Mise en service d’un segment M-Bus filaire

Le M-Bus filaire est courant sur les compteurs européens de chaleur, d’eau et de gaz. EN 13757-2 décrit les couches physique et liaison, EN 13757-3 la couche application qui transporte les relevés. L’erreur de mise en service coûteuse est rarement une liaison morte : c’est une valeur plausible provenant du mauvais enregistrement, par exemple l’énergie mémorisée à la date de relève de l’an dernier associée à la mesure actuelle.

Télécharger la fiche de réception (.txt). Imprimez-la ou remplissez-la sur site.

Fonctionnement d’un segment M-Bus filaire

Le maître transmet en faisant varier la tension du bus. Un état « mark » (1 logique) représente 24 à 42 V au niveau du maître, souvent 36 V. Un état « space » (0 logique) est environ 12 V plus bas : un maître à 36 V descend alors à 24 V. Un compteur répond en modifiant son courant. Au repos, il absorbe au plus 1,5 mA par charge unitaire. Pour transmettre un « space », il absorbe 11 à 20 mA supplémentaires. Le maître interprète une variation supérieure à 50 mA comme une collision, caractéristique de deux compteurs qui répondent simultanément (rapport OMS TR09, sections 2.6 et 2.7).

Le bus reste alimenté dans les deux états : un compteur peut donc y prélever l’énergie nécessaire à sa communication. Les compteurs sont raccordés en parallèle et les deux fils ne sont pas polarisés. Les topologies en étoile et en arbre sont permises ; les anneaux fermés et les résistances de terminaison ne le sont pas.

Balayez pour voir tout le schéma

L’interface M-Bus ZHM d’EpiSensor est un maître pour un seul compteur. Son câble volant mesure 2 m ; elle accepte jusqu’à 1 000 m de câble vers le compteur et interroge à 300–9 600 bauds. Elle transmet les relevés par le réseau maillé Zigbee à la Gateway. Avec un seul compteur, il n’y a ni budget de charges partagé ni conflit d’adresses à résoudre. En revanche, la correspondance des enregistrements, la comparaison avec l’affichage et les essais de panne ci-dessous restent nécessaires. Pour un segment partagé entre plusieurs compteurs et un maître, effectuez toutes les étapes.

Recenser les compteurs du segment

Pour chaque compteur, relevez :

• fabricant, modèle et version du firmware, lorsque le compteur les affiche ;
• numéro d’identification lu sur le bus ;
• nombre de charges unitaires indiqué dans la fiche technique ou sur l’étiquette (OMS exige les deux) ;
• adresse primaire et vitesse en bauds ;
• valeurs dont vous avez besoin.

L’adresse secondaire occupe 8 octets : numéro d’identification BCD à 8 chiffres, code fabricant sur 2 octets, octet de version et octet de fluide. Le numéro d’identification correspond souvent au numéro de série imprimé, mais pas toujours. TR09 signale aussi des compteurs dont l’identifiant dans l’en-tête du télégramme diffère de celui auquel ils répondent. Notez celui que le maître a effectivement lu.

Placez les compteurs prévus dans une colonne distincte. Le budget électrique doit les inclure ; la vérification des adresses et le nombre de compteurs découverts ne doivent pas les compter.

Vérifier les adresses

Les adresses primaires 1 à 250 appartiennent aux compteurs. Beaucoup sortent d’usine à l’adresse 0 : plusieurs nouveaux compteurs peuvent donc répondre simultanément à 0. Les adresses 251 et 252 sont réservées. L’adresse 253 indique qu’un compteur a été sélectionné par son adresse secondaire. À 254, tous les compteurs répondent : sur un bus qui en compte plusieurs, cela provoque une collision ; n’utilisez 254 que pour un compteur isolé. À 255, aucun compteur ne répond. Deux compteurs à la même adresse primaire répondent ensemble ; le maître voit une collision ou une erreur de somme de contrôle au lieu de recevoir une réponse exploitable.

Le planificateur d’adresses repère les doublons et valeurs spéciales. Ici, l’adresse 5 est utilisée deux fois :

L’adressage secondaire évite les doublons d’adresses primaires. Le maître sélectionne un compteur par son adresse secondaire complète, puis le lit à l’adresse 253. Une recherche avec caractères génériques découvre les compteurs inconnus en réduisant progressivement l’identifiant, chiffre par chiffre. TR09 indique moins de dix minutes pour un petit bus, mais jusqu’à plusieurs heures pour un grand. OMS impose la prise en charge de l’adressage secondaire, mais certains anciens compteurs ne l’ont pas : vérifiez chaque modèle avant d’en dépendre.

Calculer les marges électriques

Une charge unitaire (UL) vaut 1,5 mA. EN 13757-2 autorise jusqu’à 4 UL par compteur, et les modèles à 2 UL sont courants. Additionnez les charges de tous les compteurs installés ou prévus, puis comparez au nombre d’UL nominal du maître.

Le câble impose deux limites distinctes. La limite résistive dépend de la résistance de boucle entre le maître et le compteur le plus éloigné. Le courant au repos de tout le bus provoque une chute de tension dans cette résistance ; TR09 demande au moins 24 V continus à chaque compteur. La limite capacitive dépend de la longueur totale de câble du segment, dérivations comprises. Selon OMS, la capacité totale maximale est de 1 000 nF à 300 bauds, 400 nF à 2 400 bauds et 100 nF à 9 600 bauds ; chaque compteur peut ajouter jusqu’à 0,5 nF. Une étoile réduit la longueur résistive jusqu’au compteur le plus éloigné, mais augmente souvent la longueur capacitive totale. Une ligne simple produit l’effet inverse.

TR09 recommande le câble J-Y(St)Y 2×2×0,8 mm : conducteurs de 0,5 mm², 37 Ω/km par conducteur et 100 nF/km. La boucle utilise deux conducteurs ; pour 800 m jusqu’au compteur le plus éloigné, sa résistance vaut 0,8 × 2 × 37 = 59 Ω. Le LiYCY 2×1,5 mm² présente 13 Ω/km et 120 nF/km.

Prenons un maître de chaufferie donné pour 60 UL à 36 V en état « mark ». Il alimente 40 compteurs de 1 UL, avec une réserve de 10 UL pour les compteurs prévus. Le plus éloigné se trouve à 800 m et les dérivations portent le câble total à 1,2 km. Au repos, le courant vaut 50 × 1,5 = 75 mA. Le dernier compteur reçoit 36 − 0,075 × 59 = 31,6 V, soit 7,6 V au-dessus de la cible de 24 V. La capacité vaut 1,2 × 100 + 40 × 0,5 = 140 nF : échec à 9 600 bauds, réussite à 2 400 bauds avec une marge de 260 nF.

Le tableau 2 de TR09 concorde : avec 50 compteurs sur un câble de 0,5 mm², la portée est de 1 000 m à 9 600 bauds et 2 000 m à 2 400 bauds. La plupart des segments fonctionnent à 2 400 bauds. EN 13757-2 rend 300 bauds obligatoire pour les compteurs, et OMS impose 300 et 2 400 bauds.

Prouver la découverte et l’identité

Réglez le maître sur la vitesse du site. Branchez d’abord un compteur connu, puis ajoutez les autres par groupes de cinq à dix. Après chaque groupe, lancez une recherche et comparez le nombre détecté à l’inventaire.

Une lecture commence par SND_NKE, qui réinitialise la couche liaison du compteur. REQ_UD2 demande ensuite les données ; le compteur répond par une trame longue RSP_UD. S’il ne répond pas sous 330 temps de bit plus 50 ms, le maître recommence la requête, au plus deux fois encore. À 2 400 bauds, un essai attend environ 190 ms : un compteur muet ajoute donc environ 0,6 s à chaque cycle d’interrogation.

Ces défauts ont des signes caractéristiques :

• Le nombre détecté cesse d’augmenter lorsqu’un groupe est ajouté : cherchez un doublon d’adresse primaire ou un compteur resté à 0.
• Une adresse donne des erreurs de somme de contrôle ou de trame : deux compteurs la partagent.
• Un compteur répond à 300 bauds, mais pas à 2 400 : il ne détecte pas automatiquement la vitesse. Réglez-la depuis le maître ou le menu du compteur.
• Un compteur répond puis se tait : beaucoup de compteurs de chaleur sur batterie limitent le nombre de lectures M-Bus pour économiser leur pile et cessent temporairement de répondre (TR09, section 2.12).
• Tout un groupe manque : localisez le défaut de câblage par les contrôles de tension, de courant et de résistance de TR09, section 4.

N’interrogez pas plus souvent que nécessaire. TR09 recommande une lecture quotidienne des compteurs de chaleur et d’eau destinés à la facturation, et une lecture par minute des compteurs de chaleur utilisés pour la régulation. Une lecture prend environ 2 s par compteur à 2 400 bauds et 8 s à 300 bauds : 40 compteurs à 2 400 bauds demandent au moins 80 s par cycle.

Lors du remplacement d’un compteur, consignez le changement. Le nouveau possède un autre identifiant et peut présenter d’autres enregistrements ; il lui faut sa propre table de correspondance.

Associer les enregistrements des télégrammes

Chaque valeur d’un télégramme RSP_UD est un enregistrement qui commence par un champ d’information de données (DIF), d’éventuelles extensions (DIFE), puis un champ d’information de valeur (VIF), suivis de la donnée. Le DIF donne le type et la longueur, la fonction (valeur instantanée, maximale, minimale ou relevée en erreur) et le bit de poids faible du numéro de mémoire. Le DIFE porte le reste de ce numéro, le tarif et la sous-unité. Le VIF indique la grandeur, l’unité et le multiplicateur décimal.

Deux enregistrements d’un même compteur de chaleur montrent l’enjeu :

Ces enregistrements ont le même VIF et ne diffèrent que par un bit du DIF. Un point défini comme « énergie en kWh » sans numéro de mémoire peut prendre l’une ou l’autre valeur ; les deux paraissent plausibles. Le multiplicateur constitue un deuxième piège : VIF 06 signifie kWh, VIF 07 signifie 10 kWh, VIF 0E signifie MJ. Ignorer le VIF crée un facteur d’erreur de 10 ou 3,6. Sur un compteur combinant chauffage et refroidissement, l’énergie de refroidissement occupe généralement un deuxième enregistrement d’énergie avec le même VIF, distingué par le tarif ou la sous-unité du DIFE. La description des télégrammes fournie par le fabricant précise lequel.

Pour chaque valeur, notez unité et multiplicateur, numéro de mémoire, tarif, sous-unité et fonction. La fiche de réception comporte une colonne pour chacun.

Comparer avec l’affichage du compteur

Pour un compteur de chaleur, son propre calculateur fait référence. Il utilise une paire de sondes de température appairées, le capteur de débit et les propriétés du fluide configuré. Lisez énergie, volume et températures sur l’écran, puis les données reçues lors de la même interrogation.

Comparez à la résolution de l’écran. Un compteur qui affiche 48,325 MWh et transmet 48 325 kWh concorde. Un écran qui n’affiche que les MWh entiers peut différer du télégramme d’au plus 1 MWh sans erreur. Tout autre écart indique un problème de correspondance ou de multiplicateur. Vérifiez aussi le passage à zéro d’un registre : un registre BCD à huit chiffres passe de 99 999 999 à 0 ; la chaîne de données doit y enregistrer un tour de compteur, pas une remise à zéro.

Un calcul à partir du débit et de l’écart de température permet de repérer une erreur d’unité, de signe ou d’ordre de grandeur dans l’enregistrement de puissance. La puissance thermique vaut le débit massique multiplié par la capacité thermique massique et l’écart de température. À 10 m³/h, 70 °C à l’aller et 50 °C au retour, le débit massique est 10 × 977,8 ÷ 3 600 = 2,716 kg/s et la puissance 2,716 × 4,19 × 20 = 227,6 kW :

À débit stable, l’enregistrement de puissance du compteur devrait concorder à quelques pour cent près, car il utilise sa propre masse volumique et sa propre capacité thermique aux températures mesurées. Un facteur 10 ou 1 000 évoque le multiplicateur VIF ; un facteur 3,6, une confusion entre kWh et MJ. Une puissance négative ou un retour plus chaud que l’aller suggèrent souvent des sondes inversées ou une énergie de refroidissement associée au chauffage. Ce calcul vérifie la chaîne de données. Pour la facturation, le registre d’énergie homologué du compteur reste la référence.

Essais de panne et de fraîcheur

Convenez des essais avec le site avant de commencer : ils interrompent les relevés. Puis :

1. Débranchez un compteur du bus. Lui seul doit devenir périmé ; le maître continue d’interroger les autres à leur intervalle habituel.
2. Coupez l’alimentation du maître pendant une durée connue, puis rétablissez-la. Les totaux cumulatifs doivent reprendre à partir de leurs dernières valeurs, sans doublon.
3. Avec un ZHM, interrompez la liaison vers la Gateway pendant une durée connue. Le ZHM peut enregistrer jusqu’à 70 000 relevés en mémoire flash. À la reconnexion, vérifiez que les relevés de cette période arrivent avec leurs horodatages d’origine.
4. Comparez l’enregistrement date et heure du compteur (VIF 6D) à l’horodatage reçu et consignez le décalage. Une valeur mémorisée à la date de relève porte l’heure du compteur, pas celle de la Gateway.
5. Vérifiez que les valeurs périmées ne sont pas présentées comme récentes et qu’une alarme ne disparaît qu’après le retour de données valides.

Fiche de réception

Conservez une fiche par segment. Le modèle téléchargeable couvre les champs suivants ; les exemples viennent du segment de 40 compteurs étudié plus haut :

Répétez les essais après le remplacement d’un compteur, une modification du bus ou un changement du firmware ou du décodage du maître. Poursuivez avec le guide d’application du M-Bus filaire, ou construisez un système à partir de la liste des compteurs.