有線傳輸方式

第四期：M-Bus總線

在之前的文章中小編介紹了其他幾種常用的有線傳輸通信方式。

M-Bus總線概述

M-Bus（Meter Bus）即儀表總線，M-Bus總線開(kāi)發(fā)的目的是用于滿足網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)和遠(yuǎn)程抄表的需要。M-Bus總線是Paderborn大學(xué)的Dr．Horst Ziegler與TI公司的Deutschland GmbH和Techem GmbH共同提出的，專門(mén)用于公共事業(yè)儀表的總線結(jié)構(gòu)，全稱為Meter-Bus，簡(jiǎn)稱M-Bus。

在OSI的七層網(wǎng)絡(luò)模型中，M-Bus只對(duì)物理層、鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層、應(yīng)用層進(jìn)行了功能定義，由于在ISO-OSI參考模型中不允許上一層次改變?nèi)绮ㄌ芈?、地址等參?shù)，因此在七層模型之外M-Bus定義了一個(gè)管理層，可以不遵守OSI模型對(duì)任一層次進(jìn)行管理。

M-Bus具有布線簡(jiǎn)單、拓?fù)錈o(wú)關(guān)、抗干擾強(qiáng)等特點(diǎn)，在非電力儀表中的適用性明顯優(yōu)于RS485、Lonwork等傳輸方式，已在建筑物和工業(yè)能源消耗數(shù)據(jù)采集等方面得到廣泛應(yīng)用。

M-Bus系統(tǒng)采用半雙工異步通訊，傳輸速率300~9600bps，傳輸距離較遠(yuǎn)，總線連接方式采用總線型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，可以在幾公里的距離上連接幾百個(gè)從設(shè)備。M-Bus是一個(gè)層次化的系統(tǒng)，由一個(gè)主設(shè)備、若干從設(shè)備和一對(duì)連接線纜組成，所有從設(shè)備并行連接在總線上，由主設(shè)備控制總線上的所有串行通信進(jìn)程。典型的M-Bus總線框架，如下圖所示，其中Master表示M-Bus總線控制器，Slave代表掛在總線上的儀表設(shè)備，也就是主從應(yīng)答模式。

M-Bus總線特點(diǎn)

（1）兩線制總線，沒(méi)有正負(fù)極之分，施工簡(jiǎn)單；

（2）采用獨(dú)特的電平特征傳輸數(shù)字信號(hào)，抗干擾能力強(qiáng)，傳輸距離長(zhǎng)；

（3）可以選擇總線供電，降低維護(hù)成本；

（4）總線型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，擴(kuò)展方便，組網(wǎng)成本低；

（5）任一從站的故障不影響整個(gè)總線的功能；

（6）專門(mén)設(shè)計(jì)的報(bào)文格式，滿足能耗計(jì)量?jī)x表聯(lián)網(wǎng)和遠(yuǎn)程讀數(shù)的需要。

M-Bus總線工作原理

M-Bus兩線電纜通常采用標(biāo)準(zhǔn)雙絞線，沒(méi)有正負(fù)極之分。布線無(wú)拓?fù)湟螅偩€自供電，具有抗干擾能力強(qiáng)、中繼級(jí)數(shù)多、帶終端級(jí)數(shù)多等優(yōu)勢(shì)，是目前自動(dòng)抄表系統(tǒng)應(yīng)用的最好的總線標(biāo)準(zhǔn)之一。

M-Bus物理層碼流傳輸具有獨(dú)特的電平特征。主設(shè)備到從設(shè)備的碼流傳遞通過(guò)電平的偏移實(shí)現(xiàn)，從設(shè)備到主設(shè)備的碼流傳遞則通過(guò)調(diào)制從設(shè)備消耗的電流來(lái)實(shí)現(xiàn)。定義邏輯“1”為MARK，邏輯“0”為SPACE。

M-Bus主設(shè)備向從設(shè)備發(fā)送邏輯“1”（MARK）時(shí)，總線電壓為Vmark（≤42V），發(fā)送邏輯“0”（SPACE）時(shí)，電壓下降10V以上，降到Vspace（≥12V）；從站向主站發(fā)送邏輯“1”時(shí)，從站所取電流為Imark（≤1.5mA），發(fā)送邏輯“0”時(shí)，從站的M-Bus接口會(huì)在Imark上加上脈沖電流11-20mA，形成Ispace。

主設(shè)備通過(guò)檢測(cè)總線上是否出現(xiàn)11-20mA脈沖電流確定接收“0”還是“1”；從設(shè)備接收數(shù)據(jù)時(shí)，由于總線絕對(duì)電壓會(huì)隨著距離和總線電流變化而變化，故通過(guò)檢測(cè)總線電壓與動(dòng)態(tài)參考電壓是否相差10V以上來(lái)確定接收“0”還是“1”。因此M-Bus在任何時(shí)候的數(shù)據(jù)傳輸都是單向傳輸，從主設(shè)備到從設(shè)備或自從設(shè)備到主設(shè)備，這種通信方式不僅實(shí)現(xiàn)了對(duì)從設(shè)備的遠(yuǎn)程供電同時(shí)還獲得較強(qiáng)的抗干擾能力，能抵抗外部干擾。

M-Bus協(xié)議規(guī)定總線處于空閑狀態(tài)是用邏輯“1”表示，即總線電壓維持在Vmark，而每個(gè)從站取電流Imark≈1.5mA，即兩線制總線上的總電流等于Imark*從站總數(shù)。這樣無(wú)論總線處于空閑狀態(tài)還是數(shù)據(jù)傳輸狀態(tài)，總線電壓不低于Vspace，每個(gè)從站獲取電流不小于Imark，這個(gè)電流就可用作從站供電電源。在M-Bus的正常運(yùn)行狀態(tài)下，總線可以持續(xù)不斷地既傳輸信號(hào)又提供電源，使終端儀表所用電池成為備用電源，減少了儀表定期維護(hù)、更換電池等工作，儀表的安裝位置也可以比較隨意。

M-Bus總線廣泛應(yīng)用于各類控制器、集中器等設(shè)備裝置中，便于控制系統(tǒng)收集相關(guān)儀表的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，然后再通過(guò)各類通信方式將數(shù)據(jù)傳送至服務(wù)器做分析處理，這樣就可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集、巡檢和監(jiān)控等功能。M-Bus總線被廣泛應(yīng)用于三表集抄、智能家庭控制網(wǎng)絡(luò)、消防報(bào)警及聯(lián)動(dòng)網(wǎng)絡(luò)、小區(qū)智能化控制網(wǎng)絡(luò)、中央空調(diào)控制系統(tǒng)領(lǐng)域中。

審核編輯：湯梓紅