在歐洲,戶用儀表的通訊方式以M-BUS為主,它可以解決多結點、長距離的通訊問題.
目前國內諸多大型水、電、氣、熱表企業已采用或擬采用MBUS總線通訊技術。
附錄:RS485、M-BUS性能對比 |
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C-M-BUS
美國優倍電氣股份公司的IC芯片技術,推出C-MBUS總線通訊方式及其專用芯片CMT001、CMT100,該芯片經多年的應用實踐證明,其成本低、穩定性好、應用技術層面低,它不僅具備了485及MBUS總線所有的優點,又有其獨特性能,十分適于在三表集中抄表以及需要二線制、總線供電的通訊系統中應用推廣。
目前國內諸多大型水、電、氣、熱表及樓宇自動化等企業已采用或擬采用C-MBUS總線通訊技術。
技術概述:
C-M-BUS是一種低成本的、一點對多點的總線通訊系統,具有通訊設備容量大(400點),通訊速率高(9600bps),成本低,設計簡單,布線簡便(無極性可任意分支,普通雙絞線),抗干擾能力強,并總線可提供高達500mA電源的特點。系統具有自動登錄功能,此功能可完成設備的自動登錄、結點中斷報警等雙向可中斷的先進的通訊功能。總線隔離設備具有總線故障隔離性能,保證部分總線故障時其它部分正常通訊。以該芯片為核心構成的總線通訊系統可廣泛應用于三表集抄、智能家庭控制網絡、消防報警及聯動網絡、小區智能化控制網絡、中央空調控制系統等。
美國TI公司的MBUS、美國優倍公司的C-MBUS總線通訊方式解決了RS485所有缺點,同時具有的總線供電模式,特別適應于居民煤氣、水、電、熱表集中抄收,其中斷報警并自動上傳功能又很適用于實時性要求高的應用,如消防報警系統,家庭智能化控制總線等,而C-M-BUS總線又比M-BUS具有更高的結點容量,更遠的通訊距離,更低的功耗,并C-MBUS可過總線可為設備提供更大的供電電流。
系統應用:
一. C-MBUS總線通訊設備及系統構成
A:結點通訊設備:智能電表、水表、煤氣表、熱量表、家庭自動化設備終端、火災報警、聯動設備、手動報警按鈕、網絡顯示器、網絡儀表設備、控制設備、溫度探測器、溫度控制器等。
B:總線隔離(保護)器:當其所在分支發生短路時,自動斷開其分支,使其他設備正常通訊。
工作電流<0.1mA;總線故障時電流<15mA;工作保護電流可根據需要在0.5A,0.1A,0.2A,0.5A,1.0A之間設置(可恢復保險絲)。
隔離中繼器:當通訊距離超過2km時,可使用該設備再延長2km。
本設備需要現場供電,工作電流0.5mA。
集中控制器:向上連接計算機(或手持式抄表設備),向下連接C-MBUS總線的控制設備,內部有以CMT100為核心的電源控制器、232/485與C-M-BUS之間的通訊轉換器等電路。
二. C-M-BUS型總線系統特點
1. 高速穩定的通訊速率,在4.8kb/s 的通訊速率時可達到2.4Km的可靠通訊距離;
2. 在4.8kb/s、2.4Km的可靠通訊距離時,可有多達400個接點的容量;
3.通過C-MBUS總線可向末端設備提供4mA工作電流;
4.允許串型、星型、交叉等任意接線分支的布線方式;
5. 極低的靜態功耗,低于180uA,典型值為150uA;
6. 使用普通雙絞線,無極性二線制安裝接線;
7. 通過隔離設備可保證在遭雷擊時可靠工作,
8. 恒流的電流環通訊方式,抗干擾性強;
9. 具有設備自動登錄等功能,可容納多種設備,預留多種通訊協議,擴展方便;
10.通過總線可向從設備提供500mA電流;
11.同時提供配套的主站專用集中控制芯片CMT100,可與計算機232、485等接口連接,系統兼容性及擴展性好;
12.芯片成本低。
三. CMT001設備數字通訊芯片
CMT001芯片是C-M-BUS設備端通訊專用集成電路,完成數字通訊的調制解調功能。總線信號直接輸入芯片,芯片RXD、TXD信號可直接輸入單片機或通過光耦與單片機連接,輸出12~35V、100mA電源及5V±5%、4mA電源。
總線接口:
BUS1、BUS2為總線接口,對于建筑內部布線,在兩線上串接一只4.7Ω電阻作總線輸入保護即可,對于建筑外部連線,須在入口處并接一600W 30V瞬態抑制管以抑制雷電等瞬間沖擊。
5V電源接口:
3-GND、5-輸出+5V,輸出電壓5V±5%,可提供4mA以下電流輸出供設備使用,電容C1容值=Iout(mA)×100uF。
20V電源接口:
3-GND、8-+VCC,輸出電壓隨總線設計電壓決定,對24V總線供電系統,該電壓平均20V,輸出電流 Iout<100mA(平均<2mA)。當需要超過4mA輸出電流時,電容C1容值=Iout(mA)×100uF。
串行發送:
4-TXD,可直接與CPU的TXD管腳連接,注意需要加上拉10k電阻于CPU電源,若采用隔離方式,見下圖。
串行接收:
7-RXD,可直接與CPU的RXD管腳連接,若采用隔離方式,見下圖。
下圖是使用電池與總線雙供電的儀表供電電路,該芯片在總線不工作時通過RXD、TXD及+3V泄漏電流<1uA。
注:我公司已經完成了這種非隔離供電儀表的設計與測試,在非隔離狀態下儀表可耐受4KV浪涌試驗而保證系統工作穩定可靠。
主要技術指標:
總線電壓:>12V、<35V;最末端電壓需不低于12V
工作電流:<0.15mA(無輸出電流);
5V電源輸出:5V±5%、<4mA;
20V電源輸出:(總線電壓-3 V)、<100mA,平均<2mA;
總線接收速率:≤4.8kbps;(確保2000m,400結點)
總線發送速率:≤4.8kbps;(確保2000m,400結點)
封裝:SO-8。
四. CMT100中心數字通訊芯片
CMT100芯片是C-M-BUS中心通訊專用集成電路,完成數字通訊的調制解調功能。考慮到主機電路復雜,為增加主機抗干擾能力,控制器應將總線驅動與單片機系統隔離,TXD、RXD、收發控制經光耦直接輸入芯片,系統使用12V~30V電源(根據通訊距離,設備用電狀況決定)。
基本原理:
收發控制:
1-RT/CON,低電平發送,高電平接收,如節點需要使用總線電源,不通訊時應處于發送狀態。
串行接收:
2-RXD,總線接收信號輸出,TTL電平,可直接驅動光耦。
串行發送:
3-TXD,總線發送信號輸入,TTL電平,可直接由光耦驅動
總線故障信號:
4-BAD,總線故障信號輸出,TTL電平,可直接驅動光耦。
總線發送低電平驅動:
5-BUSL,直接驅動總線下拉三極管。
電源接口:
6-GND、14-+VCC,輸入電壓12V~35V,工作電流<20mA,根據通訊距離及設備用電情況決定。
+7V電源輸出:
輸出+7V,<20mA電源供光耦驅動使用。
接收調制接口:
8-RC1,9-RC2,接收信號調制電容。
接收接口:
11-REVIN,接收信號總線輸入接口,直接連接總線。
總線發送高電平驅動:
12-BUSH,直接驅動總線上拉三極管。
總線故障輸入接口
13-BUSB,總線故障輸入端口。
主要技術指標:
電源電壓:>12V、<35V;
工作電流:<20mA;
7V電源輸出:7V±5%、<20mA;
總線接收速率:≤9.6kbps;
總線發送速率:≤9.6kbps;
封裝:SO-14。
C-M-BUS總線集抄配套設備
五. CMT-1總線隔離器:
隔離器安裝在總線的分支點,當分支總線發生短路時隔離器自動工作,斷開其下掛的分支,同時保證總線正常通訊。
主要技術指標:
耗電電流:正常<100uA,故障<15mA;
保護電流級別:50mA,100mA,200mA,500mA,1000mA;
內阻:4,2,1,0.5,0.2,0.1Ω;
六. C-M-BUS軟件協議:
C-M-BUS支持所有符合一點對多點的RS485通訊協議,但不支持設備到主機回碼時間超過300ms的長幀協議,這已適用于目前所有的三表抄表通訊協議。
利用結點回碼可同時發送的硬件特點,利用低電平中斷功能可完成設備的自動登錄功能及中斷報警功能。
七. 結束語
綜上所述,C-MBUS型總線是一種“1托n”型多功能總線通訊系統,具有統一標準接口、遵從統一通信協議等技術,通過專用設備可直接與RS232、RS485對接,該技術符合發展、提升技術管理水平之需求。這種新型通訊方式成本低,又可為低端儀表持續提供4mA以下電源,能滿足大部分輸入設備的電源需求,是一種長距離多從機的總線通訊系統,對水表、煤氣表、暖氣表提供電源的意義重大,總線提供500mA電源的特性可滿足三表應用中的閥控需求,適合應用于符合中國國情的預付費遠程閥控表的技術要求。