485总线与M-bus总线技术比较

目前工控中采用较多多的通讯方式仍然以485总线为主,这使得原本为工业自动化数据采集而设计的少结点(一般不多于100点)、短距离(一般数百米)、可规范布线的485总线通讯在多结点(以千、万计)、长距离(数千米)、任意分布的布线方式的通讯中难以可靠应用,即使目前在工业自动化应用领域中,多结点、远距离的数据通讯也早以采用了PRFBUS、CAN、HART、FF等通讯方式。在欧洲,户用仪表的通讯方式以M-BUS为主,它可以解决多结点、长距离的通讯问题。

目前国内诸多大型水、电、气、热表企业已采用或拟采用MBUS总线通讯技术。

技术概述

M-BUS是一种低成本的一点对多点的总线通讯系统,具有通讯设备容量大(500点),通讯速率高(9600bps),成本低,设计简单,布线简便(无极性可任意分支,普通双绞线),抗干扰能力强,并总线可提供高达500mA电源的特点。系统具有自动登录功能,此功能可完成设备的自动登录、结点中断报警等双向可中断的先进的通讯功能。总线隔离设备具有总线故障隔离性能,保证部分总线故障时其它部分正常通讯。以该芯片为核心构成的总线通讯系统可广泛应用于三表集抄、智能家庭控制网络、消防报警及联动网络、小区智能化控制网络、中央空调控制系统等。

系统由来

近年来,随着各种电子设备的发展,越来越需要进行低端电子设备的低成本联网管理。虽然各种高速通讯网络迅速发展并得以应用,但对于低端设备,其接口显然复杂而昂贵,过去多年来,485技术主着导这一技术的应用,但已经不能满足大容量集中抄表网络的需要,在应用过程中存在以下问题:

1. 485的通讯设备容量少,理论上最多容许接入量不超过128个设备,这显然不适用以楼宇为结点的多用户容量要求。

2. 485的通讯速率低,并且其速率与通讯距离有直接关系,当达到数百米以上通讯距离时,其可靠通讯速率1200bps,这使得大量结点的抄表速度非常低。

3. 非隔离方式不能应用与长距离户外通讯,隔离方式需要隔离电源,成本较高。

4. 485方式不能给下接设备供电,设备需要单独解决供电问题。

5. 485芯片功耗较大,静态功耗达到2-3mA,工作电流(发送)达到20mA,这增加了线路电压降,不利于远程布线。

6. 长距离通讯时485芯片容易损坏。

7. 以485构成的网络只能以串行布线,不能构成星形等任意分支,而串行布线对于小区的实际布线设计及施工造成很大难度,不遵循串行布线规则又将大大降低通讯的稳定性。

8. 由于485自身的电性能决定了其在实际工程应用中稳定性较差,并且多节点、长距离的调试需要对线路进行阻抗匹配等调试工作,大量安装时调试工作复杂。

M-BUS总线通讯方式克服了以上所有缺点,同时具有的总线供电模式特别适应于居民煤气、水、电、热表集中抄收,中断报警并自动上传功能又很适用于实时性要求高的应用,如消防报警系统,家庭智能化控制总线等。

M-BUS总线通讯设备及系统构成

A:结点通讯设备:智能电表、水表、煤气表、热量表、家庭自动化设备终端、火灾报警、联动设备、手动报警按钮、网络显示器、网络仪表设备、控制设备、温度探测器、温度控制器等。

B:总线隔离(保护)器:当其所在分支发生短路时,自动断开其分支,使其他设备正常通讯。

工作电流:0.1mA;总线故障时电流:15mA;工作保护电流可根据需要在0.5A,0.1A,.2A,0.5A,1.0A之间设置(可恢复保险丝)。

隔离中继器:当通讯距离超过2km时,可使用该设备再延长2km。

本设备需要现场供电,工作电流0.5mA。

集中控制器:向上连接计算机(或手持式抄表设备),向下连接C-MBUS总线的控制设备,内部有以CMT100为核心的电源控制器、232/485与M-BUS之间的通讯转换器等电路。

M-BUS型总线系统特点

1. 高速稳定的通讯速率,在4.8kb/s的通讯速率时可达到2.4Km的可靠通讯距离;

2. 在4.8kb/s、2.4Km的可靠通讯距离时,可有多达500个接点的容量;

3. 允许串型、星型、交叉等任意接线分支的布线方式;

4. 极低的静态功耗,低达200uA;

5. 使用普通双绞线,无极性二线制安装接线;

6. 隔离通讯设备可保证在遭雷击时可靠工作,

7. 恒流的电流环通讯方式,抗干扰性强;

8. 具有设备自动登录等功能,可容纳多种设备,预留多种通讯协议,扩展方便;

9. 通过总线可向从设备提供200mA电流;

附录:RS485、M-BUS性能对比

比较项目
RS485(75LBC184)
M-BUS (TI721)
通讯距离(m)
1200
1000
通讯电平
差分电压
下行12V电压
上行电流环
总线最高电压
5V
24V
最长距离适用通讯速率
2400
4800
接线方法
四线(含电源)
二线(可供电)
是否具有极性
极性
无极性
布线方式
串连
任意分支
线缆要求
屏蔽双绞线
普通RV1.5双绞线
是否能给结点设备供电
能,但功率小
供电电流
不能提供
<0.65mA
芯片静态电流损耗
2.4mA
0.8 mA
负载能力
<128
<256
总线隔离装置
有,复杂
配套的集中控制器
简单
复杂
电磁兼容性
结点中断上传功能
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