Calculateur de segment M-Bus filaire

Vérifiez la capacité du maître en unités de charge, la tension disponible au compteur le plus éloigné et la capacité du câble admise au débit choisi.

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Valeurs d’exemple
Compteurs

Selon la fiche technique du compteur ; généralement 1

UL
Maître

Capacités du maître

UL

Niveau de repos (mark)

V
Câble
Débit en bauds

Toutes les branches réunies

km

Les deux conducteurs, aller et retour

Ω
nF/km
Autres paramètres
UL
nF

30 compteurs sur un segment

Limites respectées

Courant du bus, réserve comprise
60 mA
Nombre maximal de compteurs pour ce maître
50
  • Conforme: Capacité du maître40 UL, réserve comprise, sur une capacité de 6020 UL disponibles
  • Conforme: Tension au compteur le plus éloigné31,56 V, au-dessus du seuil de 24 VMarge de 7,56 V
  • Conforme: Capacité du bus à 2 400 bauds115 nF sur 400 nF admisMarge de 285 nF

Estimation de dimensionnement fondée sur le guide d’installation OMS. Mesurez la tension du bus au compteur le plus éloigné lors de la mise en service.

Méthode de calcul
  1. Charge = compteurs × UL + réserve=30 × 1 + 10=40 UL
  2. I = charge × 1,5 mA=40 × 1,5=60 mA
  3. Vfar = Vmaster − I × R=36 − 0,06 × 74=31,56 V
  4. C = longueur × Ccâble + compteurs × Ccompteur=100 + 15=115 nF

Choose the devices that read these meters.

Concevoir un système

Pour 30 compteurs, la charge totale atteint 40 UL, réserve comprise, et le courant 60 mA. La tension estimée au compteur le plus éloigné est d’environ 31,56 V. La capacité du bus est de 115 nF sur les 400 nF admis à 2 400 bauds.

Conseil : Sur un long segment M-Bus, la capacité du câble limite généralement la portée avant le courant. Passer de 9 600 à 2 400 bauds permet davantage de câble sur le même segment.

Comment dimensionner un segment M-Bus filaire

Un maître M-Bus filaire alimente tous les compteurs de son segment. Il faut donc vérifier trois budgets : sa capacité en unités de charge, la tension d’au moins 24 V au compteur le plus éloigné après la chute dans le câble, et la capacité cumulée du câble et des compteurs au débit choisi. Trente compteurs de 1 UL sur un maître de 60 UL, avec 1 km de câble J-Y(St)Y 2×2×0,8 mm à 2 400 bauds, respectent les trois limites.

Unités de charge

ULdesign = N × ULdevice + ULreserve ≤ ULmaster

Une unité de charge (UL) correspond à un courant de repos maximal de 1,5 mA. La section 5.1.5 d’OMS TR02 classe chaque compteur de 1 à 4 UL : aucun ne doit donc dépasser 6 mA, et sa classe doit figurer sur sa fiche technique et sur l’appareil. La capacité des maîtres est exprimée en UL ; 20, 60 et 250 UL sont des valeurs courantes. Prévoyez une réserve pour les futurs compteurs. Le calculateur inclut cette réserve dans le courant et la chute de tension, mais pas dans la capacité.

Tension au compteur le plus éloigné

Ufar = Umark − Iidle × Rsegment

La section 5.1.1.4 d’OMS TR02 exige au moins 24 V CC au niveau mark, aux bornes de chaque compteur. Le calculateur fait passer tout le courant de repos dans la résistance du trajet jusqu’au compteur le plus éloigné, comme si tous les compteurs se trouvaient au bout : c’est le cas le plus défavorable. Saisissez la résistance de boucle, pour les deux conducteurs aller et retour. Le câble de référence OMS présente environ 37 Ω par conducteur et par kilomètre, soit environ 74 Ω pour une boucle de 1 km. La tension mark figurant sur une fiche technique est souvent mesurée à vide : ajoutez la résistance interne du maître à celle du câble, ou saisissez la tension de sortie en charge.

Capacité

Ctotal = Ltotal × Ccable + N × Cdevice

Additionnez toutes les longueurs de câble du segment, branches comprises, et pas seulement le trajet jusqu’au compteur le plus éloigné. La section 5.1.1.4 d’OMS TR02 limite la capacité totale à 1 000 nF à 300 bauds, 400 nF à 2 400 bauds et 100 nF à 9 600 bauds. Avec un câble de 100 nF/km, cela représente respectivement 10 km, 4 km et 1 km. La norme EN 13757-2 limite la capacité d’entrée de chaque compteur à 0,5 nF : trente compteurs ajoutent donc 15 nF.

Sur les longs segments, la capacité dépasse généralement sa limite en premier. Trente compteurs et 1 km de câble de référence OMS représentent 115 nF sur les 400 nF admis à 2 400 bauds. La chute de tension n’est pourtant que de 4,44 V sur les 12 V disponibles entre un maître de 36 V et le minimum de 24 V. Les deux limites portent sur des longueurs différentes : la résistance dépend du trajet jusqu’au compteur le plus éloigné, tandis que la capacité dépend de tout le câble installé. Une topologie en étoile raccourcit le premier trajet, mais ajoute du câble et consomme plus vite le budget de capacité qu’une ligne.

Réduisez le débit avant de scinder un segment. À 2 400 bauds, la capacité admise est quatre fois supérieure à celle de 9 600 bauds. OMS TR09 indique environ 2 s de lecture par compteur à 2 400 bauds, contre 1 s à 9 600 bauds : trente compteurs prennent donc environ 60 s au lieu de 30 s, bien moins qu’un intervalle de relevé de 15 minutes.

Le calcul ne vérifie que l’état de repos. Lorsqu’un compteur répond, il ajoute 11 à 20 mA ; dans 74 Ω, cela peut provoquer jusqu’à 1,48 V de chute supplémentaire pendant la transmission. Le maître interprète une augmentation de courant supérieure à 50 mA comme une collision, notamment si plusieurs compteurs répondent en même temps. Des adresses primaires en double en sont une cause ; le planificateur d’adresses M-Bus les détecte. Un compteur défectueux qui consomme en permanence abaisse la tension de tous les compteurs du segment.

Exemples : Dimensionnement d’un segment M-Bus

Trente compteurs de chaleur sur un maître de 60 UL

Trente compteurs de 1 UL et une réserve de 10 UL représentent 40 UL. Ils demandent 60 mA et laissent 20 UL disponibles sur le maître. Les 74 Ω sont la résistance de boucle de 1 km de câble J-Y(St)Y 2×2×0,8 mm. Avec 60 mA, la chute est de 4,44 V : le compteur le plus éloigné reçoit 31,56 V, soit 7,56 V au-dessus du minimum de 24 V. Le câble ajoute 100 nF et les compteurs 15 nF, soit 115 nF sur les 400 nF admis à 2 400 bauds. Le segment respecte les limites.

30 compteurs sur un segment Limites respectées Ouvrir dans le calculateur

Deux fois plus de compteurs sur le même maître

Soixante compteurs et la réserve de 10 UL exigent 70 UL, soit 10 UL de plus que la capacité du maître. Les deux autres vérifications passent : 105 mA dans 74 Ω laissent encore 28,23 V en bout de ligne et 130 nF restent largement sous 400 nF. Une limite sur trois est dépassée, uniquement celle du maître. Utilisez un maître de 250 UL ou répartissez les compteurs sur deux segments de 60 UL.

60 compteurs sur un segment 1 limite sur 3 dépassée Ouvrir dans le calculateur

Le même segment à 9 600 bauds

À 9 600 bauds, la limite tombe à 100 nF et le segment de 115 nF la dépasse de 15 nF. Une limite sur trois est dépassée. Avec trente compteurs et ce câble, 9 600 bauds ne permettent que 0,85 km de longueur totale. Restez à 2 400 bauds : le segment dispose alors de 285 nF de marge et les trente compteurs se lisent encore en environ une minute.

30 compteurs sur un segment 1 limite sur 3 dépassée Ouvrir dans le calculateur

Longueur du câble M-Bus et débit

Capacité totale de trente compteurs de 0,5 nF chacun, raccordés par un câble de 100 nF/km, comparée à la limite OMS TR02 pour chaque débit.

Câble total (km)Capacité (nF)À 300 baudsÀ 2 400 baudsÀ 9 600 bauds
0,2540ConformeConformeConforme
0,565ConformeConformeConforme
1115ConformeConformeDépassement
1,5165ConformeConformeDépassement
2215ConformeConformeDépassement
3315ConformeConformeDépassement
4415ConformeDépassementDépassement
5515ConformeDépassementDépassement
8815ConformeDépassementDépassement

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Questions sur Dimensionnement d’un segment M-Bus

Combien de compteurs un maître M-Bus peut-il alimenter ?

Soustrayez la réserve de la capacité du maître en UL, puis divisez le résultat par le nombre d’UL de chaque compteur. Un maître de 60 UL avec 10 UL de réserve peut alimenter 50 compteurs de 1 UL, ou 25 compteurs de 2 UL. L’adressage primaire s’arrête à 250 compteurs par segment. Sur un long câble, les limites de tension ou de capacité peuvent être atteintes avant celle des UL.

Quelle longueur de câble M-Bus est possible ?

Deux limites s’appliquent. La capacité concerne tout le câble installé : avec trente compteurs et un câble de 100 nF/km, elle autorise 9,85 km à 300 bauds, 3,85 km à 2 400 bauds et 0,85 km à 9 600 bauds. La limite de résistance concerne le trajet jusqu’au compteur le plus éloigné et dépend de la tension du maître et du courant du bus. Le tableau 2 d’OMS TR09 indique 2 000 m pour 50 compteurs à 2 400 bauds sur un câble de 0,8 mm, tous placés en bout de ligne.

Quelle tension un compteur M-Bus doit-il recevoir ?

Au moins 24 V CC à ses bornes à l’état de repos, selon OMS TR02 et le tableau de mise en service d’OMS TR09. Mesurez la tension au compteur le plus éloigné sans communication sur le bus, avec un multimètre réglé sur une plage d’au moins 50 V CC. Le maître doit fournir entre 30 et 42 V CC ; consultez sa fiche technique pour la valeur exacte.

Quel câble choisir pour M-Bus ?

Le câble de référence OMS est le J-Y(St)Y 2×2×0,8 mm : paires torsadées blindées, conducteurs de 0,5 mm², résistance maximale de 75 Ω/km pour la boucle et capacité de 100 nF/km. Utilisez une paire. Mettre la seconde en parallèle divise la résistance de boucle par deux, mais ajoute de la capacité : ne le faites que si la vérification de tension échoue et que la capacité reste suffisante. Mettez le blindage à la terre uniquement côté maître. Câblez en étoile, en ligne ou en arbre, jamais en anneau fermé, et n’ajoutez pas de résistance de terminaison. La polarité du bus est indifférente.

Limites de ce résultat

  • Relevez la capacité du maître et les unités de charge des appareils dans les données actuelles des fabricants : le nombre de compteurs ne suffit pas à établir le budget de charge.
  • La tension en bout de ligne est une estimation prudente qui concentre le courant et utilise la résistance effective saisie. Ce n’est pas une simulation du réseau réparti.
  • Le budget de capacité additionne celles du câble et des appareils raccordés. Les unités de charge réservées n’ajoutent ni le câble ni la capacité des futurs appareils.
  • L’estimation ne vérifie ni la forme d’onde, ni les temps de montée et de descente, ni la topologie, la CEM, l’isolation, l’appel de courant, la gestion des collisions ou la fiabilité de l’interrogation.
  • Ne considérez pas ce résultat comme une validation de l’installation. Vérifiez le modèle exact du maître, chaque compteur ou coupleur, le câble, la topologie et les mesures effectuées à la mise en service.

Measure it continuously

Si un compteur est éloigné des autres, un ZHM peut lire localement ce seul compteur M-Bus filaire et transmettre ses données au Gateway par le réseau maillé sans prolonger le segment.

Guides associés

Sources

  1. Technical Report 02: Wired M-Bus (s’ouvre dans un nouvel onglet) (PDF) Open Metering System Group, Version 2.0.3 · 2023-03-29
  2. Technical Report 09: Guide for Wired M-Bus Installations (s’ouvre dans un nouvel onglet) (PDF) Open Metering System Group, Version 1.0.3 · 2022-05-27