Calcolatore di un segmento M-Bus cablato

Verifica un segmento M-Bus cablato rispetto alla capacità in carichi unitari del master, alla tensione rimasta al contatore più lontano e alla capacità del cavo ammessa alla sua velocità.

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Valori di esempio
Contatori

Dalla scheda del contatore; di solito 1

UL
Master

Taglie del master

UL

Livello di mark (a riposo)

V
Cavo
Velocità in baud

Tutte le derivazioni insieme

km

Entrambi i conduttori, andata e ritorno

Ω
nF/km
Altre opzioni
UL
nF

30 contatori su un segmento

Entro i limiti

Corrente del bus con la riserva
60 mA
Numero massimo di contatori per questo master
50
  • Conforme: Capacità del master40 unità di carico, riserva inclusa, su 6020 UL disponibili
  • Conforme: Tensione al contatore più distante31,56 V, sopra l'obiettivo di 24 VMargine di 7,56 V
  • Conforme: Capacità del bus a 2400 baud115 nF su 400 nF consentitiMargine di 285 nF

Stima di dimensionamento basata sulle indicazioni di installazione OMS. Misura la tensione del bus al contatore più distante durante la messa in servizio.

Come viene calcolato
  1. Carico = contatori × UL + riserva=30 × 1 + 10=40 UL
  2. I = carico × 1,5 mA=40 × 1,5=60 mA
  3. Vfar = Vmaster − I × R=36 − 0,06 × 74=31,56 V
  4. C = lunghezza × Ccavo + contatori × Ccontatore=100 + 15=115 nF

Choose the devices that read these meters.

Configura un sistema

30 contatori con 40 unità di carico complessive, riserva inclusa, assorbono 60 mA e lasciano circa 31,56 V al contatore più distante. La capacità del bus è 115 nF sui 400 nF consentiti a 2400 baud.

Suggerimento: Su un tratto M-Bus lungo di solito limita la capacità, non la corrente. Scendere da 9.600 a 2.400 baud consente più cavo sullo stesso segmento.

Come dimensionare un segmento M-Bus cablato

Un master M-Bus cablato alimenta ogni contatore del suo segmento, quindi ogni segmento ha tre bilanci. Il master deve fornire ogni carico unitario. La resistenza del cavo deve lasciare almeno 24 V al contatore più lontano. La capacità del cavo e dei contatori deve restare sotto il limite della velocità in baud. Trenta contatori da 1 UL su un master da 60 UL, con 1 km di cavo J-Y(St)Y 2×2×0,8 mm a 2.400 baud, superano tutte e tre le verifiche.

Carichi unitari

ULprogetto = N × ULdispositivo + ULriserva ≤ ULmaster

Un carico unitario (UL) è una corrente di riposo fino a 1,5 mA. La sezione 5.1.5 di OMS TR02 mette ogni contatore in una classe da 1 a 4 UL, quindi nessun contatore assorbe più di 6 mA, e la classe deve comparire sulla scheda e sul contatore. I master sono espressi in UL; 20, 60 e 250 UL sono taglie comuni. Tieni una riserva per i contatori aggiunti dopo. Il calcolatore conta la riserva nella corrente e nella caduta di tensione, ma non nella capacità.

Tensione al contatore più lontano

Ulontano = Umark − Iriposo × Rsegmento

La sezione 5.1.1.4 di OMS TR02 richiede almeno 24 V CC di tensione di mark ai morsetti di ogni contatore. Il calcolatore fa passare tutta la corrente di riposo attraverso l’intera resistenza fino al contatore più lontano, come se ogni contatore fosse all’estremo. È il caso peggiore. Inserisci la resistenza del circuito, entrambi i conduttori in andata e ritorno. Il cavo di riferimento OMS ha circa 37 Ω per conduttore per km, quindi 1 km è circa 74 Ω. La tensione di mark su una scheda è di solito il valore a vuoto: aggiungi la resistenza interna del master a quella del cavo, oppure inserisci la tensione di uscita sotto carico.

Capacità

Ctotale = Ltotale × Ccavo + N × Cdispositivo

Somma ogni tratto di cavo del segmento, derivazioni comprese, non solo il tratto fino al contatore più lontano. La sezione 5.1.1.4 di OMS TR02 limita il totale a 1.000 nF a 300 baud, a 400 nF a 2.400 baud e a 100 nF a 9.600 baud. Su un cavo da 100 nF/km sono 10 km, 4 km e 1 km. EN 13757-2 limita la capacità di ingresso di ogni contatore a 0,5 nF, quindi trenta contatori sommano 15 nF.

Sui segmenti lunghi di solito fallisce prima il limite di capacità. Trenta contatori su 1 km del cavo di riferimento OMS usano 115 nF dei 400 nF ammessi a 2.400 baud, ma perdono solo 4,44 V dei 12 V tra un master a 36 V e il minimo di 24 V. I due limiti misurano lunghezze diverse. La resistenza dipende dalla distanza dal contatore più lontano. La capacità dipende da tutto il cavo sommato. Una stella tiene corta la prima ma aggiunge cavo, quindi consuma capacità più in fretta di una linea.

Abbassa la velocità in baud prima di dividere un segmento. 2.400 baud ammettono quattro volte la capacità di 9.600 baud. OMS TR09 indica un tempo di lettura di circa 2 s per contatore a 2.400 baud e di 1 s a 9.600 baud, quindi trenta contatori richiedono circa 60 s invece di 30 s. È poco rispetto a un intervallo di lettura di 15 minuti.

Il calcolo verifica solo lo stato di riposo. Un contatore che risponde aggiunge da 11 a 20 mA, che su 74 Ω fanno cadere fino a 1,48 V in più mentre trasmette. Il master tratta un gradino di corrente oltre 50 mA come una collisione, ed è ciò che producono più contatori che rispondono insieme. Gli indirizzi primari duplicati causano questo; il pianificatore degli indirizzi M-Bus li trova. Un contatore guasto che assorbe corrente in continuo abbassa la tensione per ogni contatore del segmento.

Esempi: dimensionamento di un segmento M-Bus

Trenta contatori di calore su un master da 60 UL

Trenta contatori da 1 UL più una riserva di 10 UL fanno 40 UL. Assorbono 60 mA e lasciano 20 UL liberi sul master. I 74 Ω sono la resistenza del circuito di 1 km di cavo J-Y(St)Y 2×2×0,8 mm. 60 mA su 74 Ω fanno cadere 4,44 V, quindi il contatore più lontano vede 31,56 V, 7,56 V sopra il minimo di 24 V. Il cavo aggiunge 100 nF e i contatori 15 nF, in totale 115 nF rispetto ai 400 nF a 2.400 baud. Il segmento è entro i limiti.

30 contatori su un segmento Entro i limiti Apri nella calcolatrice

Il doppio dei contatori sullo stesso master

Sessanta contatori e la riserva di 10 UL richiedono 70 UL, cioè 10 UL in più di quanto fornisce il master. Le altre due verifiche passano: 105 mA su 74 Ω lasciano ancora 28,23 V all’estremo, e 130 nF sono ben sotto 400 nF. È 1 limite su 3 superato, e manca solo il master. Usa un master da 250 UL, oppure dividi i contatori su due segmenti da 60 UL.

60 contatori su un segmento 1 limite su 3 superato Apri nella calcolatrice

Lo stesso segmento a 9.600 baud

A 9.600 baud il limite scende a 100 nF, e il segmento da 115 nF lo supera di 15 nF. È 1 limite su 3 superato. Con trenta contatori su questo cavo, 9.600 baud consentono solo 0,85 km di cavo in totale. Resta a 2.400 baud: il segmento ha allora 285 nF di margine e i trenta contatori si leggono ancora in circa un minuto.

30 contatori su un segmento 1 limite su 3 superato Apri nella calcolatrice

Lunghezza del cavo M-Bus e velocità in baud

Capacità totale di trenta contatori da 0,5 nF ciascuno su cavo da 100 nF/km, rispetto al limite OMS TR02 a ogni velocità.

Cavo totale (km)Capacità (nF)A 300 baudA 2.400 baudA 9.600 baud
0,2540Entro il limiteEntro il limiteEntro il limite
0,565Entro il limiteEntro il limiteEntro il limite
1115Entro il limiteEntro il limiteSuperato
1,5165Entro il limiteEntro il limiteSuperato
2215Entro il limiteEntro il limiteSuperato
3315Entro il limiteEntro il limiteSuperato
4415Entro il limiteSuperatoSuperato
5515Entro il limiteSuperatoSuperato
8815Entro il limiteSuperatoSuperato

Scarica questa tabella (CSV)

Domande su dimensionamento di un segmento M-Bus

Quanti contatori può alimentare un master M-Bus?

Dividi la capacità in UL del master, meno la tua riserva, per gli UL di ogni contatore. Un master da 60 UL con una riserva di 10 UL accetta 50 contatori da 1 UL, oppure 25 contatori da 2 UL. L’indirizzamento primario si ferma a 250 contatori per segmento. Sui tratti lunghi la verifica di tensione o di capacità può fallire prima del bilancio di UL.

Quanto può essere lungo un cavo M-Bus?

Ci sono due limiti. Il limite di capacità vale per tutto il cavo sommato: con trenta contatori su cavo da 100 nF/km, sono 9,85 km a 300 baud, 3,85 km a 2.400 baud e 0,85 km a 9.600 baud. Il limite di resistenza vale per la distanza dal contatore più lontano e dipende dalla tensione del master e dalla corrente del bus. La tabella 2 di OMS TR09 indica 2.000 m per 50 contatori a 2.400 baud su cavo da 0,8 mm, con ogni contatore all’estremo.

Quale tensione deve vedere un contatore M-Bus?

Almeno 24 V CC ai suoi morsetti a riposo, secondo OMS TR02 e la tabella di messa in servizio di OMS TR09. Misurala al contatore più lontano senza comunicazione sul bus, su una portata del multimetro di almeno 50 V CC. Il master dovrebbe dare tra 30 e 42 V CC; la scheda tecnica indica il valore esatto.

Quale cavo usare per M-Bus?

Il cavo di riferimento OMS è J-Y(St)Y 2×2×0,8 mm: coppie ritorte schermate, conduttori da 0,5 mm², al massimo 75 Ω/km per il circuito e 100 nF/km. Usa una coppia. Una seconda coppia in parallelo dimezza la resistenza del circuito ma aggiunge capacità, quindi usala solo se la verifica di tensione fallisce e quella di capacità ha margine. Metti a terra lo schermo solo lato master. Cablaggio a stella, in linea o ad albero, mai ad anello chiuso, e non montare una resistenza di terminazione. Il bus è indipendente dalla polarità.

Limiti di questo risultato

  • Inserisci la capacità del master e i carichi unitari dei dispositivi dai dati attuali del costruttore; il solo numero di apparecchi non è un bilancio di carico.
  • La tensione all’estremo è una stima prudente a corrente concentrata, che usa la resistenza efficace del percorso inserita. Non è la simulazione di una rete distribuita.
  • Il bilancio di capacità somma la capacità del cavo e quella dei dispositivi collegati. I carichi unitari di riserva non aggiungono la capacità di cavi o dispositivi futuri.
  • La stima non verifica la forma d’onda, i tempi di salita e discesa, la topologia, la compatibilità elettromagnetica, l’isolamento, la corrente di spunto, la gestione delle collisioni né l’affidabilità dell’interrogazione.
  • Non usare il risultato come approvazione dell’installazione. Conferma il master esatto, ogni contatore o accoppiatore, la costruzione del cavo, la topologia e i valori misurati in messa in servizio.

Measure it continuously

Se un solo contatore è lontano dagli altri, un ZHM legge in locale quel contatore M-Bus cablato e ne invia i dati al Gateway sulla rete mesh, invece di allungare il segmento.

Guide correlate

Fonti

  1. Technical Report 02: Wired M-Bus (si apre in una nuova scheda) (PDF) Open Metering System Group, Version 2.0.3 · 2023-03-29
  2. Technical Report 09: Guide for Wired M-Bus Installations (si apre in una nuova scheda) (PDF) Open Metering System Group, Version 1.0.3 · 2022-05-27