プロトコルの説明

Mバス(メーターバス) - 標準のクライアントサーバーアーキテクチャに基づく通信プロトコル (欧州標準 EN 1434/IEC870-5、EN 13757-2 物理層およびデータリンク層、EN 13757-3 アプリケーション層)。 電気エネルギーメーター (電気メーター)、熱エネルギーメーター (熱メーター)、水道およびガスの流量メーター、一部のアクチュエーターなど、多くの特定の電子デバイスに共通のデータ転送プロトコルの 1 つ。 データはコンピュータ ステーション (サーバー) に直接送信されるか、M-Bus ハブ、信号増幅器、リピーターを介して送信されます。

Modbus プロトコルおよび RS-485 標準との違い - 論理信号のレベルが異なる、低いデータ転送速度 (300 ～ 9600 bps)、通信ラインの要件が低い、M-Bus ラインからデバイスに電力を供給する機能、極性要件がない。 多くの機能があるため、このプロトコルは産業用プロトコルではなく、低速で送信データの一部が失われることさえ問題にならないデバイスでのみ使用されます。 このプロトコルの利点には、機器、通信回線の最小限の要件、実装とインストールの簡素化と速度が含まれ、そのため低コストで経済的に魅力的です。

M-Bus プロトコルのいくつかのパラメータ

• 半二重伝送モード。
• データ転送速度 300 ～ 9600 bps (データの送信元と受信側の両方である PC およびマイクロコントローラーの UART ポートの標準速度と互換性があります)。
• 論理ユニット+36V、電流は1.5mA以下。
• 論理ゼロ 12..24V、電流 10-11mA;
• ケーブルタイプ: 標準電話 (JYStY N*2*0.8 ミリメートル);
• ライン容量は 180 nF 以下、抵抗は最大 29 オーム。
• 伝送距離は標準構成で最大 1000 メートル。
• スレーブデバイスから信号リピーターまでの範囲は最大 350 メートルです。
• ライン上のデバイスの数は最大 250 です。

論理ユニットは 36V レベルで送信され、電流ラインから最大 1.5 mA まで消費される可能性があります。論理ゼロはマスター デバイスの 24V 電圧で送信されます。 論理 0 を送信するために、スレーブ デバイスは消費電流を 10 ～ 11mA に増加させます。高い電流消費とマスター ラインの電圧の低下は、デバイスによって論理 0 として検出されます。この点で、送信プロトコルは 1-Wire に似ています。データ伝送の方法と、回線からデバイスに電力を供給する機能の両方において。

M-Bus という用語についての注意事項

ウィキメディア財団。 2010年。

他の辞書で「Meter-Bus」が何であるかを確認してください。

メーターバス- 同様の名前のバス テクノロジについては、「MBus」を参照してください。 M バス (メーター バス) は、ガスまたは電気メーターの遠隔読み取りのための欧州規格 (EN 13757 2 物理層およびリンク層、EN 13757 3 アプリケーション層) です。 Mバスは他の車種にも使えます… … Wikipedia

バス- ブッシュ… ドイツ語版 ウィキペディア

バス- ワッペン ドイツカルテ … ドイツ語ウィキペディア

グループ企業（合同会社）「Teplopribor」（Teplopribor、Prompribor、Heat control等）- これらは、技術プロセスのパラメータ（流量計量、熱制御、熱計量、圧力、レベル、特性、濃度の制御など）を測定、監視、および調整するための機器および自動化装置です。

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M-BusとRS485によるディスパッチ

以下に、M-Bus および RS485 インターフェイスを使用して、マンションの熱量計を有線回線経由で送信する仕様の 2 つの比較例を示します。

1. M-busによる商用オファー

対象 - 53 台の超音波熱量計 TSU-Du20 を備えた集合住宅用建物:
入口1か所 10階建て、1階は非住宅用地、2階から9階まで アパート6戸、各アパートに水道メーター2台、10階 アパート6戸、各アパートに水道メーター2台

タイプ	数量	単価、こする。	量、こする。
イーサネットコンバータ	1	9 350,00	9 350,00
電源IP	1	3 630,00	3 630,00
Mbus/RS485コンバータ	1	7 160,00	7 160,00
合計：			20 140,00
VAT 18%を含む			3 072,20

PC付きCPの合計金額：410,662.00ルーブル。

Mbusベースのディスパッチ

2. オブジェクトに対するRS485を使用した商用提案

対象は超音波熱量計TSU-Du20を53台設置したマンションです。
集合住宅用建物、エントランス 1 つ、10 階建て、1 階が非住宅用地、2 階から 9 階までのアパートメント 6 戸、アパートごとに水道メーター 2 台、10 階のアパートメント 6 戸、アパートごとに水道メーター 2 台。

タイプ	数量	単価、こする。	量、こする。
イーサネットコンバータ	2	9 350,00	18 700,00
電源IP	2	3 360,00	7 260,00
合計：			25 960,00
VAT 18%を含む			3 960,00

PC付きCPの合計金額：451,462.00ルーブル。
* — システムユニット (コンピュータ-PC) は、お客様のご要望に応じて提供されます。

RS485ベースのディスパッチング

インターフェイスとプロトコルに関する追加情報

1. M-BusとModBasの違い

M-Bus インターフェース (Meter-Bus)- 非同期インターフェースに基づくフィールドバスの物理層標準。 この名前は、このバス上のデバイス間の通信に使用される通信プロトコルも指します。 M バス インターフェイスは、主に電気エネルギー (電気メーター)、熱エネルギー (熱メーター)、水道およびガス流量計の計量デバイスに使用されます。

Modbusプロトコル- マスター/スレーブ アーキテクチャに基づくオープンな通信プロトコル。 電子デバイス間の通信を組織するために業界で広く使用されています。 シリアル通信回線、RS-485、RS-422、RS-232、および TCP/IP ネットワーク (Modbus TCP) を介してデータを送信するために使用できます。 UDP を使用する非標準の実装もあります。
「MODBUS」と「MODBUS Plus」を混同しないでください。 MODBUS Plus は、シュナイダーエレクトリックが所有する独自のプロトコルです。 物理層は独自のもので、イーサネット 10BASE-T に似ており、1 本のツイストペア上の半二重、速度 1 Mbit/s です。 トランスポート プロトコルは HDLC であり、その上に MODBUS PDU を送信するための拡張子が指定されています。

2. RS485/RS422 インターフェースと RS232 および USB の違い

a) RS-485 インターフェース

インターフェース RS-485 (英語推奨規格 485), EIA-485 (English Electronic Industries Alliance-485) は、非同期インターフェイスの物理層規格です。 「コモンバス」タイプの半二重マルチポイント差動通信回線の電気パラメータを調整します。

RS-485 標準は非常に人気があり、産業オートメーションで広く使用されている産業ネットワーク全体の構築の基礎となっています。
RS-485 標準では、単一のツイストペア線を使用してデータを送受信します。場合によっては、編組シールドや共通線が使用されることもあります。
RS485 へのデータ送信は差動信号を使用して行われます。 同じ極性の導体間の電圧差は論理 1 を意味し、もう一方の極性の差は 0 を意味します。

RS485/422 インターフェイスは差動通信ライン上に実装されているため、ノイズ耐性が非常に優れています。 通常、特性インピーダンス 120 オームのケーブル設備が使用されます。 整合抵抗をラインの終端に配置する必要があります。 RS485 回線の長さは最大 1 キロメートルです。

RS422インターフェース RS485 の「軽量」バージョンです。 送信機の出力電流が減少するため、負荷容量が減少します。 これらのパラメータを改善するには、データ リピーターが使用されます。

RS485 インターフェイスは、データ交換の主要原理を実装します。 最大 63 個のポートをアドレス指定できます。 厳密に言えば、RS422 はラジアル インターフェイスですが、多くの機器メーカーは、トランク接続の可能性と、RS485 との部分的な互換性 (負荷容量パラメータが低減された) を追加しています。

b) RS232インターフェース

RS232インターフェースユニポーラデータライン上に構築されています。 したがって、その性能と最大ケーブル長は短くなります。 RS232 は、周辺機器を制御コンピュータに接続するために使用されます。 RS232 はラジアル インターフェイスなので、アドレスの概念はありません。 これらの要素は、データ収集システムおよび周辺機器へのインターフェースの効率を向上させるのに役立ちます。

c) USBインターフェース

USB (USB、英語の Universal Serial Bus - 「ユニバーサル シリアル バス」) は、周辺機器をコンピュータに接続するためのシリアル インターフェイスです。 USB インターフェースは広く普及しており、実際に家庭用デジタル機器に周辺機器を接続するための主要なインターフェースとなっています。

USB インターフェイスを使用すると、データを交換できるだけでなく、周辺機器に電力を供給することもできます。 ネットワーク アーキテクチャにより、USB コネクタが 1 つのデバイスであっても、多数の周辺機器を接続できます。

最近、私たちはサードパーティ製デバイスを ASUD-248 システムに接続する際の問題に多くの注意を払っています。

これは、統合された監視制御および管理システム内でサービス対象施設の機能を保証するエンジニアリング サブシステムを統合したいという論理的な要望によるものです。

接続されるデバイスには、たとえば、暖房および換気コントローラー、熱エネルギーおよび水道メーター、さまざまなセンサー、アクチュエーターなどが含まれます。

サードパーティのデバイスは特定の物理インターフェイスを介して ASUD-248 システムに接続し、データ交換はデバイスによってサポートされる一連のルール、つまりプロトコルに従って行われます。

彼らは、M バス、Modbus、RS-485、イーサネット、コンピュータ ネットワークなどの用語をよく使用します。 - デバイスを接続するための物理インターフェイスを定義するものと、一連のデータ転送ルールを定義するものがあります。

サードパーティ製デバイスを ASUD-248 に接続するという課題に直接直面している設計組織や顧客とコミュニケーションをとる場合、次のような「インターフェイス」、「プロトコル」、および関連する問題の定義で混乱が生じることがよくあります。

• 「Modbusってインターフェース？」
• 「ModbusとM-busは同じものです」
• 「デバイスには RS-485 が搭載されています。ASUD への接続は保証されますか?」 等々。

本質的に、「インターフェイス」と「プロトコル」という用語は同じ概念、つまり 2 つのオブジェクト間の対話手順の説明を表すことに注意してください。 私たちの意見では、この事実は、検討中のトピックの分野において、いくつかの曖昧さを引き起こす可能性があります。

したがって、明確にするために、インターフェースとは正確に物理 (ハードウェア) インターフェース、つまりデータ伝送媒体を意味することに同意します。 プロトコルの下では、特定のインターフェイスを介してデータを送信するための一連のルールが記述されています。

RS-485

RS-485はインターフェースです。 通信回線 (ケーブル) の要件を決定し、通信回線の電気パラメータや、あるデバイスから別のデバイスへの信号の送信に関連するその他のパラメータを規制します。

RS-485 は、デバイス間でデータを交換するためのルールについては何も述べていません。

したがって、サードパーティ製デバイスが RS-485 インターフェイスを備えているというだけでは、自動制御システムへの接続を保証するのに十分ではありません。 データ交換プロトコルを明確にする必要があります。

RS-232

RS-232 もインターフェイスです (RS-485 と同様)。

Modbus

Modbus は、業界で広く使用されている通信プロトコルです。 デバイスが対話するときにデータを送信するためのルールを定義します。

このプロトコルをサポートしていれば、ほぼすべてのデバイスのディスパッチと制御を実装できます。

このプロトコルにはいくつかの変更があります。

• Modbus RTU。
• Modbus TCP/IP。
• Modbus ASCII (現在 ASUD-248 ではサポートされていません)。

「Modbus」という言葉自体は、デバイス間のインターフェイスについては何も語っていません。

Modbus プロトコルは、RS-485/RS-232、コンピュータ ネットワーク、その他のインターフェイス上で動作できます。

したがって、デバイスが Modbus プロトコルをサポートしていることがわかっている場合は、デバイスがどのような物理インターフェイスを備えているか、およびそれらが ASUD-248 でサポートされているかどうかを明確にする必要があります。

Modbus をサポートするデバイスの接続の詳細については、次を参照してください。

Mバス

M-Bus では状況が多少異なります。

まず第一に、ロシア語転写における協音にもかかわらず、M-Bus は Modbus プロトコルとは何の関係もないことに注意する必要があります。

M-Bus という用語は、物理インターフェイスとデータ転送プロトコルの両方を同時に意味する場合があります。

通常、M-Bus サポートは、熱計、電力計、水道メーターなどの計量デバイスにのみ実装されます。

メーターが M バスをサポートしていることが示されている場合は、それが何を意味するのかを常に明確にする必要があります。

• 物理インターフェースのみ
• 物理インターフェイスとプロトコル (通常)
• 唯一のプロトコル。

それらの。 デバイスは M バス プロトコルをサポートできますが、接続インターフェイスはたとえば RS-485 です。 または、デバイスには M-bus インターフェイスがありますが、デバイス開発者が独自の交換プロトコルを実装しています。 この場合、ASUD-248 に接続するには、交換プロトコルに同意する必要があります。

M-Bus の接続の詳細については、を参照してください。

ハイテクノロジーの発展により、公共事業部門を含む最新のサービスの運用が簡素化されています。 m-bus システムの導入により、人間がメーターの測定値を取得して制御ポイントに転送する必要性が完全に排除され、測定値を自動的に受信する本格的な最新の制御センターが組織されます。 この規格は、1997 EN-1434-3 の規制文書および 2006 EN-1434-3-2006 の GOST によって承認されました。 このシステムは東ヨーロッパと西ヨーロッパで普及しています。 これを利用すると、住宅や工業用建物の水道、熱、ガス、電気のメーターから測定値を取得することができます。

メーターの測定値を取得するためのディスパッチネットワークの組織化

欧州標準の m-bus - エネルギー計測装置からデータを収集するシステム。 この標準を使用すると、数百のデバイスからメーター単位で記録された消費量に関するデータの収集を整理することができます。 この目的のために、ケーブルシステム、つまりデバイスが接続されるmバスバスが敷設されます。

m-bus システムには、適切なディスパッチ ネットワークの作成に使用できる明確な利点があります。

• 多数の非自発的情報源からの情報を最大数キロメートルの距離にわたって安定的に送信する。
• システムは安価であり、その設置と運用に多額の費用を必要としません。
• システムは簡単に再構築され、新しいデータ ソースで補完されます。
• 多くのソースから同時にデータを取得し、メーター測定値の実際の状態の完全なスナップショットを可能にします。
• 手の届きにくい場所にある機器から簡単に測定値を取得できます。
• システムは顧客の要件に合わせて最適化できます。

Mバスプロトコル

耐ノイズ性を備えたシステム全体でデータを伝送します。 プロトコルメートル— バス。 このプロトコルは、1 つのマスター - 多のスレーブ方式で使用されます。 各ネットワーク セグメントは、要求を送信し、各デバイスからの応答を受信する 1 つのマスターを使用します。 このスキームにより、ネットワーク内の競合を回避できます。 データはシリアル モードでバスを介して送信されます。 データビットを送信するには、マスターはバス電圧を変更します。 各デバイスはこの信号をリッスンし、どのデバイスがリクエストを受信したかを学習します。 アクセスされているデバイスはそれに応じてデータ ビットを送信し、バス電圧を変更し、それがマスターによって読み取られます。

Mバスマスター

m-bus マスターは、ネットワークの動作を制御する中心的なデバイスです。 コンピュータまたはその他のデバイスは、デバイスからデータを保存し、信号を送信してデータを取得する m-bus マスターとして機能できます。 m-bus マスターは、ケーブル接続を介してデバイスに電力を供給します。 システムにはさらに、m バス マスターから電力を供給されるさまざまなセンサー (圧力、温度、煙) を含めることができます。

m-bus ネットワークのバスとハブ

m-bus ネットワークでは、多数のデバイスからデータを収集することができます。 ただし、サーバーから各デバイスにケーブルを敷設することは不可能なので、ネットワークは多くのデバイスを接続する m-bus ハブを使用し、ディスパッチャのコンピュータまたはインターネットに直接接続します。 ハブはアーカイバとしても機能します。 これがないと、m-bus システムは現在のメーターの測定値を取得しますが、ハブを使用すると、デバイスによって保存された測定値を取得することができます。 このデバイスはディスパッチャのコンピュータから制御され、デバイスからのデータ転送を組織し、デバイスからの情報を保存し、信号を介して制御コンピュータに送信します。 25、60、または 250 加入者用のコンセントレータ モデルがあります。 ハブはリピータとして機能するため、複数のハブからなるネットワークを構築し、その下に独自の加入者を持つ他のハブを構築することができます。

データは銅線ツイストペア (m バス) を介して送信されます。 このデバイスは、2x0.75 mm2 電話ケーブルを使用してバスに接続でき、長さは 1 ～ 5 メートルです。 ディスパッチ コンピュータの遠隔地に応じて、RS232/USB インターフェイスを使用してハブをコンピュータまたはモデムに接続します。 伝送ケーブルの長さの制限は、長さが増加すると導体の抵抗が増加するためです。 データ伝送時の信号であるバス電圧レベルを変更することは困難です。 接続するスレーブデバイスの数にも制限があります。 最大数は 250 です。ネットワーク上でデータが転送される速度は、バスの電気容量によって異なります。 通常は 300 ～ 9600 bps の範囲になります。

ネットワークの拡張に使用されるリピータは、通常、ネットワークの混雑に関する視覚的な情報を提供します。 デバイスには表示があり、それによって動作モードとデバイスの追加の可能性を判断できます。 たとえば、Hydro-Center 60/250/Memory リピーターでは、m-bus 表示は次のモードになります。

• 緑色はタイヤ荷重が最大半分であることを意味します。
• 黄色 - バス負荷が 100% を超えており、デバイスは動作していますが、ネットワークにデバイスを追加することは受け入れられないという警告が発行されます。
• 赤 - これはデバイスの重大な過負荷です。 再起動してサービスを確認する必要があります。

m-busネットワーク用コンバータ

m-bus ネットワーク インターフェイスは 36V の電圧を使用します。 他のインターフェイス (RS232、RS485 など) を備えたネットワーク接続デバイスは異なる電圧値で動作するため、それらの前に特別なコンバータを設置する必要があります。 電圧レベルを変換します。 このようなデバイスの例としては、m-bus 10 コンバータがあります。この m-bus コンバータを使用すると、最大 10 台の計測デバイスを接続できます。 彼はマスターのようにネットワーク上で働いています。 このデバイスには、電源ステータスとデータ転送モードを表示するインジケータ ダイオードが含まれています。 コンバータは、m バスで動作するネットワークからテレメトリ データを送信するシステム (SCADA など) にデータを変換して送信する必要があるシステムでも使用されます。 このようなデバイスとして NPE-Modbus が使用されます。

ネットワーク経由でデータを送信できるメーター

m-bus システムで使用されるエネルギー計測デバイスには、特別なモジュールが装備されています。 このようなモジュールを含む熱量計には 2 つのタイプがあります。 最初のタイプでは、m-bus モジュールがデバイスに組み込まれており、2 番目のタイプでは追加されています。 モジュールは、データ転送機能をサポートするプリント基板です。 このようなモジュールの存在はデバイスパスポートに記載する必要があります。 バス線はメーターのネジ端子に接続されています。 接続可能なワイヤの最大直径は 2.5 mm、バス電圧は 50 V 以下です。

この記事では、エネルギー計測システムの構築を目的とした M‑Bus 通信プロトコル、M‑Bus アーキテクチャ バスの機能、および M‑Bus ネットワーク用の ADFweb 機器について説明します。

LLC「クローナ」、サンクトペテルブルク

私たちは自由を愛する一方で、自分たちを巻き込むネットワークにすでに慣れてしまっています。 地面のアスファルト道路と空中のワイヤーのネットワーク、目に見えないインターネットと生産中のデータ収集システム...そして、それぞれのネットワークには独自のルールがあり、その複雑さの中で混乱することなく、それを独自の目的で使用することができます。利点。

別の M‑Bus プロトコルが必要なのはなぜですか? エネルギー計測プロセスに関与するコンピューター コミュニティは、メーターから測定値を取得するために最適化された独自の「ゲーム条件」を必要としています。 エネルギー リソースの消費を制御するには、数キロメートルにまたがって多数のスレーブ デバイスをマスター デバイスに接続できる、できるだけシンプルで安価な特定のネットワークが必要です。 特別なプロトコルがこれらすべてのタスクを実行します。

M‑Bus (「メーターバス」) は、エネルギー消費 (熱、水、ガス、電気など) のデータ収集と商用計測のための分散システムを構築するためのヨーロッパの標準です。

M‑Bus 規格は、2006 年 9 月 1 日付けの規制文書 EN‑1434–3 (1997)、GOST R EN‑143403-2006 によって説明および承認されています。 現在、この規格はエネルギー計測装置のほとんどの大手メーカーによってサポートされており、ロシアではエネルギー計測の問題を解決するためにますます使用されています。

M‑Bus 標準の主な利点は次のとおりです。

ネットワークの構築が簡単。

高いノイズ耐性。

通信回線の長さは最大数キロメートルにも及びます。

シンプルなネットワークセグメンテーション。

多数の測光ポイント。

段階的なネットワーク拡張が容易。

スレーブデバイス用のパッシブ電源。

機器の設置と運用にかかるコストを最小限に抑えます。

M-Bus アーキテクチャ

M‑Bus 標準のデータ伝送媒体は銅線の「ツイストペア」であり、ネットワーク アーキテクチャに厳密な要件はありません。 ただし、M‑Bus 機器の開発者は、「リング」タイプのアーキテクチャを使用したり、ネットワーク セグメントにループされたフラグメントを使用したりすることを推奨していません。

ただし、M‑Bus ネットワーク アーキテクチャには、「バス」と「スター」の類型の要素を同時に含めることができるため、柔軟で任意のネットワーク構造を作成できます。

M‑Bus ネットワークのデバイス間のデータ交換プロトコルは、「1 つのマスター - 多数のスレーブ」の原則に基づいています。 各ネットワーク セグメントにはマスター デバイスが 1 台だけ必要で、マスター デバイスはリクエストを送信し、スレーブ デバイスからの応答を受信します (セグメントあたり最大 250 デバイス)。 これにより、M‑Bus ネットワーク セグメント内で競合状況が発生する可能性が完全に排除されます。

すべてのスレーブ デバイスは、M‑Bus バス (ツイスト ペア) を介してマスター デバイスに並列に接続され、デバイスをバスに接続する極性は関係ありません。

M‑Bus を介したデータ送信はシリアル モードで両方向に実行されます。 バスはマスター デバイスからの公称電圧レベルを維持し、スレーブ デバイスに電力を供給します。 データ ビットを送信するために、マスター デバイスはバス上の電圧レベルを変更します。これはすべてのスレーブ デバイスによって認識されます。 リクエスト内のアドレスを認識すると、許可されたスレーブ デバイスはデータ ビットを送信し、M-Bus からの消費電流を変更します。 これらの変更はマスター デバイスによって読み取られます。

M-Bus の物理的な長さはワイヤのアクティブ抵抗によって制限されます。スレーブ デバイスの電流消費により、マスター デバイスから遠ざかるにつれてネットワークの電源電圧が低下します。 M‑Bus ネットワークのデータ転送速度はバスの電気容量によって制限され、その範囲は 300 ～ 9600 ボーです。 1 つのネットワーク セグメント内のスレーブ デバイスの数の制限は、マスター デバイスの電圧源の電力と最大 250 デバイスの最大アドレス指定機能によって決まります。

しかし、このプロトコルの利点にもかかわらず、自動プロセス制御システムや ASKUE のディスパッチ制御システムでの使用は、最近まで以下の理由により困難でした。

M‑Bus ネットワークを構築するための機器は、市場には少数しかありませんでした。

この装置は高価すぎました。

参考資料や技術文書が不足していました。

この状況は、産業プロトコルで動作する機器の製造を専門とする ADFweb 社が国内機器市場に登場したことで変わりました。 2010 年末に、同社は M‑Bus ネットワーク用の一連の機器を導入しました。 これらのデバイスに関する情報を表 1 および表 2 に示します。