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M_BUS总线在远程抄表中的运用

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收稿日期:2005205229基金项目:山西省科技攻关项目

(20020822)作者简介:金坤善,(1978-),男,硕士,研究方向为智能控制及其应用。第27卷　第2期太原科技大学学报Vol.27　No.2

2006年4月JOURNALOFTAIYUANUNIVERSITYOFSCIENCEANDTECHNOLOGYApr.2006

文章编号:1673-2057(2006)02-0114-04

M2BUS总线在远程抄表中的运用

金坤善,刘立群,孙志毅

(太原科技大学电子信息工程学院,太原030024)

摘　要:介绍了一种基于M2BUS总线的小区集中抄表系统方案,重点讨论数据采集

服务器的设计和通讯原理。运用M2BUS组成的数据采集系统实现远程数据采集,系统

易于安装维护,是一种经济可靠可行的方案。 关键词:自动抄表;M2BUS总线;单片机

中图分类号:TP393102 文献标识码:A

目前主要有下列三种抄表方式(1)人工抄表、

(2)带阀门IC卡表、(3)总线制集中抄表系统。但

是方式(1)存在以下缺陷①抄表员需进入用户,若

家中无人,抄表员无法抄表;②个别违法人员冒充

抄表员进入用户家中,给住户安全带来隐患,这种

落后的抄表方式已逐步被淘汰。方式(2):用户必

须先交费再使用,解决了各公司收费难问题,但是

当阀门出现无法关闭的故障,用户将不会受到任何

限制。各公司无法对IC卡水表实施管理,大量安装

造成管理失控。方式(3):可以随时抄到用户表,操

作简单;成本比IC卡表低;可即时了解掌握用户用

量。然而过去485技术主导这一技术的应用,但已

经不能满足大容量集中抄表网络的需要,主要表现

在:485的通讯设备容量少;通讯速率低;不能应用

于长距离户外通讯,不能给下接设备供电,同时485

芯片功耗较大且只能以串行布线等缺点为管理部

门科学管理和调度带来不必要的麻烦。新的仪表

总线(M2BUS)通讯方式克服了以上所有缺点,特别适合于居民煤气、水、电集中抄收,中断报警并自动

上传。根据这种情况我们开发出基于M2BUS的抄

表系统。

1　系统的构成

整个系统由小区中继器、楼宇中继器和三表组

成,三表通过M2BUS总线集中到楼宇中继器,再经

过楼宇中继器传输到小区中继器,小区中继器可以

带256个楼宇中继器,楼宇中继器可以带250用户

表,满足目前所有智能小区抄表系统功能需求。

新型仪表总线(MeterBus)简称M2BUS,由德国

paderborm大学的Dr.HorstZiegler教授和TexasIn2

strument(TI)公司的Deutschland.GmbH和

Techem.GmbH共同开发的,新的仪表总线数据采

集系统具有以下特点:(1)可采用普通的双绞线电

缆连接,可采用任意总线拓扑结构(星形、树形等),

使系统布线施工简单、扩展灵活;(2)最大的总线长

度可以达到1km(波特率≤9600bps时);(3)系统

© 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net的每一个智能仪表具有唯一的地址码,方便管理;(4)双绞线同时完成数据通信并提供电源,为用户提供3中供电方式(远程供电,电池和远程供电,以

及运用光耦合后单一的电池供电);(5)系统可实

现(30029600)bps半双工异步通讯,通讯介质可采

用普通双绞线,且极性可互换,通过中继器扩大系

统的覆盖范围。

M2BUS系统有一个电平转换器如图1所示,提供RS2232或者RS2485接口,以实现总线与中心计算

机通信。该系统最多可以有连接250个用户表。

图1　电平转换接口电路图Fig.1Voltageswitchinterfacecircuit

2　系统的工作原理

美国德州仪器公司(TI)1999年初生产的M2

BUS专用收发器芯片TSS721A内部接口电路实现了智能仪表与总线之间的电平转换,通过光电耦合器等隔离器件与总线相连,总线为其供电,对从机

也不增加功率需求。其外形采用16脚双列直插封

装,整个数据发送功能集于一体。并具有以下特点

①满足国际EN143423标准;②具有动态电平识别

的接收逻辑;③通过电阻可调接收电流;④无极性

连接;⑤防掉电功能;⑥可提供3.3V稳压源;⑦支

持远程供电;⑧半双工波特率可达9600;⑨支持

UART协议;⑩从机可由总线或后备电池供电。芯片中8位拨段开关用来设置总线上各智能仪表地

址。智能仪表根据上位机发出的请求命令将数据

发送至上位机。在集中器上设置各采集模块的分

频系数、智能仪表的量纲和倍率。

2.1　接口电路的设计

我们采用TI公司生产的低功耗单片机

(MSP430/F448)作为微处理器,对零功耗传感器采集的脉冲进行累加计数并存储到缓存器,通过

TSS721A收发器和MBUS总线实现数据交换,为了确保工作的稳定性,微处理器和收发器之间实现光

耦隔离,使各回路有良好的电气特性如图2所示。

M2BUS总线与最远端TSS721A之间电阻的确定:R=(VBUS-24V)/(N31.5mA+20mA)其中VBUS:双绞线上的电压N:终端数量。

图2　数据采集硬件图Fig.2Datacapturehardwarecircuitry

2.2　通讯实现

通讯媒介可采用普通双绞线(一般采用多芯铜

线),其具有以下特点:总线极性可互换;可采用任

意总线拓扑结构(星形、树形等),使系统施工简单、

扩展灵活;总线工作不受任何从机接口或设备故障

的影响;并可以通过中继器扩大网络或系统的覆盖

范围;可为用户计量仪表提供两种供电方式(远程

供电和电池供电),即使停电也能保证系统正常工

作,这些优点有效的解决了在远程抄表的过程中因布线和供电难的问题。

21211　数据由主机向从机传输

TSS721A在此模式下采用总线电压调制传输数

据,总线电流保持恒定如图3所示。总线电压VBUS=MARK(标识值)是由从机管脚BUSL1和BUSL2之间电压差定义的。主机与从机间距离会影响该

电压差。为使接收与距离无关,将管脚SC上的动

态参考电平引入电压比较器TC3。连接在管脚SC

上的电容CSC的充电电流Ischarge和放电电流Iscdischarge511第27卷第2期 金坤善,等:M2BUS总线在远程抄表中的运用

© 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net是不同的,一般有如下关系:Iscdischarge=Ischarge/40这样使得有足够的时间来对电容CSC进行再充电。电

压比较器TC3检测来自主机的调制电压,并根据该电压VBUS=SPACE(空值)或MARK(标识值)来

开/关正端输出TX和反端输出TX1,以输出数据给

从机。

图3　主机向从机发送数据Fig.3Datatransmissionmastertoslave21212　数据由从机向主机传输

TSS721A在此模式下使用总线电流调制传输数据,而总线电压保持恒定如图4所示。芯片内电流

源电流Ics3调制总线电流,由主机检测调制电流。恒流源CS3受输入RX或RXI控制,也可通过外部电

阻RRIS调节。在调制过程中调制电路部分供电电流

IMS和电流源电流ICS3一起流入内部电路。

图4　从机向主机发送数据Fig.4Datatransmissionslavetomaster21213　通信方式

为了布线的方便我们采用异步串行半双工通

信,所选取的MSP430F448微处理器内部含有两个

USART模块即(USART0USART1)该模块内部包含

波特率部分、接受部分、发送部分以及接口部分。

波特率模块的时钟来源于内部时钟或外部输

入时钟,由SSEL1和SSEL0选择,以决定最终进入

模块的频率,时钟信号BRCLK送入一个15位的分

频器,通过一系列硬件控制,最终输出移出和移入

的两移位寄存器使用的移位时钟BITCLK信号波特

率的设置由分频因子N和所需的波特率(9600)来决定,数据的传送或接受主要是一个移位寄存器。

在接受时移位寄存器将接受来的数据流组合满一

个字节,就保存到接收缓存URXBUF;在发送时,发

送缓存UTXBUF内的数据将一位一位地送到发送

端口。

TSS721A有8位拨段开关用于设置总线上智能

仪表地址。上位机采用轮循寻址的方式与智能仪

表的微处理器MSP430F448通信,每次呼叫,只有总

线上智能仪表地址与主机呼叫地址相符时才可以

唤醒并给出应答帧,实现智能仪表的数据的远传。611 太原科技大学学报 2006年

© 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net3　结束语该系统在欧洲得到广泛推广和运用,实践表明其数据传输稳定可靠,调试维护方便,性价比高。

具有很好的扩展性,在国内具有广阔的运用前景,是构成居民小区综合信息管理系统较佳选择。

参考文献:

[1]　魏小龙.MSP430单片机接口技术及系统设计实例[M].北京:北京航空航天大学出版社,2002.[2]　TSS721AMETER2BUSTRANSCEIVERSLAS2222April[EB/OL].2005211207.http//www.m2bus2com/files/pcn9051PDR.[3]　TEXASInstruments.TheM2BUS.ADocumentationversion4.8[EB/OL].[2005212220].http://www.m2bus.com.[4]　TheM2BUS1AnOverview,SLAS222[EB/OL].[2005212220].http://www.m2bus.com.[5]　EuropeanStandardEn143423,1997,(M2BUS)forheatmeters[s].

AutomaticRemoteMeterReadingSystemBasedonM2BUS

JINKun2shan,LIULi2qun,SUNZhi2yi

(CollegeofElectronicInformationEngineering,TaiyuanUniversityofScienceandTechnology,Taiyuan030024,China)

Abstract:ThepaperintroducesonekindofschemeintheautomaticremotemeterreadingsystembasedonM2Bus

inlivingarea,discussesemphaticallyonthedesignandapplicationofservercollectingdataformeters.Thissystem

iseasytobeconnectedandmaintainedwithflexibleabilityoffunctiondevelopment.Itscentralcomputersoftware

cannotonlybesuitabletolong2distancedataprocessingtowater,electricity,gasandsoon,butalsoeconomical,

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热量表CJ128通讯协议

热量表CJ128通讯协议

1超声波热量表CJ128通讯协议 第一章 通讯协议 1、通讯协议： z M_BUS通讯采用欧洲EN13757 M-BUS总线标准; z 协议采用建设部CJ/T 188-2004《户用计量仪表数据传输技术条件》标准; 2、按抄表方式分为以下三种形式 2.1 红外抄表功能 红外抄表－采用红外接收发送管，进行近距离通讯 介绍： z USB红外读表器－自制 z 需要安装驱动 z USB红外读表器上有发射管（白），接收管（黑） z 热量表上有接收管（黑），发射管（白） z 两者发射对应接收在2厘米距离内抄表 z 采用专用软件 2.2 485抄表功能 RS485抄表－利用RS485通讯硬件进行的4线制较远距离的串行通讯； 介绍： z 232转485接口－可以买到 z 总线4根电线－A、B、地、电源7-12V z 热量表上有4根电线－A、B、地、电源7-12V z 两者对应接好（分极性，接错可能烧毁） z 在800米以内通讯 z 最多64个终端 z 采用专用软件 2.3 M_BUS抄表功能 M-BUS：Meter（仪表），BUS（总线） 是一种欧洲的2线制总线标准，是专门为消耗测量仪器和记数器传送信息而设计的数据总线标准，一种通讯线路，专门用于远程抄表的高可靠性、高速的远程抄表系统总线。 介绍： z M_BUS主机 z 总线2根电线－A、B z 热量表上有2根电线－A、B z 两者对应接好（不分极性） z 在4000米以内通讯 z 最多200个终端 z 采用专用抄表软件 第二章 热表上传数据格式 一、串口设置 波特率：2400bps 校验方式：偶校验 数据位：8位 停止位：1位 数据发送方式：以16进制发送 二、热量表LCD显示表号 68 20 AA AA AA AA AA AA AA 1A 03 9A 4F 00 34 16 发送指令后表的液晶屏显示的号码为表号，一般和条形码号码一致，表号加上固定码001111就是表的地址。 在“瞬时”界面按住按钮8秒进入“A2”测试界面。点击按钮（在“A2” 测试界面的“瞬时”后面一个界面，显示的8位数字就是表号）。 三、修改热量表表号 68 20 11 11 11 11 00 11 11 15 0A A0 18 AA 12 34 56 78 00 11 11 A5 16 修改前表号 表号固定码 修改后的表号 表号固定码 校验和 注：校验和(CS)：在16进制下，从第一个字节累加至校验和字节前一位，然后取累加和低字节为校验和。 举例：在16进制下，

mbus电压范围

mbus电压范围

MBus电压范围

什么是MBus？

MBus（Meter-Bus）是一种用于智能电表、水表、燃气表等仪表之间通信的协议。它是一种串行通信协议，使用两根线进行数据传输。MBus协议定义了通信的物理层、数据帧格式和应用层协议，使得不同厂家的仪表可以互相兼容。

MBus电压范围

MBus使用的电压范围是由MBus协议标准中定义的。根据标准，MBus通信使用的电压范围为24V到36V。

在MBus通信中，主设备（如数据采集器或控制器）通过发送电压脉冲来与从设备（如仪表）进行通信。这些电压脉冲的幅值必须在24V到36V之间，以确保可靠的通信。

MBus电压范围的重要性

MBus电压范围的限制是为了确保通信的可靠性和稳定性。如果电压超出了规定的范围，可能会导致通信错误或数据丢失，从而影响仪表的准确度和性能。

在MBus系统中，主设备需要能够提供足够的电压来驱动从设备，同时从设备需要能够正确地解码接收到的电压信号。因此，MBus电压范围的限制是为了确保主从设备之间的兼容性和稳定性。

MBus电压范围的实现

为了满足MBus电压范围的要求，主设备和从设备都需要符合相关的电气规范。主设备需要能够提供24V到36V的电压输出，而从设备需要能够正确地接收和解码这些电压信号。

在MBus系统中，通常会使用电压转换器来实现电压的调整和稳定。主设备可以通过电压转换器将其输出的电压调整到24V到36V的范围内，以满足MBus协议的要求。从设备则需要具备合适的电压输入电路，以确保能够正确地接收和解码主设备发送的电压信号。

此外，MBus系统中的电缆和连接器也需要满足一定的电气规范，以确保信号的传输质量和稳定性。电缆的选择应考虑到其电气参数和抗干扰性能，而连接器的设计和制造需要符合相关的标准和要求。 MBus电压范围的应用

MBus协议广泛应用于智能仪表系统中，包括智能电表、水表、燃气表等。通过使用MBus协议，这些仪表可以方便地与数据采集器、控制器或监控系统进行通信，实现数据的采集、监测和管理。

基于M-BUS仪表总线传输原理的硬件设计

基于M-BUS仪表总线传输原理的硬件设计

基于Mbus原理的电源通讯总线原理设计

杨泽清

摘 要：文章首先介绍了M-BUS仪表总线特点和收发机制，然后给出了不同于TI公司专门芯片技

术的硬件设计原理电路及其分析。文中并对该设计的实际应用作了简要说明。

关键词： M-BUS总线；主控器；节点；电平信号；电流信号

Hardware Design on Principle of Instrument Bus M-BUS

Abstract：This paper firstly presents the M-BUS including its character and tranceiver principle．Then

gives a detailed analyse circuit , which is different from that TI’s chip TSS721 ．There are also some

conclusions about hardware design on principle of instrument bus M-BUS after a brief introduce a practice

application． Key words：Meters bus；Main Controller；Node；Volt-signal；Ampare-signal

M-BUS即Meter Bus的英文简称，首先由德国帕德波恩大学的Dr.Horst Ziegler与美国

TI公司的Deutschland GmbH和TechemGmbH共同提出，1997年欧盟针对热量计量推出标

准即EN1434-1997时将其纳入其中，从而成为欧洲新的一种专门用于公共事业仪表的总线

结构标准，称Meter-Bus，简称M-BUS[1] ,广泛应用于无源节点（水表、气表、热能表等）

的数据自动采集场合。对于M-BUS的应用，TI公司有专门的节点收发器芯片TSS721[2]。

智能抄表设计方案

智能抄表设计方案

智能抄表系统设计方案

第一章 直读式抄表系统介绍

一、概述

型智能抄表网络系统是总线制智能抄表系统产品,它由表单元、链路单元、装载有智能抄表系统管理软件的主控机三部分组成。其中表单元包括RS485总线电表,直读水表，直读气表等.该系统可在最大程度上简化用户的操作，实现真正意义上的足不出户、智能抄表。

二、系统构成

2.1、系统架构

直读式集中抄表管理系统由四级网络组成，从下至上分别是读数转换层（表单元）、采集/中继层、数据集中层和管理层（主控机）.

读数转换层

读数转换层的作用是把各种计量表上计数器的显示值转换成与其对应的读数,并传送给上层设备（采集器）。该层的主要设备是各种光电直读式远传计量表。

采集/中继层

采集/中继层层的作用有两个：一是向下属的直读式表计提供可控的工作电源；二是对通信线路上的信息进行中继。该层的主要设备是采集/中继.

数据集中层

数据集中层的作用是定时读取和储存下属各表计的数据及传递实时操作命令。该层的主要设备是集中器.

管理层

管理层的作用是对整个系统所采集的数据进行处理、储存，并提供查询、打印等功能.该层的主要设备是电脑、打印机等。

智能抄表网络系统的通讯链路基于RS485总线架构,由主干、中继、扩展三级网络构成,系统组网图如下所示.

主控机：在主控机上安装JRH型智能抄表系统管理软件,由该系统软件发出抄表指令，区域集中器做出相应的响应,完成抄表任务.该系统因采用不同型号的区域集中器，而要求主 智能抄表系统设计方案

控机的硬件配置亦不同，以下列出主控机的基本配置。

2.2、通信方式

直读式集抄系统在组成结构上类似于集散式控制系统，其数据通信由上中下三个层次组成（见图2)。上层通信是指集中器与主站电脑之间的通信，中层通信是指集中器与其下属采集/中继器之间的通信,下层通信是采集器/中继器与其下属直读表之间的通信。这三层通信在物理结构上相互独立，对通信方式、传输介质、传输速率的要求各不相同，下面分别予以介绍。