Tesisat Dergisi 190. Sayı (Ekim 2011)

MAKALE 116 Tesisat Dergisi Say ı 190 - Ekim 2011 M-BUS Haberle ş me Protokolü Gazi Üniversitesi Teknoloji Fakültesi Ö ğ retim Görevlisi Azel Elektronik Ltd. Ş ti. Elektronik Mühendisi Doç. Dr. Sabri KOÇER Tuba KARALÜRT Mekanik sayaçlardan elektronik sayaçla- ra geçi ş yap ı lan günümüzde uzaktan sayaç okuma sistemleri gittikçe önem kazanmakta ve geli ş mektedir. Merkezi sistem ile yönetilen binalarda daire ba ş ı na faturaland ı rma yönetici taraf ı ndan uzaktan sayaç okuma sistemi ile yap ı lmaktad ı r. Bina yap ı lar ı , mesafeler, sayaç say ı lar ı , enerji tüketimleri, al ı nan veri tipleri göz önüne al ı nd ı - ğ ı nda Profibus, CANBus, Modbus gibi sistem- lerin tüm bu ihtiyaçlar ı kar ş ı lamad ı ğ ı görülmü ş ve yeni bir standart geli ş tirilmesi gereklili ğ i ortaya ç ı km ı ş t ı r. Bu amaçla 1994 y ı l ı nda Te- xas Instruments GmbH ve Techem GmbH ile i ş birli ğ i içerisinde Paderboen Üniversitesinden Prof. Dr. Horst Ziegler taraf ı ndan sayaç okuma sistemlerinin gereksinimleri ve okuma ko ş ul- lar ı göz önüne al ı n ı p, EN 1434-3 veri de ğ i ş imi ve ara yüzler standard ı na uygun olarak M-Bus (Metering Bus) sistemi geli ş tirilmi ş tir. M-Bus sistemi geli ş tirilirken uzun mesafeler- den çok say ı da sayaç okunabilmesi, dü ş ük enerji tüketimi, yüksek veri transfer h ı z ı , veri güvenli ğ i, ba ğ lant ı –montaj kolayl ı ğ ı gibi özel- likler ön planda tutulmu ş tur. Sonuçta, kilomet- relerce mesafeden, yüzlerce sayac ı n okunma- s ı n ı güvenli ş ekilde sa ğ layan sayaç okuma, izleme ve kontrol sistemleri için standartlar geli ş tirilmi ş ve ayn ı zamanda Texas Instru- ments taraf ı ndan M-Bus slave (köle) üniteler için TSS721 M-Bus entegresi üretilmi ş tir. A ğ Topolojisi M-Bus mimarisi y ı ld ı z, halka ve çizgi topoloji- lerinin her üçünde de çal ı ş abilmektedir. Y ı ld ı z topolojisi: Her bir köle ünite ayr ı hatlar üzerinden ana üniteye ba ğ lanabildi ğ i için s ı rayla ya da e ş zamanl ı veri iletimi yap ı labilir. Fakat y ı l- d ı z topolojisi kablolama maliyetini art ı rd ı ğ ı için çok fazla tercih edilen bir yöntem de ğ ildir. Halka topolojisi: Bir köle ünite halka topolo- jisi içerisindeki di ğ er üniteye ba ğ l ı d ı r ve veri noktadan noktaya iletilir. Halka topolojisinde veriler bir köleden di ğ erine iletildi ğ i için her- hangi bir ünite ar ı zalan ı p devre d ı ş ı kald ı ğ ı nda bütün sistemin veri iletimi kesilir. M-Bus protokolü tüm topolojileri destekle- mesinin yan ı nda en yüksek verimi bus (a ğ aç – çizgi) topolojisinde çal ı ş ı rken gösterir. Bu durumda köle üniteler ana hat üzerine ba ğ lanarak ayn ı hat üzerinden haberle ş me gerçekle ş tirilir. Bu yüzden M-Bus sisteminin ihtiyaçlar ı n ı en iyi ş ekilde kar ş ı layan mimari bus mimarisidir. Bu mimari ucuz olmas ı n ı n yan ı nda her hangi bir köle ünitenin devre d ı ş ı kalmas ı durumunda di ğ er ünitelerin veri al ı ş - veri ş ini engellemez. Veri Transferi M-Bus sisteminin en büyük avantajlar ı ndan birisi de polarite fark ı olmamas ı d ı r. Sadece, bir çift kablo kullan ı larak kurulan bu sistem 300 ile 115. 200 baud rate aras ı haberle ş me h ı zlar ı nda veri transferi yap ı labilmektedir. Genellikle 300 – 9600 baud rate h ı zlar ı tercih edilmektedir. Veri transferi olmad ı ğ ı durumlarda ana ünite bus hatt ı n ı n voltaj seviyesini 36 V’a ayarlar. Veri al ı ş veri ş i voltaj-ak ı m prensibine göre çal ı ş makta- d ı r. Ana üniteden kölelere do ğ ru veri iletimi ya- p ı l ı rken voltaj seviyesi de ğ i ş tirilerek seri olarak veri transferi yap ı l ı r. Bu durumda 24 V – 36 V seviyesi lojik 1, 18 V ve alt ı lojik 0 seviyesidir. Köleler normal ko ş ullarda ana hattan 1.1 – 1.5 mA ak ı m çeker. Köleler veri al ı rken de bu ak ı m seviyesini korurlar. Veri transferi ba ş larken ise köle bit bilgilerinin lojik 0 – 1 de ğ erlerini ak ı m darbeleri ile göndermektedir. Lojik 0 seviyesi için kölenin hattan çekti ğ i ak ı m 1.1-1.5 mA aras ı nda iken, lojik 1 seviyesi için çekilen ak ı m 15 – 20 mA seviyelerine ç ı kmaktad ı r. Veri Paketleri M-Bus sisteminde tüm veriler kar ş ı l ı kl ı paket- ler ş eklindedir. Ana üniteden kölelere do ğ ru yap ı lan sorgu ve komutlar, kölelerden ana üni- teye cevaplar, paketler ş eklinde gönderilmek- tedir. Tek karakter cevab ı hariç tüm paketler ba ş lang ı ç karakteri, paket uzunlu ğ u, komut, i ş lenecek veri, veri do ğ rulamas ı ve sonland ı r- ma karakterlerinden olu ş ur. ( Tablo 1 ) Tek karakter paketi: Do ğ rulama karakteridir. Genellikle yap ı lan i ş lemin onaylanmas ı ama- c ı yla köleden ana üniteye gönderilir. K ı sa paket: Sabit uzunlukta ve 10h karakteri ile ba ş lar. Ana ünite köle üniteye data sorgula- mas ı n ı bu paketle yapar. Kontrol paketi: 68h ile ba ş lar. L alan ı data paketi uzunlu ğ unu, C fonksiyon alan ı n ı , A ad- res alan ı n ı , CI kontrol bilgisi alan ı n ı gösterir. Ş ekil 1. Veri iletim mimarileri