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GmbH, Stettiner Str. 38, D-33106 Paderborn
M-Bus Pegelwandler für 60 Endgeräte
M-Bus Level Converter for 60 slaves
166 mm
96 mm 190 mm
• Pegelwandler für 60 Endgeräte
• RS232C und RS485 Schnittstelle
• Bitzeiten-Wiederherstellung
• Echounterdrückung
• Kollisionserkennung
• Dauerkurzschlußfest
• Überstromautomatik
• Level converter for 60 slaves
• RS232C and RS485 interface
• Bit-Recovery
• Suppression of echo
• Permanently safe against short-circuit
• Automatism for overcurrent situations
Bestellinformationen & Zubehör / Ordering information & accessories:
Artikel-Nr. / Art.no.
MR004W
MR004W-US
Pegelwandler für 60 Lasten für 230VAC Netzspannung
Level converter for 60 slaves for 230VAC mains supply
Pegelwandler für 60 Lasten für 110VAC Netzspannung
Level converter for 60 slaves for 110VAC mains supply
Zubehör / Accessories
SW_DOKOM DOKOM CS (Auslesesoftware / readout software)
Bedienungsanleitung / User Manual 06.03.02, Version 1.2 1
GmbH, Stettiner Str. 38, D-33106 Paderborn
Inhaltsverzeichnis: Teil 1 Deutsch
Content: Part 2 English
Änderungen vorbehalten. Für Schäden, die durch die Benutzung der beschriebenen Hard- oder Software entstehen, wird keine Haftung übernommen.
© 2002 by Relay GmbH
Subject to change without notice. We will not be liable to you for any damages made by use of the described hardware and software.
© 2002 by Relay GmbH
2 06.03.02, Version 1.2 Bedienungsanleitung / User Manual
GmbH, Stettiner Str. 38, D-33106 Paderborn
1 Installation und Inbetriebnahme
Bohrschablone
LED-Anzeigen:
Power (grün):
Slave (gelb):
Max (gelb):
Short (rot):
Spannung O.K.
Endgerät sendet max. Ruhestrom erreicht
Überstrom (Kurzschluß)
Anschlußplan
Fuse
Sicherung
Power Slave Max Short
PC
GND TX RX S+ S-
RS232 (PC) RS485
M+ M- M+ M- M+ M-
M-Bus
N L
RS232: GND Bezugspotential der Schnittstelle
TX
RX
Datenleitung für die Aufrufrichtung (Sendeleitung des PC)
Datenleitung für die Antwortrichtung (Empfangsleitung des PC)
RS485: S+, S- Klemmenpaar der RS-485-Schnittstelle (Polung beachten).
M-Bus: M+, M- M-Bus Anschluß (3 Klemmenpaare). M-Bus-Endgeräte werden zueinander parallel geschaltet. Dabei ist die Polung unerheblich.
Die Indizes +, - dienen nur zur Unterscheidung der Bus-Leitungen.
Power: Erdung zur Symmetrierung und Ableitung von Überspannung bei –US Version), Polung unerheblich.
Bedienungsanleitung / User Manual 06.03.02, Version 1.2 3
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RS232-Schnittstelle
Der M-Bus kann über ein RS232-Interface angesteuert werden. Die Signale TXD, RXD und GND (PC-Bezeichnungen) sind auf
Klemmen und auf den DB9-Anschluß am
Gehäuse geführt. Nur eine dieser 2
Anschlußmöglichkeiten darf gleichzeitig genutzt werden. Für den Anschluß eines PC´s benötigen Sie ein 1:1 Kabel. Unserem M-Bus
Modem MOD003 liegt ein passend belegtes
Belegung des DB9 Anschlusses:
2
3
TXD Senden zum PC
RXD Empfang vom PC
Pin 1, 4, 6 und 9 sind nicht verbunden
RS485-Schnittstelle
Der PW60 ist im Grundzustand auf der RS485 empfangsbereit. Empfängt der PW60
Daten von angeschlossenen Endgeräten, so wird er auf der RS485 zum Sender. 37ms nach dem Ende des letzten Datenbits wird wieder auf Empfang geschaltet. Die RS485 des PW60 ist nicht adressierbar. Im PW60 ist die Schnittstelle mit einem 1k Widerstand weich abgeschlossen. Um einen Abschluß von 120 Ohm zu erreichen, müßte an den
Klemmen ein 130 Ohm Widerstand angeklemmt werden. Der gleichzeitige Betrieb von
RS485- und RS232-Schnittstelle kann zu temporären Störungen führen.
Auswechseln der Sicherung
Um eine neue Sicherung (5x20 250V 0,16A träge / 5x20 110V 0,25A träge für die
110V –US Version) einzusetzen, muß aus Sicherheitsgründen unbedingt die
Versorgungsspannung abgeschaltet oder abgeklemmt werden (Lebensgefahr!). Die
Sicherung wird mit der Kappe nach oben herausgezogen. Zum Heraushebeln kann ein
Schraubendreher hilfreich sein.
Fehlerbehebung
• Keine LED leuchtet:
Versorgungsspannung und Sicherung überprüfen.
• Rote LED leuchtet:
Überprüfen Sie die M-Bus Verdrahtung auf Kurzschlüsse oder Erdschleifen. Defekte
Zähler können ebenfalls Ursache von Überströmen sein. Eingrenzung des Fehlers durch Abklemmen einzelner Bussegmente.
• Gelbe LED (Max) leuchtet dauerhaft:
Nennstrom überschritten. Zahl der Zähler prüfen. So dürfen z.B nur max. 30 Zähler mit doppelter Standardlast angeschlossen werden. Defekte Zähler oder offene
Kabelenden im Erdreich?
• Keine Antwort vom Zähler:
Baudrate und Adresse prüfen. Netzausdehnung prüfen: Busspannung am Zähler muß >24V sein, andere Bussegmente abklemmen.
4 06.03.02, Version 1.2 Bedienungsanleitung / User Manual
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2 Beschreibung des Pegelwandlers
Funktion
Der MR004W wandelt Signale von der RS232C- oder RS485 Schnittstelle in M-Bus
Signale um. Er ist voll transparent und ermöglicht so externen Steuergeräten (Laptop,
GLT..) über diese Schnittstellen auf den M-Bus zugreifen. Dabei muß auf den
Steuergeräten eine Software laufen, die die Protokolle der angeschlossenen Zähler verarbeiten kann. Bis zu 60 Zähler können ferngespeist werden (jeweils max. 1,5mA).
Der M-Bus ist ein preiswertes, zweiadriges Feldbussystem zur Auslesung und
Fernspeisung von Verbrauchszählern (Wärme, Gas, Wasser, Strom..). Die
Physikalische Schicht und grundlegende Protokollelemente wurden in der europäischen
Norm EN-1434 festgelegt.
Technische Daten
Umgebung: Temperatur Betrieb:
50Hz, Version)
0..+45°C
Material / Farbe:
Gewicht: 1,3kg
M-Bus-Spezifikationen
Parameter max. Anzahl Standardlasten (Endgeräte)
Innenwiderstand des Masters
Busspannung Mark (@ 0mA)
Busspannungs-Absenkung bei Space
Warnung bei max. Busstrom (ab:)
PS / lichtgrau (ähnlich RAL 7035) min.
60
38,5
12
90
Typ. max. Einheit
39,0
12,5
100
15
39,5
13
110
Ω
V
V mA
Bitsschwelle Slave => Master 7 mA
Nach einer Kollision wird für mindestens 50ms, nach Überstrom für mindestens 100ms ein Space an den Steuerrechner gesendet.
Bedienungsanleitung / User Manual 06.03.02, Version 1.2 5
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Normen
Der Pegelwandler MR004W erfüllt die folgenden Normen:
M-Bus: EN1434-3
Planung von M-Bus Netzen
Bei der Planung von M-Bus Netzen sind zwei Effekte zu beachten. Zum einen dürfen die Signale nicht aufgrund der Netzkapazität zu stark verzerrt werden. Die
Netzkapazität wird wesentlich durch die Ausdehnung des Netzes, d.h. durch die
Summe aller angeschlossenen Kabellängen bestimmt. Mit niedrigeren Baudraten können auch ausgedehntere Netze betrieben werden.
Zum anderen ist sicher zu stellen, daß auch das entfernteste Endgerät noch mit 24V versorgt wird. Der Spannungsabfall auf der Busleitung ergibt sich aus dem Sendestrom von 20mA, den Versorgungsströmen der Endgeräte des betrachteten Zweiges, dem
Innenwiderstand des M-Bus Masters, dem Widerstand des Buskabels und
Übergangswiderständen. Je weniger Slaves an einem Zweig angeschlossen sind und je größer der Kabelquerschnitt, desto größer kann die Entfernung eines Endgerätes vom
Master sein.
Der maximal erlaubte Leitungswiderstand läßt sich beim M-Bus Display durch folgende
Gleichungen abschätzen:
Bei n Zählern am Ende: R
L
= (9467 - 15 x n) / (n + 14)
Ω
Bei Gleichverteilung: R
L
= (18933 - 30 x n) / (n + 28)
Ω
Für ein Telefonkabel JYSTY nx2x0.8
(75
Ω/km, 150nF/km) werden folgende Werte erwartet:
Baudrate 9600 Baud 2400 Baud 300 Baud max. Netzausdehnung (@150nF/km): 1 km 4 km 12 km
Anzahl der Standardlasten Maximale Entfernung zum Zähler (@75
Ω/km)
(Zähler) des Netz-Zweiges bei Gleichverteilung Alle Zähler am Ende
10
30
6,5 km
4,1 km
5,2 km
2,7 km
60 2,6 km 1,5 km
Durch den Einsatz von Repeatern (M-Bus-Verstärker) können M-Busnetze noch größere Entfernungen überbrücken und beliebige Ausdehnungen erreichen. Zu beachten ist lediglich, daß auch für die Repeater eine Netzversorgung notwendig ist.
Schirmung
6 06.03.02, Version 1.2 Bedienungsanleitung / User Manual
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Untersuchungen haben gezeigt, daß eine Schirmung des M-Bus-Kabels nicht zwingend erforderlich ist. Unter gar keinen Umständen darf eine der Busleitungen Kontakt zum
Schirm oder zur Erde haben.
1 Installation and startup
Drill pattern
LED signals:
Power (green): Power supply O.K.
Slave (yellow):
Max (yellow):
Short (red):
Slave is transmitting
Max. current exceeded
Overcurrent (short circuit)
Power Slave Max Short
PC
GND TX RX S+ S-
RS232 (PC) RS485
M+ M- M+ M- M+ M-
M-Bus
N L
Fuse
Sicherung
Connectors
RS232: GND Ground potential of the interface
TX
RX
Data line for reception (transmit of PC)
Data line for transmission (receive of PC)
RS485: S+, S- Terminals for RS-485 interface (observe polarity)
Bedienungsanleitung / User Manual 06.03.02, Version 1.2 7
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M-Bus: M+, M- independent in parallel to the same line. The signs +, - mark only the different bus lines.
Power: Earth for symmetry of bus and surge diverting
RS232 interface
polarity independent
The M-Bus can be accessed via a RS232C interface. The signals TXD, RXD and GND (PC notations) are wired to terminals and to the DB9 connector at the housing. Only one of these two connectors can be used simultaneously. You need a 1:1 cable to connect a PC. With our M-
Bus modem for level converter MOD003 you can use the special cable included with delivery.
Pinning of the DB9 connector:
2
3
TXD Transmit to PC
RXD Receive from PC
Pin 1, 4, 6 und 9 are not connected
RS485 interface
The PW60 normally activates the receive mode on the RS485. On reception of data from the M-Bus slaves it switches to transmit mode (RS485 transmitter active). About
37ms after the last received data bit (0) the receive mode is re-entered. The RS485 interface of the PW60 is not addressable. There is an internal line termination of 1k
Ω inside the PW60. A stronger line termination of 120
Ω can be obtained by connecting a resistor of 130
Ω between the terminals S+ and S-. The contemporary use of the RS485 and RS232 interfaces can produce temporary disturbances in communication.
Exchange of fuse
Over voltages on the power supply input may cause the fuse to blow. Please switch off or disconnect the mains power (danger of life) before inserting a new fuse (type 5x20
250V 0,16A slow blow / 5x20 110V 0,25A slow blow for –US version). The fuse is removed by pulling the fuse holder. You can use a screw driver to open the fuse holder.
Trouble shooting
• No LED is on:
Check power supply and fuse.
• Red LED is on:
Check the M-Bus wiring for short circuits and ground loops. Defective slaves can also produce an overcurrent. The source for the short circuit can be found easier by removing some bus segments from the M-Bus terminals.
• Yellow LED (Max) is staticly on:
The bus current has exceeded the nominally allowed current. Check the number of connected meters. You can connect 60 meters specified with 1 unit load (1.5mA),
8 06.03.02, Version 1.2 Bedienungsanleitung / User Manual
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• No reply from meter:
Check baudrate and address of this meter. Check the bus extension: The bus voltage at any slave must be >24V. Temporarily remove other bus segment.
2 Description of the Level Converter
Functionality
The MR004W converts signals from RS232C or RS485 interfaces to M-Bus signals.
The device is transparent and therefore gives external controllers (Laptop, building control systems..) access to the M-Bus. The software of the controller must provide the communication protocols of the connected meters. The PW60 can supply up to 60 slaves (unit loads) with power.
The M-Bus is a low cost, 2-wire field bus system for reading and remotely powering of consumption meters for heat, gas, water, electricity … The physical layer and basic elements of the protocol are defined in the european standard EN 1434-3.
Technical Data
Environment:
50Hz, respective
50Hz, version)
Operating temperature: 0..+45°C
Storage temperature: -10..+60°C
Housing: Dimensions:
Protective class:
Material / colour:
Weight: 1,3kg
M-Bus specifications
Parameter
Max. no. of unit loads (slaves)
Internal resistance
Bus voltage mark = log. 1 (@ 0mA)
Voltage drop for space = log. 0
Warning current level (Max LED)
Level for over current interruption (Short LED)
Bedienungsanleitung / User Manual
W x H x L = 166 x 190 x 112 (mm)
IP53 (cable glands must be closed)
PS / light-grey (similar to RAL 7035) min.
60
38,5
12
90
130
06.03.02, Version 1.2 typ.
39,0
12,5
100
140 max.
15
39,5
13
110
160
9 unit
Ω
V
V mA mA
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Level for bit detection from slave 7 mA
Level for collision detect 30 mA
The device transmits a break signal (space) for minimum 50ms after a collision and for minimum 100ms after a short circuit.
Standards
The Level Converter MR004W follows these standards:
M-Bus: EN1434-3
Emmission:
Immission:
DIN EN50081-1, EN 55022 class B, EN 60555
DIN EN50082-2, ENV 50140, ENV 50204, EN 61000-4-4
Planning M-Bus networks
Two effects must be taken into consideration before projecting M-Bus networks:
1. The signals must not be distorted to much by the influence of the capacitance of the cable. The capacity of the network depends on the length of the network (the total sum of cable length). Lower baudrates allow a higher bus capacity.
2. Each meter must be powered by the M-Bus with a minimum voltage of 24V. The voltage drop on the bus line is caused by the transmit current of the communicating slave of up to 20mA, the supply current of the slaves in the respective bus segment, the internal resistance of the M-Bus master, the resistance of the cable and the connection resistances of the joints. The distance between a slave and the master is inverse dependent of the number of slaves in this segment and of the cable diameter.
The maximum allowed resistance of the cable R
L
between the MR004DL/FA can be estimated with the following formulas (N = no. of unit load, each 1.5mA):
N slaves at end of cable: R
L
= (9467 - 15 x n) / (n + 14)
Ω
N slaves equally distributed: R
L
= (18933 - 30 x n) / (n + 28)
Ω
The calculation for a standard phone cable JYSTY nx2x0.8
(75
Ω/km, 150nF/km) presents the following values:
Baudrate 9600 Baud 2400 Baud 300 Baud
Max. total cable length (@150nF/km): 1 km 4 km 12 km
No. of unit loads in the respective segment
1
10
30
60
Max. distance to the meter (@75
Ω/km)
Equally distributed slaves at end of cable
8,4 km
6,5 km
4,1 km
2,6 km
8,4 km
5,2 km
2,7 km
1,5 km
10 06.03.02, Version 1.2 Bedienungsanleitung / User Manual
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There are remote repeaters (our art.no. DR007) available for extending the network length and the number of connected slaves. Cascading these remote repeaters allows a nearly unlimited bus extension.
Tests performed by the M-Bus Usergroup showed the result that a shielding of the
M-Bus cable is not necessary. Please avoid a connection between any of the bus lines to the shielding or protective ground.
Bedienungsanleitung / User Manual 06.03.02, Version 1.2 11
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