SCADA, АСУ ТП, контроллеры – основная тематика журнала «ИСУП»
Журнал «Информатизация и Системы Управления в Промышленности» публикует тематические материалы посвященные SCADA, АСУ ТП, контроллерам, автоматизации в промышленности.

Новые инструменты построения сетей M‑Bus

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

Крона.png


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.

Таблица 1. Конвертеры протокола M‑Bus/шлюзы M‑Bus/адаптеры M‑Bus/
репиторы M‑Bus и их основные особенности

Таб.1.png


Таблица 2. Сканеры M‑Bus/анализаторы M‑Bus/дата-логгеры M‑Bus/
концентраторы M‑Bus и их основные особенности

Таб.2.png

Помимо функциональных преимуществ, оборудование ADFweb обладает невысокой ценой – оно стоит в несколько раз меньше, чем представленные на рынке аналоги. Для каждого изделия производитель подготовил справочный материал и подробную инструкцию (UserManual), которые можно скачать с сайта официального дистрибьютора в РФ и странах СНГ (­asu-info.ru) или с сайта производителя (adfweb.com).


Статья опубликована в журнале «ИСУП», № 5(41)_2012

Д.А. Лопатин, зам. директора,
ООО «Крона», г. Санкт-Петербург,
тел.: (812) 297‑6018
e‑mail: tech@kronaltd.spb.ru
www.asu-info.ru