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Bilfit Energietechnik AG

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M-Bus

M-Bus, was ist das?
Der M-Bus (Meter-Bus) ist ein kostenoptimierter Feldbus zur Übertragung von Energieverbrauchsdaten. Ein zentraler Master - im einfachsten Fall ein PC mit nachgeschaltetem Pegelwandler - kommuniziert über einen 2-Draht-Bus mit den Busteilnehmern (pro Segment bis max. 250 Slaves: Wärmezähler, Wasserzähler, Elektrozähler, Gaszähler etc. und auch Sensoren und Aktoren jeglicher Art).

Immer mehr Hersteller implementieren die elektrische M-Bus-Schnittstelle samt Protokollebene in ihre Verbrauchszähler. Der M-Bus ist europäischer Standard und wird beschrieben in der Norm EN1434.

Vorzüge des M-Bus-Systems:
- Genormtes Feldbus-System (EN1434)
- Zweidraht-Bus mit Energieversorgung der Busteilnehmer keine besonderen Anforderungen an das Bus-Kabel (Elektro-Installationskabel oder Telefonkabel ausreichend)
- Wahlfreie Verdrahtungstopologie (Strang, Strang mit Abzweigungen, Stern)
- Große Reichweite (bis zu einigen Kilometern)
- Fernablesung von Verbrauchsdaten (Wärme, Wasser, Gas und Elektrizität)
- Kommunikation mit Sensoren und Aktoren jeglicher Art, Energie-Monitoring und -Optimierung, Leck-Überwachung, einsetzbar in der Industrie und in Privathaushalten
- Gute Verfügbarkeit von Systemkomponenten
- Hervorragendes Kosten- / Leistungsverhältnis
- Fernabfrage mit Modem von jedem Ort möglich.

Das M-Bus-System wird in Anlagen mit M-Bus-fähigen Zählern wie z.B. Wärme-, Kalt- und Warmwasser-, Elektro- und Gaszähler eingesetzt, wenn die Daten ausgelesen und in einer zentralen Stelle gespeichert werden müssen. Die gespeicherten Daten können je nach Zentrale über die optische- oder serielle Schnittstelle oder via Telefonmodem ausgelesen werden.

Hauptanwendungen:
- Fern- und Quartierheizanlagen
- Commercial Buildings
- Ein- und Mehrfamilienhäuser

Beim M-Bus verbindet eine 2-Draht-Leitung eine zentrale Station (Master) mit den Teilnehmergeräten (Slaves, z.B.Wärmemengenzähler). Sie dient sowohl zur Energieversorgung der Peripheriegeräte wie auch zum Datenaustausch zwischen Zentrale und Endgeräten. Dabei fordert die Zentrale über ein spannungsmoduliertes Signal die Teilnehmer nacheinander zum Senden ihres Datenprotokolls auf. Diese antworten mit den strommodulierten Telegrammdaten. Es können auch die Geräte einzeln abgefragt werden.

Planung und Installation
Bus-Topologie
Der M-Bus unterstützt fast alle Arten des Netzaufbaus, so dass eine bedarfsgerechte Topologie gewählt werden kann.Es können die Arten stern-, linien oder baumförmig gewählt werden. Eine Ringtopologie darf nicht in M-Bus-Netzen angewendet werden.

Stern: Alle Messgeräte werden direkt zur Zentrale verdrahtet. Im Falle eines Fehlers können zur Lokalisiation des Defektes an einem Ort die Messgeräte ab- bzw. zugeschaltet werden.

Linie: Die Messgeräte werden hintereinander geschaltet verdrahtet. Dies ist kostengünstig, aber unter Umständen aufwendig in der Inbetriebnahme und der Fehlersuche. Aufgrund des hohen Spannungsabfalls ist diese Struktur nicht empfehlenswert.

Baum: Dies ist eine Kombination aus Stern- und Linienstruktur. Die einzelnen Äste sind als Linie ausgebildet und ein Defekt wird lediglich den entsprechenden Ast in Mitleidenschaft ziehen. An den Ästen werden vorzugsweise Repeater (= Signalverstärker) eingesetzt, die eine zusätzliche Sicherheit und Trennung der einzelnen Sektionen gewährleisten.

Bus-Konfiguration mit Datenspeicherung
In dieser Konfiguration werden die Messwerte von einer dafür geeigneten M-Bus-Zentrale laufend ausgelesen und in einem Speicher abgelegt. Diese Werte können dann wieder vor Ort mit dem PC oder über das Modem ausgelesen werden. Dieses Vorgehen hat den Vorteil, dass auch Zwischenwerte vorliegen und entsprechende Zwischenablesungen und -abrechnungen ermöglicht werden.

Netzausdehnung
Die Gesamtausdehnung des Bussystems wird im Wesentlichen begrenzt durch die Zahl der M-Bus-Geräte im Segment, die Verteilung der Geräte im Bussegment, die Widerstandswerte der verwendeten Busleitung (Spannungsabfall auf der Busleistung) und die Übertragungsgeschwindigkeit. Die Ausdehnung des Übertragungsnetzes kann mittels sogenannter Repeater in Segmente aufgeteilt und nahezu beliebig erweitert werden. Das bedeutet: Alle M-Bus-Geräte, die am gleichen Repeater oder Pegelwandler angeschlossen sind, gehören zum gleichen M-Bus-Segment. An ein Segement können bis zu 250 Endgeräte an einen eigenen Repeater angeschlossen werden.In der folgenden Tabelle sind einfache Anwendungsbeispiele mit einem Pegelwandler für eine maximale Kabelkapazität von 150 nF/km aufgeführt.

Verkabelung Kabeltype: z.B. LIYCY 4 x 1,5 mm²

Kabelquerschnitt:
- Netzausdehnungen kleiner 1000 m - Querschnitt 0.8 mm² (Durchmesser 0.9 mm)
- Netzausdehnungen größer 1 km - Querschnitt 1.5 mm² (Durchmesser 1.25 mm)

Der M-Bus nutzt lediglich 2 Adern für die Datenübertragung und Versorgung der Zähler. Auch ein Vertauschen der beiden Adern des Busses ist erlaubt und erzeugt keine Fehler. Somit ist der M-Bus der Bus mit dem geringsten Verkabelungsaufwand. Die angegebene Geräteanzahl bei M-Bus-Systemen bezieht sich immer auf eine Stromaufnahme von 1.5 mA pro Gerät. Da dieser Busstrom für die Versorgung hochwertiger Meßsysteme nicht immer ausreicht, können einzelne M-Bus Geräte einen höheren Strom am Bus beanspruchen. Hierdurch reduziert sich die maximale Anzahl der in einem Segment betreibbaren Geräte.

Um Störungen zu minimieren, sollten einige Grundregeln immer berücksichtigt werden:
- Alle Kabelverbindungen so kurz wie möglich auslegen!
- Alle Datenkabel in möglichst großem Abstand von Energiekabel verlegen!
- Möglichst großen Abstand zwischen Datenkabeln und kritischen Verbrauchern sicherstellen (Motoren, Transformatoren, Schaltanlagen, Funkanlagen usw.)!
- Keine anderen Funktionen im gleichen Kabel ausführen (z.B. Klingel)!
- Nur Kabel mit verdrillten Adern verwenden!
- Es darf keine Massekopplung über das Bussystem erfolgen. Insgesamt muss das Bussystem entweder ohne Massekopplung oder mit maximal einer Massekopplung betrieben werden. Ist dies nicht gewährleistet, können Querströme über das Bussystem die Datenübertragung stören oder auch die Geräte zerstören!

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