Technický popis M-Bus

Transcript

1 Technický popis M-Bus 1

2 1. Úvod Tento dokument opisuje použitie systému M-BUS od firmy Kamstrup. M-BUS sa používa na elektronický odpočet meračov tepla. Nakoľko prenos údajov z merača do účtovného programu je elektronický, údaje sú chránené proti chybám. Ľahšie a jednoduchšie je vybaviť MULTICAL M-BUS slavom, ktorý je vložený do miesta modulu v konzole MULTICAL. Nie je potrebné programovať integračnú jednotku alebo slave, lebo systém sa konfiguruje sám. 2. Systém M- BUS M-BUS M-BUS systém pozostáva z nasledovných prvkov: - M-BUS slave (podriadená jednotka) - M-BUS master (nadriadená jednotka) - Kaskádový modul - M-BUS software, PC M-Bus - IR- čítacia hlavica - čítací kábel Master je konštruovaný ako zosilňovač, ktorý upravuje signály z napr. RS232 na formát M- BUS (18-30 V/0-20 ma). Master bol konštruovaný na činnosť so slavom od firmy Kamstrup a s čítacím softwarom Kamstrup. Master môže napájať až na 40 slavov so spotrebou energie 1,5mA na 1 slave. 2

3 Komunikácia Komunikácia s busom sa zakladá na modulácii napätia z mastra na slave (30-18V), rovnako aj na prúdovej modulácii zo slavu na master cez bežný dvoj-drôtový vodič. Bus systém bol konštruovaný na sledovanie regulácií štandardu EN Prenos na bus je asynchrónny sériový bitový prenos (EN ) v polovičnom duplexmóde, t.j. prenos pozostáva z 1 štartovacieho (spúšťacieho) bitu, 8 dátových bitov, 1 paritného bitu (párny), jedného stop bitu, na bus-e môžete komunikovať len v jednom smere naraz. Rýchlosti prenosu sú 300 baudov alebo 2400 baudov Adresy jednotiek slave Ak má byť bus systém funkčný s množstvom pripojených slavov, každému slavu musí byť priradené identifikačné číslo. To je vykonávané prostredníctvom MULTICAL, ako 3 posledné cifry čísla zákazníka zostavené z ID čísla slavu. Slave číta číslo MULTICAL u na začiatku každého štartu alebo inicializácie. Identifikačné číslo musí byť číslica medzi 1 a 250. Adresa môže byť preprogramovaná ručným terminálom MULTITERM alebo programom METERTOOL. Ak posledné tri číslice zákazníckeho čísla prekročia 250 (napr. 345), posledné číslo bude ignorované a ID (identifikačné číslo) slavu bude určené len poslednými dvoma číslicami (napr.45). Dva slavy nemôžu mať rovnakú adresu, pretože ich odpovede na master by kolidovali. Správy poslané z mastera na bus sú vždy posielané na určitú adresu, ktorá je zakódovaná v správe (formáte). Preto bude odpovedať len jeden slave. Avšak sú dve špeciálne adresy, ktorých činnosť je nasledovná: Adresa 254: Adresa 255: Činnosť Všetky slavy budú odpovedať na túto adresu. Adresa musí byť používaná výhradne v systéme s len jedným pripojeným slavom, napr. na testovanie. Žiaden slave nebude odpovedať na túto adresu, ale všetky slavy budú prijímať správu. Táto správa umožňuje napr. zmeniť kódovú rýchlosť celého systému naraz, len pri posielaní formátu z mastera. Je jedno, či master je trvalo zapnutý, alebo je bus systém vypnutý, keď nie je v činnosti (nečíta). M-BUS systém nemôže napájať integračné jednotky MULTICAL. Napájané sú len slavy z mastera. Ak sa rozbieha master, jeho čas inicializácie je približne 5 sekúnd, počas ktorých sa dióda preťaženia zasvieti. Približne po 5 sekundách dióda zhasne a master je pripravený. Okrem toho slavy od firmy Kamstrup majú čas inicializácie približne 7 sekúnd, pokiaľ sa nezhromaždia dáta. Ak bus systém je trvalo zapnutý, tieto časy inicializácie sa budú zjavovať len po inštalácii. 3

4 3. M-BUS master K dispozícii sú dva druhy mastrov: s displejom a bez displeja (ich funkcia je rovnaká). Master je tvorený napájacím obvodom, obvodom pripojenia a základným obvodom. Okrem toho konzola má priestor na extra modul. Hlavný obvod je umiestnený na vrchu púzdra a vychádza z transformátora, mostíkové pripojenie a pripojenie všetkých terminálov je montované na tento obvod. Predná doska má štyri LED diódy s nasledovnými indikátormi: POWER - energia: OVERLOAD preťaženie: REQUEST požiadavka: DATA dáta: udáva, že M-bus je napájaný energiou udáva, že priveľa energie je čerpané z bus-u. T.j. buď je skrat, alebo priveľa slavov je pripojených k bus-u. bliká, ak dáta sú posielané z mastera na slave. bliká, keď master prijíma dáta zo slavu. M-Bus master od firmy Kamstrup nie je inteligentnou jednotkou, ale je zosilňovačom, ktorý premieňa RS 232 alebo optický formát na M-BUS formát. M-Bus formát znamená, že z mastera na slave: mark 30 V space 18 V. Zo slavu na master: space = zatvorený prúd + približne 17 ma mark = zatvorený prúd Master od firmy Kamstrup môže posielať a odosielať 300 alebo 2400 baudov oba s možnosťou cez optické pripojenie a cez výstup dát v konzole, ktorá môže byť pripojená priamo k RS 232 pomocou adaptérového kábla. 4

5 4. M-Bus Slave Slave je zostavený ako modul, ktorý sa umiestni priamo do konzoly integračnej jednotky MULTICAL. Slave je napájaný cez bus, a tam je galvanický odpojený od MULTICALU, ktorý nemôže byť napájaný bus-om. Okrem M-Bus modulu obvod obsahuje 2 AUX- vstupy, ktoré môžu byť použité na meranie studenej vody alebo spotreby el. energie. Slave je inteligentná jednotka so svojim vlastným procesorom a RAM. Slave automaticky zhromažďuje dáta z merača tepla každých 12 hodín. Okrem toho, dáta sú zhromažďované z merača tepla pri reset/start a keď dáta boli poslané zo slavu na master. Slave je resetovaný pri odpojení bus-u na nejaký čas (minimum 1 min). Slave môže byť inicializovaný z masteru poslaním formátu SND_ NKE. Inicializácia znamená, že vnútorné čítače sú resetované a dáta sú zhromažďované z MULTICAL-u. Slave bol špeciálne skonštruovaný pre MULTICAl a pre vytvorenie súboru M-BUS dát slave používa kódovania MULTICAL (A-B-CCC). Ak sa kódovanie nevytvorí v slave, ukáže sa chybná správa, ktorá znamená, že desatinná čiarka nebola správne umiestnená v súbore M- BUS dát. Každý slave má maximálnu spotrebu prúdu 1 napájacej jednotky (1,5mA). Rin = 410 Ω, Cin = 1 nf M-.Bus terminály majú čísla 24 a 25. 5

6 5. Kaskádový modul M-bus. Kaskádový modul môže byť použitý na zvýšenie počtu M-Bus slavov v M-Bus sieti zo 40 na max Naviac dĺžka kábla sa môže násobiť šiestimi pri použití 6 kaskádových modulov v M-Bus mastroch. M-Bus je lokálna sieť, ktorá umožňuje komunikáciu a odpočet meračov cez centrálny master. Sieť môže obsahovať od 1 do 250 meračov podľa požiadavky. Funkciou kaskádového modulu je umožniť komunikáciu do/z mastra. Kaskádový modul sa montuje do M-Bus mastra a nemusí sa nastavovať ani adresovať. Nový M-Bus master s kaskádovým modulom sa pripája do existujúcej siete paralelne k jednému z pripojených meračov MULTICAL s M-Bus slavom. Z nového M-Bus mastra je možné vytvoriť sieť s 38 meračmi a 1 kaskádovým modulom, alebo sieť so 40 slavami. Je možné pripojiť 6 M-Bus mastrov a tak zvýšiť počet meračov v sieti na 250 (s primárnou adresáciou). Každý kaskádový modul má príkon 2 ma R in = 410 Ω, C in = 1 nf Extra dĺžka kábla na jednotku: - max m k najvzdialenejšiemu slavu/0,8 mm 2 M-Bus interface (53, 54). - tu sa pripájajú slavy Input A (65,66) Input B (67,68) sa nepoužívajú Pin 53, 54 na kaskádovom module Pin 24, 25 v M-Bus mastri (pozri inštaláciu M-Bus) 6

7 6. Inštalácia M-Bus M-BUS sa montuje s bus topológiou, ktorá určuje, že všetky slavy sú pripojené k masteru paralelne. Začínate od masteru, do prvého slavu, z prvého slavu na nasledovný slave atď. Master má 2 sady paralelných terminálov, ktoré umožňujú rozdeliť M-Bus na dve polovice, aby to neskoršie uľahčilo detekciu chýb. M-Bus terminály majú čísla 24 a 25. Bus nie je závislý od polarity tj. nezáleží na tom, ako sú bus-vodiče zapojené ku terminálom 24 alebo 25. Slave je inštalovaný v MULTICAL vložením slavu do priestoru modulu a namontovaním bus káblov. Pred tým, ako môže byť identifikačné číslo zapísané v slave, slave musí byť buď resetovaný alebo inicializovaný. Doporučujeme, aby celý bus systém bol vypnutý, ak sa inštalujú nové slavy. Ak boli všetky slavy pripojené, bus systém sa naštartuje (do mastera začne prúdiť prúd). Tento štart resetuje všetky slavy. Slavy môžu byť nainštalované aj bez vypnutia bus systému. To znamená, že SND_NKE musí byť poslaný na adresu 255, ak boli nainštalované všetky slavy, aby ho inicializovali. Ak sa to tak neurobí, pripojené slavy nebudú zhromažďovať ich ID-čísla, takže master ich môže kontaktovať nejskôr až o 12 hodín. Dĺžka kábla Prenosové médium M-Bus systému je dvojvodičový štandardný telefónny kábel ( 2 x 0,8 mm 2 ). Maximálna vzdialenosť medzi slavom a zosilňovačom je 350 m, čo zodpovedá odporu kábla 29Ω. Táto vzdialenosť sa používa na štandardnú konfiguráciu pre 300 a 9600 baudov a maximálny počet slavov je 250. Pri nižšej hodnote baudov a menšom počte slavov sa vzdialenosť medzi slavom a masterom môže analogicky zväčšiť, ale bus napätie nesmie v žiadnom bode segmentu klesnúť pod 12V, kvôli neprípustnému napájaniu slavov. V konfigurácii Kamstrup so 40 slavami by nemala dĺžka kábla presahovať 1000 m, aby sa dodržala požiadavka maximálnej kapacity kábla 180 nf. Montáž Pripojenie M-Bus Napájanie Sériový dátový výstup Prechod pre Bus Priestor 230VAC Prechod pre a dátové káble pre modul 230 VAC 7

8 230 V AC je pripojené na svorky 27 a 28. Napájanie je pripojené na svorky 60 (+) a 61 (- ). M-Bus je pripojený na svorky 24 a 25 nezávisle od polarity. Sériový dátový výstup: - svorka 62 = data - svorka 63 = požiadavka - svorka 64 = zem Slave je pripojený na svorky 24 a 25 nezávisle od polarity Po namontovaní doporučujeme skontrolovať voltáž na svorkách 60 a 61, mala by byť medzi 36 a 62 V DC. Potom namontujte vrchnú časť mastra, LED dióda POWER by mala svietiť, OVERLOAD bude svietiť cca 5 s. Ak LED dióda OVERLOAD bude svietiť viac ako 5 s v systéme môže byť chyba. Teraz je možné skontrolovať prúd na svorkách 24 a 25. Nie je to však možné urobiť priamo na konzole, káble na ktorých sa má merať musia byť namontované a vytiahnuté cez konzolu. Kontrolu je možné urobiť na slave v MULTICALe. Ak je na M-Buse komunikácia, prúd musí byť medzi 30 a 36 V DC. Keď master odčítava slave, REQUEST zasvieti krátko a LED dióda DATA bude krátko svietiť kým slave odpovedá. 8

9 7. Čítanie údajov z M-Bus Kamstrup M- Bus systém číta pomocou PC Mus programu v počítači z M-Bus mastra buď cez IR čítajúcu hlavu alebo cez dátový kábel inštalovaný v konzole mastra. Čítanie údajov Z MULTICAL III pomocou modulu impulzné vstupy možno odčítavať nasledovné údaje: - Zákaznícke číslo,ta2, TL2, TA3, TL3, InA, InB, Prog.č., Konfig.č., Dátum, Energia, Objem, Hodiny, T prívod, T vratná, T, Výkon, Prietok, Špičkový výkon, infokód, Cieľový dátum, Energia, Objem. Poznámka: Môže byť použitý aj v MULTICAL 66-CDE, vtedy budú prenesené len tieto údaje. Z MULTICAL 66CDE pomocou modulov impulzné vstupy a impulzné výstupy možno odčítavať nasledovné údaje: - Zákaznícke číslo,ta2, TL2, TA3, TL3, InA, InB, Prog.č., Konfig.č., Dátum, Energia, Objem, Hodiny, T prívod, T vratná, T, Výkon, Prietok, Špičkový výkon alebo prietok, info-kód, m 3 x T prívod, m 3 x T vratná, Energia chladenia, Ročné maximum, Cieľový dátum, Energia, Objem. Poznámka: Môže byť použitý len v MULTICAL 66-CDE. InA a InB nie sú pri module impulzné výstupy. InA (65, 66) napr. vodomer CE (16, 17) impulzy energia InB (67, 68) vodomer resp. elektromer CV (18, 19) impulzy objem M-Bus (24, 25) M-Bus (24, 25) 9

10 Dátový kábel Optická hlava 8. Protokol Príkazy Koncept M-Bus zahŕňa možnosť rôznych príkazov z mastera na slave a zo slavu na master. Pre Kamstrup M.- Bus systém boli vybrané určité príkazy, ktoré sú dôležité pre komunikáciu s meračmi tepla. Master na slave: REQ_ UD2 zhromažďuje dáta zo slavu SND_NKE iniciuje slave SND _UD1 dáta na slave, napr. nová rýchlosť baudov Slave na master: RSP_UD1 posiela dáta na master Individuálne príkazy v detaile Príloha opisuje všetky formáty príkazov Master na slave CON_ACK potvrdenie prijatia dáta z masteru REQ_UD2: Zhromažďuj dáta zo slavu (merače tepla) Znak spúšťania 10H Znak spúšťania : 10H= krátky formát Pole C 5BH C-pole : 5BH= REQ_UD2 Pole A XXH A-pole : adresa slavu Kontrolný súčet XXH Kontrolný súčet : Súčet A a C polí, dve najmenej významné šestice čísiel Znak zastavenia 16H Znak zastavenia : vždy 16H 10

11 SND_NKE: inicializuj slave Znak spúšťania 10H Znak spúšťania : 10H= krátky formát Pole C 40H C-pole : 40H= SND_NKE Pole A XXH A-pole : adresa slavu Kontrolný súčet XXH Kontrolný súčet : Súčet A a C polí, dve najmenej významné Šestice čísiel Znak zastavenia 16H Znak zastavenia : vždy 16H SND_UD1: dáta na slave (možnosť novej rýchlosti baudov) Znak spúšťania 68H Znak spúšťania : 68H= dlhý formát Pole L 03H L-pole : opisuje dĺžku v dlhom formáte Pole C 53H C-pole : 53H= SND_UD1 Pole A XXH A-pole : adresa slavu Pole C1 XXH C1-pole : dátové pole B8H= zmena na 300 baudov BBH= zmena na 2400 baudov Kontrolný súčet XXH Kontrolný súčet : Súčet A, C, C1 polí, dve najmenej významné Šestice čísiel Znak zastavenia 16H Znak zastavenia : vždy 16H Slave na master: RSP_UD1: dáta na master Formát, ktorým slave odpovedá. Znak spúšťania 68H Znak spúšťania : 68H= dlhý formát Pole L 82H L-pole : opisuje dĺžku v dlhom formáte Pole L 82H Znak spúšťania 68H Znak spúšťania : 68H=dlhý formát Pole C 08H C-pole : 08H=RSP_UD1 Pole A - H A-pole : adresa slavu Pole C1 72H C1-pole : dátové pole, odpoveď v rôznej štruktúre Hlavica dát Záznam energie Kontrolný súčet : Súčet z A poľa po posledný dátový záznam Dve najmenej významné šestice čísiel Záznam? Záznam Znak zastavenia : vždy 16H 11

12 RSP_UD1 je opísané v prílohe. ID NR iden.číslo ID NR iden.číslo ID - NR iden.číslo ID NR iden.číslo Typ A Typ A Typ A Typ A ID-NR, Typ A : Indikuje 8 najmenej významných cifier Čísla MULTICAL-u, Kamstrup nepoužíva Výrobca Výrobca : M-Bus kódovaný výrobcom pre KAM Výrobca Gen. merač 00H Gen. merač : generácia merača tepla Médium ( teplo ) Médium (teplo): kód merača tepla Prístup -H Prístup : počíta 1 každý čas dáta poslaný na master Stav 00H Stav : nastavenie slavom, 00H indikuje bezchybné dáta Signatúra 00H Signatúra : nepoužívaný Kamstrupom CON_ACK : Dátový formát prijatý a akceptovaný Jednoduchý znak E5H Komunikačný proces Inicializácia M-Bus siete Master Slave 1. SND_NKE (255),300 baudov Všetky slavy zhromažďujú nové dáta a SND_NKE (255), 2400 baudov menia na 300 baudov. Nie je poslané potvrdenie. Dáta sa čítajú po 7 sekundách. 2. SND_UD1 (255) 300 baudov Slave premieňa na 2400 baudov. CI=BBH (mení na 2400 baudov) Nie je poslané žiadne potvrdenie. 3. REQ_UD2 (adr.) 2400 baudov Príslušný slave odpovedá dátami. Zapisujú sa nové dáta. 4. Master (software) RSP_UD1, 2400 baudov, Kontroluje a zálohuje dáta Slave odpovedá dátami. 5. Nasledujúci slave prijíma a žiada. pokiaľ všetky slavy neodpovedali. 12

13 Odpočet údajov môže byť starý až 12 hodín: Predpokladá sa, že M-Bus sieť bola inicializovaná. Master Slave 1. SND_UD1 (255) 300 baudov Slave mení na 2400 baudov. CI=BBH (mení na 2400 baudov) Nie je poslané žiadne potvrdenie 2. REQ_UD2 (adr.) 2400 baudov Príslušný slave odpovedá dátami. 3. Master (software) RSP_UD1, 2400 baudov, Kontroluje dáta Slave odpovedá dátami. 4. Nasledujúci slave prijíma a žiada. pokiaľ všetky slavy neodpovedali Odpočet čerstvých údajov, napr. cez data loging. Master Slave 1. SND_NKE (255),300 baudov Všetky slavy zhromažďujú nové dáta. alebo 2400 baudov Nie je poslané potvrdenie. Dáta sú pripravené po 9 sekundách. MULTICAL 66 CDE po 12 s. 2. SND_UD1 (255) 300 baudov Slave mení na 2400 baudov. CI=BBH (mení na 2400 baudov) Nie je poslané žiadne potvrdenie. 3. REQ_UD2 (adr.) 2400 baudov Príslušný slave odpovedá dátami. Zapisujú sa nové dáta. 4. Master (software) RSP_UD1, 2400 baudov, Kontroluje a zálohuje dáta Slave odpovedá dátami. 5. Nasledujúci slave prijíma a žiada. pokiaľ všetky slavy neodpovedali. 13

14 M-Bus slave a cudzí master Ak použijete cudzí master a/alebo cudzí software, použijú sa tie isté príkazy. Slave podporí len hore uvedené prílazy. Je použitý príkaz SND_NKE (adresa), slave bude odpovedať CON_ACK. Je použitý príkaz SND_UD1( adresa), slave odpovedá CON_ACK. Software Kamstrup vždy používa adresu 255, ktoré nevyžaduje potvrdenie zo slavu. Slave nepodporí sekundárne adresovanie, a preto maximálne číslo slavov v sieti je 250. Telegramové dáta sú v M-.Bus formáte do END formátu 0FH, viď prílohu.? Údaj, ktorý nasleduje, je vo formáte Kamstrup, ktorý nemôže byť dekódovaný cudzím softwarom/ masterom. Slave bude identifikovať sám výrobným kódom KAM. Príloha 1. REQ_UD2 RSP_UD1 Aby sa zhromaždili dáta merača tepla zo slavu REQ_UD1, musia byť poslané z mastera. Slave skontroluje správu, a ak je v poriadku, slave odpovedá RSP_UD1 dáta merača tepla sa zhustia do CEN štandardu. Zhromaždené dáta budú vždy aspoň 12 hodín staré. Ak RSP_UD1 bol poslaný zo slavu, nové dáta budú zhromažďované z merača tepla. Je tiež možné zhromaždiť kompletne nové dáta poslaním REQ- UD1 na rovnaký slave dvakrát. Ak komunikácia bus-u bude blokovaná, keď sa údaj zhromažďuje z MULTICALL II, potom musí byť interval najmenej 7 sekúnd medzi dvoma REQ_UD1 na rovnaký slave. 2. SND_NKE CON_ACK Master je iniciovaný pomocou SND_NKE, a slave potvrdí obdržanie správy pomocou CON_ACK. 3. SND_UD1 CON_ACK Master chce zmeniť rýchlosť baudov na slave. SND_UD1 je poslané a slave prijíma CON_ACK. Rýchlosť baudov sa nebude meniť, pokiaľ CON_ACK nebola poslaná. Aktuálne táto funkcia nie je potrebná v rev.c1 a v neskoršej verzii, slave má zabudovanú automatickú detekciu rýchlosti baudov avšak je to realizované v slave. 14

15 15

16 16

17 VIF : Informačné pole hodnôt CODING: - Kódovanie kódovanie VIF dátového súboru THEME: predmet záznamu UNIT : jednotka žiadaná jednotka SIZE: veľkosť jednotka prijatá v VIF FACTOR : koeficient, ktorým sú hodnoty softwaru násobené, aby vyhovovali žiadaným jednotkám. Ak jednotky násobené 10, 100 alebo 1000 x, polia Info a Prog.no. budú zmenené, viď nasledujúcu stranu. DIF: Informačné pole dát 17

18 Záhlavie dát: * 04H sa používa keď sú dáta získané z merača v prívode ** 0CH sa používa keď sú dáta získané z merača v spiatočke Kód chyby : 80H Chyba počas posledného zhromažďovania dát merača tepla, dáta sú nesprávne alebo staré. Kód chyby : 40H Chyba v prog._no., napr. číslo neznáme. T.j. dáta neboli správne zakódované. Fyzikálne vlastnosti : Bus nezávislý od polarity Dynamická impedancia = 35 Ω Galvanická izolácia dátových vodičov od zeme Kontrola skratu Prenosná rýchlosť baudov Max. odpor v kábli = 90 Ω/180 nf na pár Pripojenie 230 V AC Spotreba prúdu : 10mA + 1,5 ma na slave 18