Aktuální vydání

celé číslo

03

2021

Digitální transformace, chytrá výroba, digitální dvojčata

Komunikační sítě, IIoT, kybernetická bezpečnost

celé číslo

Sběrnice M-Bus

číslo 11/2002

Sběrnice M-Bus

Obr. 1.

M-Bus je velmi často používanou sběrnicí v aplikacích dálkového měření a sběru dat. Rozhraním M-Bus jsou v současné době již standardně vybavovány měřiče odebraného tepla, vodoměry a jiná měřidla odebraného média či energie. Rozšíření sběrnice M-Bus napomohla její snadná instalace – postačí dva vodiče, po kterých je přístroj většinou i napájen. Následující příspěvek pojednává o základních vlastnostech této sběrnice.

Základní vlastnosti sběrnice M-Bus
Sběrnice M-Bus je popsána několika doporučeními. Na obr. 1 je ukázána struktura modelu ISO/OSI, kterou sběrnici M-Bus přiřadili jeho autoři. Některé vrstvy nejsou využity, naopak je přidána správcovská vrstva (management level), která umožňuje realizovat správu nižších vrstev, např. změnu komunikační rychlosti.

Obr. 2.

V praxi je pro návrh, instalaci a servis sběrnice M-Bus nejdůležitější znát alespoň základní charakteristiky jednotlivých vrstev.

Fyzická vrstva M-Busu pracuje zajímavým způsobem. Jak již bylo řečeno, využívá dvouvodičové vedení, které slouží i k napájení. Podřízení účastníci (slave) se na tuto dvouvodičovou sběrnici připojují paralelně (obr. 4). Ke komunikaci z nadřízené jednotky (master) do jednotek slave je využita modulace napětí na sběrnici. Používá se dvojúrovňová amplitudová modulace, ve které logická jednička odpovídá jmenovitému napětí 36 V na sběrnici a při vysílání logické nuly snižuje nadřízená jednotka napětí na sběrnici o 12 V. Zbytkové napětí 24 V na sběrnici vždy zůstává, protože sběrnice slouží i k napájení podřízených jednotek. Podřízené jednotky používají k vyslání odpovědi modulaci procházejícího napájecího proudu. Logická nula je reprezentována aktuálním procházejícím proudem, při vysílání logické jedničky zvyšuje jednotka slave svůj napájecí proud o 11 až 22 mA (obr. 3).

Obr. 3.

Linková vrstva využívá asynchronní sériový přenos. Standardizováno je osmibitové slovo s lichou paritou a jedním stopbitem. Provoz na sběrnici tedy lze velmi jednoduše monitorovat pomocí převodníku M-Bus/RS-232 a běžného terminálového programu. M-Bus používá několik druhů telegramů s pevně stanovenou strukturou, které si vyměňuje master sítě s podřízenými jednotkami slave. Spolu s primární adresací a možností dělit adresový prostor na zóny je tak linkovou a aplikační vrstvou definován poměrně komplikovaný systém, který si naneštěstí někteří výrobci jednotek pro M-Bus různě zjednodušují a způsobují tak nečekané nekompatibility.

Rozšířená adresace sekundární adresou, která může být tvořena např. výrobním číslem jednotky, se v praxi téměř nepoužívá. Nevyužívají se ani možnosti správcovské vrstvy, která by měla umožnit např. komunikovat s každou jednotkou různou komunikační rychlostí.

Obr. 4.

Již z těchto základních údajů je zřejmé, že konstrukce komunikačních jednotek pro M-Bus není úplně triviální. Poměrně rozšířené jsou převodníky M-Bus/RS-232 a opakovače (repeater) pracující na fyzické vrstvě M-Busu. Komunikační jednotky, které umějí pracovat i na vyšších vrstvách, jsou již vzácnější. Příkladem může být adaptér sběrnice M-Bus Westermo AD-01, který kromě funkce převodníku a opakovače může pracovat jako zónový řadič. Znamená to, že má v M-Busu vlastní adresu a umí přijímat příkazy např. pro připojení a odpojení svěřené zóny od sběrnice. Schopnost pracovat na vyšší vrstvě může zužitkovat i ve funkci převodníku, např. k dálkovému hlášení nestandardních stavů sběrnice (podpětí, zkrat). Umí pracovat i ve správcovské vrstvě, umožňuje přizpůsobení komunikační rychlosti jednotkám na sběrnici (autobaud). Příklad aplikace sběrnice M-Bus, která využívá komunikační prvky k vytvoření poměrně komplikované topologie, rozdělené do tří zón s moduly AD-01 ve funkci zónových řadičů, ukazuje obr. 2.

Ing. Otto Havle, CSc.,
FCC Průmyslové systémy

Inzerce zpět