M-BUS与RS485的比较.doc

485总线与MBus总线技术对比作者：zhqy908文章来源：本站原创点击数： 1771更新时间：2004-10-14 目前工控中采用较多多的通讯方式仍然以485总线为主，这使得原本为工业自动化数据采集而设计的少结点（一般不多于100点）、短距离（一般数百米）、可规范布线的485总线通讯在多结点（以千、万计）、长距离（数千米）、任意分布的布线方式的通讯中难以可靠应用，即使目前在工业自动化应用领域中，多结点、远距离的数据通讯也早以采用了PRFBUS、CAN、HART、FF等通讯方式。在欧洲，户用仪表的通讯方式以M-BUS为主，它可以解决多结点、长距离的通讯问题. 目前国内诸多大型水、电、气、热表企业已采用或拟采用MBUS总线通讯技术。技术概述:M-BUS是一种低成本的一点对多点的总线通讯系统，具有通讯设备容量大（500点），通讯速率高（9600bps），成本低，设计简单，布线简便（无极性可任意分支，普通双绞线），抗干扰能力强，并总线可提供高达500mA电源的特点。系统具有自动登录功能，此功能可完成设备的自动登录、结点中断报警等双向可中断的先进的通讯功能。总线隔离设备具有总线故障隔离性能，保证部分总线故障时其它部分正常通讯。以该芯片为核心构成的总线通讯系统可广泛应用于三表集抄、智能家庭控制网络、消防报警及联动网络、小区智能化控制网络、中央空调控制系统等。系统由来近年来，随着各种电子设备的发展，越来越需要进行低端电子设备的低成本联网管理。虽然各种高速通讯网络迅速发展并得以应用，但对于低端设备，其接口显然复杂而昂贵，过去多年来，485技术主着导这一技术的应用，但已经不能满足大容量集中抄表网络的需要，在应用过程中存在以下问题： 1. 485的通讯设备容量少，理论上最多容许接入量不超过128个设备，这显然不适用以楼宇为结点的多用户容量要求。 2. 485的通讯速率低，并且其速率与通讯距离有直接关系，当达到数百米以上通讯距离时，其可靠通讯速率1200bps，这使得大量结点的抄表速度非常低。 3. 非隔离方式不能应用与长距离户外通讯，隔离方式需要隔离电源，成本较高。 4. 485方式不能给下接设备供电，设备需要单独解决供电问题。 5. 485芯片功耗较大，静态功耗达到2-3mA，工作电流（发送）达到20mA，这增加了线路电压降，不利于远程布线。 6. 长距离通讯时485芯片容易损坏。 7. 以485构成的网络只能以串行布线，不能构成星形等任意分支，而串行布线对于小区的实际布线设计及施工造成很大难度，不遵循串行布线规则又将大大降低通讯的稳定性。 8. 由于485自身的电性能决定了其在实际工程应用中稳定性较差，并且多节点、长距离的调试需要对线路进行阻抗匹配等调试工作，大量安装时调试工作复杂。 M-BUS总线通讯方式克服了以上所有缺点，同时具有的总线供电模式特别适应于居民煤气、水、电、热表集中抄收，中断报警并自动上传功能又很适用于实时性要求高的应用，如消防报警系统，家庭智能化控制总线等. M-BUS总线通讯设备及系统构成 A：结点通讯设备：智能电表、水表、煤气表、热量表、家庭自动化设备终端、火灾报警、联动设备、手动报警按钮、网络显示器、网络仪表设备、控制设备、温度探测器、温度控制器等。 B：总线隔离（保护）器：当其所在分支发生短路时，自动断开其分支，使其他设备正常通讯。 工作电流0.1mA；总线故障时电流15mA；工作保护电流可根据需要在0.5A,0.1A，0.2A，0.5A，1.0A之间设置（可恢复保险丝）。 隔离中继器：当通讯距离超过2km时，可使用该设备再延长2km。 本设备需要现场供电，工作电流0.5mA。 集中控制器：向上连接计算机（或手持式抄表设备），向下连接C-MBUS总线的控制设备，内部有以CMT100为核心的电源控制器、232/485与M-BUS之间的通讯转换器等电路。M-BUS型总线系统特点 1. 高速稳定的通讯速率，在4.8kb/s 的通讯速率时可达到2.4Km的可靠通讯距离； 2. 在4.8kb/s、2.4Km的可靠通讯距离时，可有多达500个接点的容量； 3. 允许串型、星型、交叉等任意接线分支的布线方式； 4. 极低的静态功耗，低达200uA； 5. 使用普通双绞线，无极性二线制安装接线； 6. 隔离通讯设备可保证在遭雷击时可靠工作， 7. 恒流的电流环通讯方式，抗干扰性强； 8. 具有设备自动登录等功能，可容纳多种设备，预留多种通讯协议，扩展方便； 9. 通过总线可向从设备提供200mA电流；附录：RS485、M-BUS性能对比比较项目 RS485（75LBC184） M-BUS （TI721） 价格（元） 9 22通讯距离（m） 1200 1000 通讯电平 差分电压 下行12V电压 上行电流环 总线最高电压 5V 24V 最长距离适用通讯速率 2400 4800 接线方法 四线（含电源） 二线（可供电） 是否具有极性 极性 无极性 布线方式 串连 任意分支 线缆要求 屏蔽双绞线 普通RV1.5双绞线 是否能给结点设备供电 否 能，但功率小 供电电流 不能提供 0.65mA 芯片静态电流损耗 2.4mA 0.8 mA 负载能力 128 256 总线隔离装置 无 有，复杂 配套的集中控制器 简单 复杂 电磁兼容性 差 好 结点中断上传功能 无 有 M-BUS与RS485两种总线抄表方案的比较针对传统手工抄表的种种不便，在多年研制与反复试验中，目前M-BUS和RS485两种总线的抄表方式在集中抄表领域被广泛使用。M-BUS是一种欧洲标准的2线总线，专门为消耗测量仪器和计数器传送信息的数据总线而设计的，它的信息传送量是专门满足其应用而限定好的，它具有使用价格低廉的电缆而能够长距离传送的特点，所以M-BUS总线在集中抄表领域正在被越来广泛的采用。RS485总线最初都是由电子工业协会（EIA）制订并发布的，作为工业标准，以保证不同厂家产品之间的兼容，允许多个发送器连接到同一条总线上，同时增加了发送器的驱动能力和冲突保护特性，扩展了总线共模范围，用户又可以建立自己的高层通信协议。正因为RS-485的远距离、多节点、可以自行定义协议以及传输线成本低的特性，使得RS 485成为工业应用中数据传输的首选标准，因此在集中抄表领域也被广泛的采用。由于M-BUS和RS485两种总线都在集中抄表中有广泛的应用，因此我将就两种总线在抄表中的差异，做出如下比较：1传送速度和通讯距离根据RS485总线结构理论，在理想环境的前提下，RS485总线传输距离可以达到1200米。其条件是通讯材优质达标，波特率为9600，只负载一台RS485设备，才能使得通讯距离达到1200米。但是在集中抄表领域通常采用的波特率为1200，所以通常RS485总线实际稳定的通讯距离往往达不到1200米。如果负载RS485设备多，线材阻抗不合乎标准，线经过细，转换器品质不良，设备防雷保护复杂和波特率的提高等等因素都会降低通讯距离。M-BUS传输距离会和网路分布线路情况、电缆长度和截面积以及传送速度有关，终端的数量可以通过调整作为互感器的数字远程控制器而提高。在集中抄表方案中通常采用的波特率为4800，因此M-BUS在抄表领域中的传输距离符合下表。在实际的远程抄表方案的应用中，M-BUS总线的可靠通讯长度为1000米，已经可以满足小区的集中抄表需求。2线缆要求和通讯电平RS485不具有节点供电能力，通信线由两根具有不同极性的屏蔽双绞线和两条另外供电的两条电缆，总共四条线组成的，RS485收发器在规定的共模电压-7V至+12V之间，它是通过两根通信线之间的电压差的方式来传递信号，因此称之为差分电压传输。由于RS485总线必须为四线，而且对双绞线的要求很高，无疑在集中抄表中加大成本。M-BUS使用的是无极性的普通RV1.5双绞线，下行传输是电压信号，上行传输是电流信号。不但传输信号抗干扰性更强，而且与RS485相比节约大量的线材费用，同样在布线中接线方便，避免了因极性引起的错接。并且当总线有电时，终端从总线取电，总线可以为每个终端提供稳压电源。当总线掉电时，终端可以获得总线掉电信号，同时将供电电源切换为后备电池。这样不但节约了大量的成本，减少的布线难度，因此在集中抄表的应用中更加稳固可靠。3负载个数其负载数量要根据RS485转换器内芯片的型号和RS485设备芯片的型号来判断，只能按照指标较底的芯片来确定其负载能力一般485芯片负载能力有三个级别：32台、128台和256台。此外理论上的标称往往实际上是达不到的。通讯距离越长，波特率越高、线经越细、线材质量越差、转换器品质越差、转换器电能供应不足（无源转换器）、防雷保护越强，这些都会降低真实负载数量。如果想要增加节点数或者增大负载个数，那么必须采用RS485中继器或RS485集线器来拓展网络距离或节点数。M-BUS的负载数量依赖于电源的容量，理论上只要电源的容量足够大，负载数量是不受限制的。但是在实际操作中，电源容量是有限的，因此M-BUS的负载最多可以达到水表约500只，电表300只。4拓扑结构由于RS485网络的规范是1200米通讯长度，32个节点数，限定了一条RS485总线只可能进行星形连接、串行连接或者一些比较单一的连接方式，所以RS485其实是适用于拓扑结构相对固定或者已知的工作现场。但是在集中抄表的实际环境中，要求的拓扑结构往往未知，而且连接结构比较复杂，连接方式要求多样，因此RS485的本身的局限性是并不适应集中抄表的复杂环境的。由于M-BUS通讯方式不用区分极性，而且起本身就是专门为消耗测量仪器和计数器传送信息的数据总线而设计的，因此M-BUS可按照任意拓扑结构布线施工，并且支持级联。所以针对集中抄表环境中未知的拓扑结构，M-BUS可以展现出优于RS485适应未知拓扑结构的能力，而且连接的任意节点故障不影响系统的正常工作，系统可靠性也大大加强，并且施工成本和难度大大下降，因此M-BUS总线是十分适合于在集中抄表领域使用的。5 RS485总线和M-BUS总线的性能对比表格：比较项目RS485M-BUS通讯距离1200m(理论值，实际不能达到)1000m（可靠值）通讯电平差分电压上行电流 下行电压接线方法四线（含电源）二线（可供电）是