M-BUS与RS485的比较.doc

485总线与M Bus 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：-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，虽然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、热表公司已采用或拟采用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，设计简朴，布线简便（无极性可任意分支，一般双绞线），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，此功能可完毕设备的自动登录、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他部分正常通讯。

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、社区智能化控制网络、中央空调控制系统等系统由来近年来，随着多种电子设备的发展，越来越需要进行低端电子设备的低成本联网管理虽然多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，过去近年来，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，在应用过程中存在如下问题：    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，这显然不合用以楼宇为结点的多顾客容量规定    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，这增长了线路电压降，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，而串行布线对于社区的实际布线设计及施工导致很大难度，不遵循串行布线规则又将大大减少通讯的稳定性。

    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陷，同步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合用于实时性规定高的应用，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、网络显示屏、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，使其她设备正常通讯    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之间设立（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. 容许串型、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. 使用一般双绞线，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，预留多种通讯合同，扩展以便；    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 最长距离合用通讯速率 2400 4800 接线措施 四线（含电源） 二线（可供电） 与否具有极性 极性 无极性 布线方式 串连 任意分支 线缆规定 屏蔽双绞线 一般RV1.5双绞线 与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 简朴 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 针对老式手工抄表的种种不便，在近年研制与反复实验中，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是一种欧洲原则的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可以长距离传送的特点，因此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）制定并发布的，作为工业原则，以保证不同厂家产品之间的兼容，容许多种发送器连接到同一条总线上，同步增长了发送器的驱动能力和冲突保护特性，扩展了总线共模范畴，顾客又可以建立自己的高层通信合同正由于RS-485的远距离、多节点、可以自行定义合同以及传播线成本低的特性，使得RS 485成为工业应用中数据传播的首选原则，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别，做出如下比较：1．传送速度和通讯距离根据RS485总线构造理论，在抱负环境的前提下，RS485总线传播距离可以达到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，才干使得通讯距离达到1200米但是在集中抄表领域一般采用的波特率为1200，因此一般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，线材阻抗不合乎原则，线通过细，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减少通讯距离M-BUS传播距离会和网路分布线路状况、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节作为互感器的数字远程控制器而提高在集中抄表方案中一般采用的波特率为4800，因此M-BUS在抄表领域中的传播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，已经可以满足社区的集中抄表需求2．线缆规定和通讯电平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此外供电的两条电缆，总共四条线构成的，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播由于RS485总线必须为四线，并且对双绞线的规定很高，无疑在集中抄表中加大成本M-BUS使用的是无极性的一般RV1.5双绞线，下行传播是电压信号，上行传播是电流信号不仅传播信号抗干扰性更强，并且与RS485相比节省大量的线材费用，同样在布线中接线以便，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，总线可觉得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，同步将供电电源切换为后备电池这样不仅节省了大量的成本，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拟定其负载能力一般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事实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、转换器电能供应局限性（无源转换器）、防雷保护越强，这些都会减少真实负载数量如果想要增长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．拓扑构造由于RS485网络的规范是1200米通讯长度，32个节点数，限定了一条RS485总线只也许进行星形连接、串行连接或者某些比较单一的连接方式，因此RS485其实是合用于拓扑构造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，规定的拓扑构造往往未知，并且连接构造比较复杂，连接方式规定多样，因此RS485的自身的局限性是并不适应集中抄表的复杂环境的由于M-BUS通讯方式不用辨别极性，并且起自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可按照任意拓扑构造布线施工，并且支持级联因此针对集中抄表环境中未知的拓扑构造，M-BUS可以呈现出优于RS485适应未知拓扑构造的能力，并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 下行电压接线措施四线（含电源）二线（可供电）与否具有极性有极性无极性拓扑构造串连或星形任意分支线缆规定屏蔽双绞线一般双绞线负载能力256（理论最大值）300（实际已达到）级联状况不能级联无级数限制 结论：通过上述对两种总线传送速度、通讯距离、线缆规定、通讯电平、组网方式和负载个数六个方面的比较，我们不难看出：虽然RS485总线作为被广泛使用的工业原则，目前尚有在抄表领域尚有其市场，但是M-BUS 总线在集中抄表领域应用中，因其成本低廉，传播信号精确，负载力强，因此更具有优势和发展的空间。