В условиях глобального перехода к цифровизации коммунальных услуг, системы автоматизированного сбора данных стали фундаментом управления энергопотреблением. Автоматический сбор показаний счетчиков воды, газа, тепла и электроэнергии не только исключает ошибки ручного ввода, но и предоставляет массив данных для предиктивной аналитики и оптимизации затрат. Протокол M-Bus (Meter-Bus), соответствующий европейскому стандарту EN 13757, был разработан специально для дистанционного считывания данных потребления электроэнергии, газа и воды. Одним из преимуществ данного стандарта является возможность передавать данные и одновременно питать слейв устройства. Для реализации данного инженерного решения используется различный способ модуляции сигнала:
- для передачи сигнала от мастера к слейву используется изменение уровней напряжения, логическая «1» (Mark) соответствует номинальному напряжению в 36В, а логический «0» (Space) напряжению 24В;
- ответ от слейв устройства кодируется путем модуляции потребляемого тока, в этом случае логическая «1» представлена постоянным током покоя величиной до 1.5 мА, а логический «0» устанавливается увеличением потребления тока на дополнительные 11-20мА.
Такой комбинированный подход позволяет обеспечивать дистанционное питание ведомых устройств через ту же двухпроводную линию, по которой передаются данные. Поскольку в каждый момент времени передача возможна только в одном направлении, система работает в режиме полудуплекса (Half Duplex). Использование значительных изменений напряжения (12 В) и тока (минимум 11 мА) обеспечивает высокую степень нечувствительности к внешним электромагнитным помехам.
Стандартная конфигурация шины M-Bus поддерживает подключение до 250 устройств, максимальное расстояние между мастером и слейвом или репитером – 350 м., однако при снижении скорости показатель расстояния можно увеличить до 5 км, так же эту задачу можно решить установкой репитера I-3591, он не только удлиняет линию до 1200 м.(на скорости до 2400 bps.), но и обеспечивает гальваническую изоляцию до 3750 В, а так же имеет защиту от короткого замыкания на шине M-Bus. Репитер позволяет подключить в расширяемый сегмент до 100 устройств, при этом на самом устройстве есть индикатор OVL (over voltage level), который оповещает о перегрузке в сети M-Bus, что позволяет быстро выявить проблемы на шине, без использования специального измерительного оборудования.
Не смотря на все преимущества шины M-Bus, его применение в системах диспетчерского контроля развивалось медленно, из-за небольшого количества решений на его базе, однако со временем устройств, поддерживающих M-Bus, становилось все больше, сегодня его внедряют в решения известных таких производителей как Siemens, Schneider, ABB, Danfoss, Пульсар и другие. Системы учета и контроля часто используют контроллеры и ПК, которые не имеют встроенной поддержки M-Bus, для решения этой проблемы компания ICP DAS выпустила несколько устройств/решений. Если у ПЛК или ПК есть интерфейс RS-232/422/485, то для подключения к шине M-Bus предлагается использовать конвертер I-7590. Это простое устройство, которое преобразует последовательные интерфейсы в M-BUS на физическом уровне, не изменяя данные, проходящие через него.
Есть в портфолио ICP DAS и шлюзы протоколов M-Bus, если I-7590 просто «прокидывает» байты из одной шины в другую, то шлюзы протоколов GW-7828 и GW-7838-M берут на себя роль интеллектуального посредника. Они берут данные протокола M-Bus, которые имеют свою структуру данных, специфическое кодирование, разную длину кадров, и трансформируют их в знакомые всем промышленным системам кадры протоколов Modbus RTU/TCP.
GW-7828 работает на стороне Modbus RTU подчиненным устройством и принимает запросы (функциональные коды 0x03, 0x04) от ведущего Modbus RTU контроллера. На стороне M-Bus он играет роль ведущего и сам инициирует опрос подключенных счетчиков. Настройка производится через утилиту M-Bus Utility, в ней Вы можете, как произвести настройки шин M-Bus и последовательной, так и создать таблицу соответствия адресов данных, которые будет запрашивать шлюз у счетчиков и сохранять в свою Modbus таблицу.
Аналогичным образом работает шлюз GM-7838-M, за исключением наличия Ethernet интерфейса и поддержки Modbus TCP протокола.
Краткое резюме по решению от ICP DAS:
