Rete M-Bus: istruzioni per la progettazione e l installazione

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1 Rete M-Bus: istruzioni per la progettazione e l installazione

2 Rev. 1 6/13 Sommario 1. Introduzione Generalità Norme applicabili/standard/letteratura Descrizione del sistema Il principio del bus Velocità di trasmissione Convertitore di livello Polarità del cavo bus Topologia Ripetitore Cavi Tipi di cavo Lunghezza dei cavi Numero massimo di strumenti terminali M-Bus collegabili Installazione Punti di connessione Etichettatura Protezione dalla sovratensione e distanze rispetto alle fonti di interferenze Installazione degli strumenti Raffronto tra M-Bus e M-Bus_VS Lettura Configurazione della lettura (esempi) Best practices... 10

3 Abbreviazioni _VS Alimentatore 1. INTRODUZIONE 1.1 GENERALITÀ Il presente documento intende fornire supporto nella progettazione delle reti M-Bus. Il documento enumera e descrive nel dettaglio alcuni aspetti importanti dell installazione della rete cablata necessaria per gli impianti M-Bus. Si rammenta la necessità di rispettare le norme ufficialmente riconosciute per quanto concerne lo stato dell arte tecnologico e i corrispondenti vincoli giuridici (internazionali e locali; consultare il paragrafo 1.2 Norme applicabili/standard/letteratura ). Nel caso in cui le normative e le informazioni contenute nei manuali di istruzioni per l uso e l installazione non dovessero essere rigorosamente rispettate, o se l impianto dovesse risultare difettoso, le relative spese saranno addebitate all impresa responsabile dell installazione. Le versioni con M-Bus_VS e Alimentatore aggiuntivo possono essere utilizzate soltanto negli impianti in cui è possibile una potenziale equalizzazione. 1.2 NORME APPLICABILI/STANDARD/LETTERATURA IEC ( ) IEC ( ) IEC ( ) IEC ( ) EN (2010) EN The M-Bus TI Technical Journal Impianti elettrici a bassa tensione - Parte 4-41: Prescrizioni per la sicurezza Protezione dalle scosse elettriche Impianti elettrici a bassa tensione - Parte 4-44: Prescrizioni per la sicurezza Protezione dagli sbalzi di tensione e dalle interferenze elettromagnetiche Impianti elettrici degli edifici - Parte 5-51: Scelta e montaggio degli impianti elettrici Norme comuni Impianti elettrici a bassa tensione - Parte 5-54: Scelta e montaggio degli impianti elettrici Messa a terra e conduttori di protezione Applicazione della connessione equipotenziale e della messa a terra in edifici contenenti apparecchiature informatiche Norma M-Bus, EN Calorimetri, parte 3: Scambi di dati e interfacce Documentazione, versione 4.8, gruppo utenti M-Bus Texas Instruments Technical Journal, vol. 8, 1991 M-Bus 1

4 2. DESCRIZIONE DEL SISTEMA 2.1 IL PRINCIPIO DEL BUS Il principio si basa su una procedura master slave. Master = convertitore di livello e PC con software M-Bus. Slave = strumento terminale (per esempio, RBM SensoStar/microCLIMA Calculator M-Bus, RBM SensoStar 2/microCLIMA singlejet M-Bus, RBM SensoStar 2CUS/microCLIMA Ultra M-Bus) Attraverso il convertitore di livello, il software interroga i singoli indirizzi M-Bus primari I corrispondenti strumenti di misurazione del consumo rispondono con una trasmissione di dati. I dati provenienti dagli strumenti terminali sono archiviati in un PC per essere ulteriormente elaborati. Ogni rete M-Bus consente di collegare e comunicare con massimo 250 indirizzi di bus (strumenti terminali). È anche possibile utilizzare l indirizzamento secondario (numero ID, codice supporto ). L indirizzo secondario permette di espandere una rete M-Bus utilizzando un ripetitore di bus. 2.2 VELOCITÀ DI TRASMISSIONE L interfaccia bus è progettata per velocità da 300 a 9600 baud 2 (bit/s). Gli strumenti terminali di Engelmann Sensor GmbH/RBM S.p.A. comunicano a 300 o 2400 baud 3 (l impostazione predefinita è 2400 baud). Il calcolatore RBM SensoStar /microclima dispone di una funzione di AutoSpeed Detect che riconosce se la richiesta è a 300 o 2400 baud e trasmette i dati alla stessa velocità. 2.3 CONVERTITORE DI LIVELLO Il convertitore di livello (trasformatore di segnale) è la connessione tra la rete M-Bus e un PC o un modem. Dimensioni massime totali di un sistema bus: max. 250 strumenti terminali all interno della rete M-Bus per segmento (espansione tramite ripetitore) 1 In fabbrica, l indirizzo di bus è impostato su zero. L assegnazione degli indirizzi di bus viene eseguita in loco. L operazione è effettuata utilizzando l accoppiatore ottico e il software Engelmann Monitor o il software di lettura (fase 1: ricerca del calorimetro utilizzando l indirizzo secondario (numero di serie + codice del supporto)). 2 = numero di simboli inviati, ossia velocità di trasmissione. 3 Utilizzando il software Device Monitor, è possibile ridurre la velocità a 300 baud. 2

5 max m di lunghezza totale dei cavi 2.4 POLARITÀ DEL CAVO BUS Il cavo M-Bus è protetto dall inversione di poli, il che significa che i conduttori sono interscambiabili. 2.5 TOPOLOGIA La rete M-Bus supporta tutte le topologie, tra cui struttura a stella, albero e lineare. Stella Albero Lineare 3

6 2.6 RIPETITORE Applicazione di un ripetitore per aumentare il numero di slave o la distanza massima tra master e slave. 3. CAVI 3.1 TIPI DI CAVO Quando si installa una rete M-Bus, è necessario rispettare rigorosamente i corrispondenti vincoli giuridici (internazionali e locali; consultare il paragrafo 1.2 Norme applicabili/standard/letteratura ). A una rete M-Bus è possibile collegare al massimo 250 strumenti M-Bus. Per ogni strumento terminale è necessario un indirizzo M-Bus dedicato (primario o secondario). Per una linea M-Bus si raccomanda un cavo a due conduttori con sezione del conduttore di 1,5 mm² (per esempio, cavo telefonico J-Y(ST) Y 2 x 2x 0,8 mm o due conduttori collegati insieme a formare un cavo, ecc.). Si raccomanda altresì di etichettare tutti i cavi M-Bus e i punti di connessione (scatole di distribuzione o derivazione). Tutti gli strumenti terminali M-Bus devono essere collegati nel modo più diretto possibile. 4

7 3.2 LUNGHEZZA DEI CAVI La lunghezza massima totale del cavo 4 (4.000 m per canale) nell intera rete M-Bus dipende dalla sezione del conduttore (non utilizzare conduttori con sezione inferiore a 0,5 mm²) e dalle caratteristiche del cavo (resistenza elettrica, capacità). Quanto minore è la resistenza del cavo, tanto maggiore più essere la sua lunghezza. È necessario rispettare rigorosamente la massima lunghezza consentita dei cavi, altrimenti possono verificarsi errori di trasmissione con conseguenti malfunzionamenti. 3.3 NUMERO MASSIMO DI STRUMENTI TERMINALI M-BUS COLLEGABILI Tutti gli strumenti terminali di Engelmann Sensor GmbH (adottati da RBM SpA) rappresentano un (1) carico M-Bus (< 1,5 ma). 4. INSTALLAZIONE 4.1 PUNTI DI CONNESSIONE Per le connessioni tra i cavi M-Bus e gli strumenti, si possono utilizzare scatole di connessione e derivazione normalmente reperibili in commercio. Per garantire un corretto collegamento dei cavi, utilizzare morsetti fermacavi. È preferibile utilizzare morsetti fermacavi con viti che premono su molle laminari in modo da preservare i conduttori da possibili danneggiamenti. 4 Ciò significa che, indipendentemente dalla topologia utilizzata, la lunghezza totale dei cavi non può superare m. 5

8 4.2 ETICHETTATURA Nota! Poiché è probabile che si utilizzino gli stessi materiali per altri impianti elettrici (230V!), si raccomanda vivamente di etichettare in modo permanente tutti i cavi della rete M-Bus al fine di evitare di confonderli e scambiarli. 4.3 PROTEZIONE DALLA SOVRATENSIONE E DISTANZE RISPETTO ALLE FONTI DI INTERFERENZE I singoli strumenti terminali (slave) non sono protetti da tensioni superiori alla massima tensione consentita del bus (+50 V). Tali misure protettive devono essere adottate in corrispondenza del convertitore di livello (master) o del ripetitore (se presente). È necessario proteggere dal rischio di sovratensioni ogni singola rete M-Bus. È necessario posare i cavi M-Bus il più lontano possibile dai cavi elettrici di altri strumenti e apparecchiature (strumenti non M-Bus). 4.4 INSTALLAZIONE DEGLI STRUMENTI Gli strumenti devono essere installati e messi in esercizio dal produttore o da un tecnico autorizzato (idraulico). 5. RAFFRONTO TRA M-BUS E M-BUS_VS M-Bus Prodotti SensoStar2/microCLIMA; SensoStar2U/microCLIMA U; SensoStar2C-US/microCLIMA Ultra; Alimentazione di Tramite la batteria del misuratore tensione interfaccia M-Bus Numero di letture Minimo 24 richieste giornaliere (a seconda del numero di misuratori e del numero di richieste nella rete M-Bus) Massimo 24 risposte per una rete con 250 slave utilizzando l indirizzamento secondario con SND_NKE e 6 richieste al dispositivo senza risposta. Meno dispositivi nella rete M-Bus significano più letture possibili al giorno. M-Bus_VS SensoStar2/microCLIMA; SensoStar2C US/ microclima Ultra; Tramite il master M-Bus Ogni misuratore rappresenta un carico M- Bus (< 1,5mA). Vantaggio: Numero illimitato di letture, (intervallo > 2 min). Per la normale comunicazione, è necessario un intervallo minimo di 333 msec tra 2 trasmissioni! Se sono presenti diversi slave, è buona prassi utilizzare un intervallo > 2min (intervallo raccomandato, non 6

9 Interfacce di comunicazione M-Bus Se il limite di comunicazione giornaliero viene superato, il misuratore rifiuta qualunque comunicazione con le interfacce fino a mezzanotte. Lo sblocco viene eseguito automaticamente a mezzanotte (ora del misuratore). Il numero di richieste giornaliere tramite interfaccia M-Bus e IR è limitato. Per ulteriori informazioni, si consulti la sezione dedicata al Numero di letture. Le comunicazioni IR e M-Bus incrementano lo stesso contatore. M-Bus_VS obbligatorio). Utilizzando il pulsante, si attiva l interfaccia ottica per 60 sec. Per lo stesso intervallo, il contatore delle comunicazioni è attivo. I 60 sec vengono prolungati se viene rilevata una trasmissione sulla linea di ricezione (Rx). Con il contatore delle comunicazioni attivato, il microprocessore non è in grado distinguere se la comunicazione è avvenuta tramite interfaccia M-Bus o IR. Il contatore viene disattivato se non vi sono ulteriori comunicazioni lungo la linea Rx per più di 60 sec (indirizzate al dispositivo o a qualunque altro misuratore della rete). Nel caso in cui venga raggiunto il limite di comunicazioni, le interfacce IR e M-Bus si bloccano. Lo sblocco viene eseguito automaticamente a mezzanotte (ora del misuratore). Pulsante non premuto: il contatore non è attivo. Non vi è alcun limite finché qualcuno non preme il pulsante. Premendo il pulsante, si attiva anche l interfaccia IR Le comunicazioni IR e M-Bus incrementano lo stesso contatore. Il microprocessore non è in grado di distinguere se la comunicazione 7

10 M-Bus M-Bus_VS REQ_UD2 è avvenuta tramite l interfaccia M-Bus o IR. Pertanto, il microprocessore invia la risposta non solo tramite M-Bus, ma anche tramite IR. Il transistore IR per trasmettere i dati necessità di una corrente di vari ma. Per questo motivo, il contatore delle comunicazioni è attivo fintantoché l interfaccia IR è attiva. L interfaccia IR si disattiva quando non vi sono ulteriori comunicazioni lungo la linea Rx (M-Bus o IR) per > 1min. Frequenza di misurazione della temperatura Input 2 impulsi (opzionale) Isolamento galvanico S2: 60 sec S2C/US: 30 sec Non disponibile Sì (isolamento ottico-elettrico tramite accoppiatore ottico); Vantaggio dell isolamento galvanico: -> Minore influenza delle interferenze elettromagnetiche o delle differenze di potenziale nella rete M-Bus. S2: 60 sec S2C/US: 4 sec (fintantoché è disponibile la tensione M-Bus; altrimenti: 30 sec) Disponibile Le versioni con M-Bus_VS e Alimentatore aggiuntivo possono essere utilizzate soltanto negli impianti in cui è possibile una potenziale equalizzazione. Svantaggio: Nessun isolamento galvanico (nessuna disconnessione nel percorso del conduttore) -> A causa delle interferenze elettromagnetiche presenti lungo la linea M-Bus delle reti ad ampio raggio e delle differenze di potenziale nelle tubature, l affidabilità della trasmissione dei dati può risultarne compromessa. Questi inconvenienti possono manifestarsi soprattutto in presenza di sensori di flusso con connessione elettrica dell elettronica di rilevamento delle tubature (per esempio, S2C_US). 8

11 M-Bus M-Bus_VS Caratteristiche speciali: versione con input a 2 impulsi Caratteristiche speciali: SensoStar2C US Slave M-Bus con master M-Bus collegati a un PC tramite un cavo di comunicazione RS485 lungo. Il sistema RS485 ha solo una linea Rx e Tx, non bilanciata a terra. Questo può incidere anche sull affidabilità della comunicazione M-Bus. I cavi di input a impulsi non collegati devono essere isolati separatamente. Il trasduttore ultrasonico è collegato elettricamente tramite il cavo di segnale con l elettronica (terra della batteria). Utilizzando S2C_US nelle reti ad ampio raggio, le differenze di potenziale nelle tubature sono messe a terra tramite: -> interfaccia M-Bus_VS -> elettronica del calcolatore -> elettronica del trasduttore di flusso -> trasduttore di flusso -> tubature M-Bus (separazione galvanica) + Alimentatore aggiuntivo Numero illimitato di letture giornaliere per calcolatori SensoStar 2C/microCLIMA con M-Bus (separazione galvanica) + alimentazione di rete. Frequenza di misurazione della temperatura modificata (a seconda della disponibilità della tensione di alimentazione): S2C: 4 sec (con alimentatore di rete attivo) Vantaggio: Il numero di letture giornaliere tramite interfaccia M-Bus è illimitato. 6. LETTURA 6.2 CONFIGURAZIONE DELLA LETTURA (ESEMPI) Il punto di trasferimento dell impianto M-Bus per la lettura è una scatola di connessione M-Bus o la connessione diretta del cavo M-Bus al convertitore di livello. Sono possibili le seguenti configurazioni: 9

12 1) Il cavo M-Bus della rete M-Bus viene fissato a una scatola di connessione. Per la lettura, è necessario che il tecnico sia provvisto di un convertitore di rete con connettore corrispondente per l interfaccia e un laptop con software M-Bus. 2) La rete M-Bus è collegata a un convertitore di livello. Per la lettura al tecnico occorre un connettore corrispondente per l interfaccia e un laptop con software M-Bus. 3) Varie reti M-Bus sono collegate a un convertitore di livello tramite un ripetitore. Anche in questo caso, al tecnico serve un connettore corrispondente per l interfaccia e un laptop con software M-Bus. 4) Una o più reti M-Bus sono collegate tramite ripetitori a un PC fisso con il corrispondente software M-Bus tramite un convertitore di livello. Per la lettura, al tecnico non occorrono altre apparecchiature. 5) La rete M-Bus è collegata a un modem tramite un convertitore di livello. Nell ufficio distaccato del tecnico o della persona che esegue la lettura serve un modem e un PC con software M-Bus. 7. BEST PRACTICES Problema Le distanze sono superiori alla massima lunghezza consentita del cavo Ampliamento degli edifici o dell impianto Cortocircuiti su una linea M-Bus (nella pianificazione del progetto è opportuno tener conto dell individuazione degli errori) Numero di coppie di conduttori per cavo La lunghezza posata del cavo è maggiore di quella prevista Nessun misuratore risponde Causa/soluzione Dividere in varie linee (in modo da ottenere meno strumenti per linea/se necessario, utilizzare diverse reti M-Bus e più ripetitori). Utilizzare cavi con varie coppie di conduttori di riserva. Attivare una nuova linea se disponibile (se è stato posato un cavo con più coppie di conduttori di quelle necessarie) Installare una nuova rete M-Bus Progettare la rete a stella con il convertitore di livello al centro. In tal caso, le linee possono essere disattivate separatamente ed è più semplice individuare l errore. Una coppia di conduttori in più è sempre meglio di una coppia di conduttori in meno. Il costo aggiuntivo per il cavo è trascurabile rispetto al costo della posa di un nuovo cavo. Inoltre, l espansione dell impianto M-Bus risulta notevolmente più semplice. Se sono disponibili più coppie di cavi, è possibile attivare nuove linee. Aumentare il diametro effettivo del cavo attorcigliando varie coppie di cavi. Cortocircuito sulla linea M-Bus? Linea non collegata in modo corretto? La tensione del convertitore di livello è corretta (230 V)? 10

13 Problema Diversi misuratori non rispondono Un misuratore non risponde Causa/soluzione La tensione dei morsetti M-Bus è corretta (circa 36 V)? Un intera linea non funziona Il cavo M-Bus è danneggiato? Misurare la tensione in corrispondenza dell ultimo strumento della linea (massimo 36 V). È stato utilizzato lo stesso indirizzo di bus per due misuratori? Non è stato assegnato l indirizzo di bus. L indirizzo di bus assegnato non è corretto. Il misuratore non è collegato. Eseguire la lettura direttamente in corrispondenza del misuratore con un testo MicroMaster / Functionality del misuratore. Misurare la tensione in corrispondenza dello strumento (circa 36 V). Il cavo M-Bus è danneggiato? 11