Instalace komunikační sběrnice M-Bus, 2. část - Převodníky
Tento článek navazuje na předchozí část Instalace komunikační sběrnice M-Bus. V dokončení nás čeká několik tipů pro práci s komunikačními převodníky, kterými je sběrnice M-Bus propojována s PLC nebo PC s vizualizací, a taktéž tipy pro zapojení pulsních převodníků.
Převodníky
Sběrnice končí (nebo začíná... podle úhlu pohledu) převodníkem M-Bus na jiné rozhraní, nejčastěji sériovou linku RS232, objevuje se i Ethernet. Zde si již musíme uvědomit, jak je nutné používat správnou terminologii, protože za převodníkem se již nejedná o fyzickou vrstvu M-Bus (tedy napěťové a proudové poměry na vodičích), ale „pouze“ o protokol M-Bus (tedy způsob kódování logických signálů, výstavbu komunikačního telegramu, adresování, význam jednotlivých proměnných atd.). Říkáme, že mezi převodníkem a dalším členem, např. počítačem nebo podstanicí – automatem PLC, je tedy například rozhraní RS232 s protokolem M-Bus.
Existují i zajímavé přístroje, jako elektroměr Schrack MGDIZ205, které komunikují protokolem M-Bus na rozhraní RS485. Pro projektování sběrnice tedy platí pravidla týkající se sběrnice RS485 (liniová topologie, ukončení, kroucené vodiče atd.), zatímco z hlediska protokolu se používají klasické M-Busové drivery. Práce s těmito měřiči je jednodušší, protože odpadá převodník M-Bus na RS232 nebo RS485 – procesní stanice bývají linkou RS485 již vybaveny, ale tyto měřiče pochopitelně nelze propojit s klasickou M-Busovou sběrnicí, a proto je nutné použít jiný komunikační port PLC.
Viděli jsme, že různé převodníky mají různě výkonné napájecí obvody a tedy mohou obsloužit různý počet měřičů na sběrnici. Je vhodné zde mít rezervu alespoň 15...20 %, jednak z důvodů pozdějšího rozšiřování, jednak pro vyloučení problémů s přetížením: není dobré se již při projektování pohybovat na hranici zatížitelnosti převodníku.
Čtěte také první část Instalace komunikační sběrnice M-Bus
Další významnou vlastností převodníku je galvanické oddělení M-Busu od ostatních obvodů. Správně by M-Bus měl být „ve vzduchu“, tedy galvanicky oddělen od všech ostatních obvodů, jako jsou napájecí napětí, kostra a zem rozhraní RS232. Pokud tomu tak není, může dojít při chybném zapojení nebo problémech v poli (spojení sběrnice se zemí) k poškození některého z přístrojů na straně RS232. U převodníků pro malý počet měřičů, které budou pravděpodobně ve stejné místnosti a nedaleko rozvaděče, galvanické oddělení ovšem kritické není. V několika případech se ukázal jako kritický prvek notebook, jehož kostra (a tím i kostra konektoru Cannon RS232) bývá propojena s ochranným (žlutozeleným) vodičem napájení v zásuvce. V okamžiku připojení M-Busového převodníku k notebooku pak došlo ke zkratu. Proto se u galvanicky neoddělených převodníků stalo dobrým zvykem nastavovat sběrnici při provozu notebooku na baterie.
Podívejme se nyní na několik typů převodníků dodávaných českými firmami a na některé jejich vlastnosti:
| Typ | Výrobce / distributor | Max. počet měřičů | Galvanické oddělení | Rozhraní |
|---|---|---|---|---|
| M-Bus 810 | PiiGAB / PaPouch | 5, 20, 60 (podle typu) | ne | Ethernet |
| DM-MB2ET/A | AMiT | 3 | ne | Ethernet |
| AD01 | Westermo / FCC PS | 120 | ano | RS232 |
| SLC-31 | Elsaco | 20 | ano | RS232 |
| M095, M096 | Domat | 25, 60 | ano | RS232 |
| IMP5001L | SV-Tech | 250 | ano | RS232 |
| M007 | Domat | 10 | ano | Ethernet |
| HWg-PWR | HW Group | 3 | ano | Ethernet |
Poslední dvě zařízení nejsou vlastně jen M-Busové převodníky, ale komunikátory, které aktivně odesílají vyčtená data přes Internet na zvláštní servery k dalšímu zpracování (o komunikátoru M007 podrobněji také zde). Na rozhraní Ethernet tedy již nenajdeme protokol M-Bus, ale nejspíše HTTP. Popis funkce komunikátorů je nad rámec tohoto textu, jisté však je, že takové „chytré převodníky“, umožňující kromě odečtů energií ještě snímání několika teplot či provozních stavů, jsou skvělým řešením pro dálkový odečet hodnot z většího množství vzdálených lokací (pobočky obchodních řetězců, IT aplikace, instalace průmyslových technologií u zákazníků atd.).
Přehled je jen stručný, zájemce najde podrobnosti v katalogových listech jednotlivých produktů. Mezi typy jsou rozdíly, které se projeví i na ceně, např. AD01 má napájení 230 V, dvě sériová rozhraní, funkce M-Bus repeateru a opravdu extrémní odolnost vůči rušení, M095 a M096 používají digitální detekci úrovní proudu odpovědí a tak bez problémů čtou i měřiče, které ne zcela vyhovují normě atd.
U převodníků s rozhraním Ethernet je protokol M-Bus buď transportován přímo v TCP paketu, nebo zapouzdřen do proprietárního protokolu (APE u DM-MB2ET/A), případně se na straně PC využívá tzv. virtuální sériový port, což je software, který emuluje klasickou sériovou linku (COM port) a přenáší do ní data z převodníku, takže vizualizační nebo odečtový program komunikuje s tímto virtuálním portem stejně, jako kdyby byl M-Bus připojen přes převodník RS232 přímo do portu počítače. Toto řešení má výhodu větší flexibility – po IP síti se lze dostat třeba na druhý konec světa, ovšem je třeba dát pozor na možné zpoždění paketů v síti, ke kterému na přímých sériových linkách nedochází a na které nemusí být driver odečtového programu připraven. Zvláště špatný nápad je pokoušet se zakomunikovat M-Busové převodníky po síti přes GPRS routery, protože mobilní datové přenosy se vyznačují právě vysokou latencí (až v řádu sekund), která může komunikaci zcela znemožnit. Pomáhá přechod na jiný protokol, který je vhodný pro přenos po sítích, nebo úprava komunikačního driveru (ne vždy možná). Zde je tedy nutné nechat si uvažované řešení potvrdit nejen dodavatelem převodníku, ale i odečtového programu.
Pulsní převodníky
V případě, že měřič jednoznačně nemá přímo rozhraní M-Bus, ale pulsní výstup, na němž se objevují impulsy, jejichž počet je úměrný měřené energii, je možné použít převodníky pulsů na M-Bus. Tyto převodníky (Relay PadPuls, Siemens AEW 310.2 a další) mívají nastavitelnou konstantu, tedy kolik a jakých jednotek jeden impuls představuje – např. 10 litrů / imp., takže na M-Busu již čteme fyzikálně správnou hodnotu. Opět je třeba ověřit,
- zda typ impulsního vstupu odpovídá výstupu měřiče: měřiče mívají kontakt jazýčkového relé, otevřený kolektor nebo tzv. S0 výstup (kontakt ošetřený dvěma odpory, takže v klidovém stavu naměříme větší impedanci a impuls znamená krátkodobé snížení impedance),
- zda maximální frekvenci pulsů je převodník schopen zpracovat, aby nedocházelo ke čtení zkreslených hodnot,
- zda u otevřeného kolektoru je napětí na svorkách převodníku dostatečně vysoké, aby dokázalo tranzistor otevřít (tranzistory bývají chráněny odpory, které spolu s vnitřním odporem převodníku působí jako dělič napětí).
Pulsní převodníky se na straně M-Busu adresují podobně jako samotné měřiče. Jen dejme pozor u převodníku s více impulsními vstupy, ty se někdy na sběrnici chovají jako dva nezávislé měřiče se dvěma po sobě jdoucími adresami (nastavuje se jen nižší z nich). Zde by se nám mohlo stát, že sběrnici osadíme příliš velkým počtem převodníků a nebude možné všem přiřadit unikátní primární adresy. Přímé připojení impulsních měřičů na sběrnici pochopitelně není možné.
Příklad: Pulsní elektroměry na M-Busu
Na jedné zahraniční akci dodávala elektroměry firma instalující silnoproud. Na stavbu byly dodány přístroje s pulsním i M-Busovým výstupem a montéři připojili všechny místo svorek M-Bus paralelně na převodník M-Bus všechny pulsní výstupy. Když pak měřiče vysílaly impulsy a tedy krátkodobě zkratovaly sběrnici, na převodníku blikala alarmová LED dioda signalizující zkrat – ale montéři hlásili „zapojené to máme dobře, vždyť to komunikuje, na převodníku i na měřičích vám to bliká!“. Pomohlo přepojení na správné M-Busové svorky.
Závěrem
Bez fungujícího systému dálkového měření bychom si nedovedli představit žádnou teplárenskou síť, větší komplex nájemních bytů nebo obchodní středisko či kancelářskou budovu s desítkami nájemců. U rozsáhlejších systémů (např. obytný komplex Na Slupi v Praze, kde je na několika sběrnicích celkem přes 1200 měřičů a déledobá pravděpodobnost poruchy alespoň jednoho měřiče z tohoto počtu již limituje k 1) je sběrnicový systém nutnou podmínkou ke spravedlivému rozúčtovávání nákladů – není možné čekat, až se na chybu přijde při pravidelných ručních odečtech. Jen pokud je síť správně naprojektovaná, řádně uvedená do chodu a pravidelně diagnostikovaná a spravovaná, může fungovat k plné spokojenosti správce i odběratelů energií.
Domat Control System s.r.o. patří k evropské špičce dodavatelů řídicích systémů a regulací pro inteligentní budovy, průmysl a energetiku. Cílem této ryze české společnosti je vyvíjet, vyrábět a dodávat řídící systémy v mezinárodním měřítku.
