强的抵抗能力。

特点

  1. 高速稳定的通讯速率,在4.8kb/s 的通讯速率时可达到2.4Km的可靠通讯距离;

  2. 在4.8kb/s、2.4Km的可靠通讯距离时,可有多达500个接点的容量;

  3. 允许串型、星型、交叉等任意接线分支的布线方式;

  4. 极低的静态功耗,低达200uA;

  5. 使用普通双绞线,无极性二线制安装接线;

  6. 隔离通讯设备可保证在遭雷击时可靠工作,

  7. 恒流的电流环通讯方式,抗干扰性强;

  8. 具有设备自动登录等功能,可容纳多种设备,预留多种通讯协议,扩展方便;

  9. 通过总线可向从设备提供200mA电流;

应用

  M-Bus总线的工作状态分为数据传输状态和空闲工作方式两种,数据传输状态又分为主站至从站的数据传输和从站至主站的数据传输。主站至从站的数据传输只允许一个主站连接到户用仪表总线。主站工作时应向总线提供电源。

  家用公共事业仪表通过扩展M-Bus总线,使其具有与M-Bus仪表总线通讯的功能,从而实现远程抄表功能。

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