(海思自動化技術部LonWorks技術粉絲提供)
一、概述
LonWorks現場總線通訊介質一般分為雙絞線、電力線載波通訊。其中雙絞線介質應用最為廣泛,采用差動式曼徹斯特編碼(differential Manchester encoding),雙絞線不區分正負,采用隔離通訊變壓器,支持總線型、環型、星型及自由拓撲結構。LonWorks總線的通訊協議是標準的,支持多主多從,載波偵聽多路訪問(CSMA)協議,協調各節點之間的通訊交互,LonWorks采用面向對象的設計方法,其數據稱為網絡變量(NV),可以非常方便的上傳到以太網,節約了大量的開發調試時間,提高了系統的穩定性,特別適合系統集成,具有很高的性價比。
M-BUS是歐洲通用的儀表總線,通訊和供電共用兩根雙絞線,且不區分正負極性,可以給遠程儀表供電,方便現場供電不方便的情況,具有非常高的性價比。它具有標準的7層通訊協議,開放性和通用性比較好。
海思自動化公司(官方網址:http://www.sglcjfs.com)在根據客戶的需求,對MBus總線計量表計如何接入現場LonWorks網絡進行了充分的論證。能源計量及能耗監測系統廣泛采用現場總線技術構建,其中,LonWorks網絡技術以其獨特的互操作性、布線施工的便捷性、組網的靈活性以及系統集成等方面的巨大優勢,逐漸被市場廣泛接受。對于基于LonWorks網絡技術構建的能耗數據采集與管理系統,M-Bus計量表計如何接入系統成為市場關注的重要技術瓶頸。
以下是目前市場上常用的技術解決方案框圖:
上圖中,系統先用M-BUS轉ModBus網關接入RS485總線,然后再利用海思iGate105型網關,把RS485總線接入LonWorks總線。這樣,系統不僅需要使用兩種網關,額外增加了系統的成本,同時,系統較為復雜,勢必給調試增加了難度。
上圖中,系統直接把M-BUS協議轉換成LonTalk協議,接入LonWorks總線,降低了系統建設成本,減少了系統調試復雜性,提高了系統的可靠性。
M-BUS總線技術一般用于測量熱表、水表和氣表等,在實際工程中,需要測量日累積量、月累積量和上月累積量,這些物理量如果放在PC機端,會增加PC機的負擔,如果網絡意外中斷,會造成測量數據的丟失,這些物理量放在網關中處理是比較合適的。
五、M-BUS轉LonWorks網關技術分析
1、M-BUS主機向從機發送數據時采用的是電壓調制方式。
3、M-BUS總線的傳輸距離和可連接的從機數量
M-BUS傳輸數據距離和能夠連接多少從機由以下因素決定:
(a)總線線路形態:對儀表總線來說允許多種線路形態(直線型、環形、星形、樹形和混合型)組網,總線線路形態對總線系統影響很大。
(b)電纜的影響:使用的電纜應達到一定的電流容量和電阻要求,它會直接影響總線的運行。起決定意義的是網絡中最長的分支線,它的長度將作為電纜電阻得計算依據。
4、LonWorks部分的電路設計原則分析
LonWorks部分采用最新一代的Neuron芯片FT5000高性能CPU:
(a)支持至多254個網絡變量,系統的性價比更高;
(b)支持用戶可編程的中斷控制,從而提高外部事件的響應速度;
5、軟件設計實現
M-BUS協議是以IEC870-5協議為基礎的(這個協議是遠程通訊標準協議),它由3種不同的報文格式幀構成,分別是固定長度幀、可變長度幀、控制幀及一個接收應答字符E5H。各幀的詳細結構如表:
字符E5H是接收端對發送端的應答;
字符C是控制代碼和功能代碼;
數據A是地址域;
控制信息CI包含控制信息代碼,可完成波特率、選擇從機、請求復位等多功能設置;
校驗和是用于校驗數據傳輸中的錯誤,以便于程序采取糾錯措施。