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Home / Fachbeiträge / Zählerfernauslesung



Aufbau und Struktur eines Systems zur Datenübertragung mit M-Bus

Bericht aus EuroHeat&Power 32. Jg (2003), Heft 5

Dipl.-Ing. (TH) Reiner Schupp ist Technischer Leiter bei der VVSG Wär­mezähler Service GmbH, Essen sowie stellvertre­tender Prüfsteilenleiter der staatlich anerkannten Prüfstellen für Wasser und Wärme bei der WSG



Bei der Realisierung von Systemen zur Zählerfernauslesung müssen unterschiedliche Randbedingungen beachtet werden.
Der Autor stellt die Mindestvoraussetzungen dar, die bei der Planung von M-Bus-Projekten beachtet werden müssen.

Moderne Wärmezähler verfü­gen über standardisierte Schnittstellen zur Übertra­gung von Daten.
Hierzu gehören

  •  normenkonforme Schnittstellen nach EN 1434-3:
     - Stromschleife,
     - optische/induktive Abtastung, - M-Bus,
     sowie
     
  • nicht normenkonforme Schnittstellen:
     - Siox-Bus
     - div. Werks-Normen von Herstel­lern.

Zum Datenaustausch in weit ver­zweigten Netzen wird heute der M-Bus verwendet.
Dabei muss betont werden, dass der wirtschaftliche Nutzen insbesondere von weit ver­zweigter M-Bus-Netzen durchaus umstritten ist.

Den unbestreitbaren Vorteilen solcher Systeme, wie

  •  die jederzeit mögliche Ablesung (keine Kundenbelästigung),
  •  die Ferndiagnose,
  •  die Optimierung von Versor­gungsnetzen l Lastprofilerstellung,
  •  die Vermeidung von Ablesefeh­lern und 
  •  der automatisierten Rechnungs­erstellung

müssen auch kritische Betrachtun­gen gegenübergestellt werden:

  • hohe Investitionskosten – speziell bei der Leitungsverlegung,
  • hohe Kosten für die Instandhal­tung (wird häufig vergessen bzw. unterschätzt),
  • sensibel gegen EMV-Beeinflus­sung (Blitzschutzproblematik),
  • bei häufiger Ablesung: Netzver­sorgung erforderlich.

Planung von M-Bus-Netzen
Unbedingte Mindestvorausset­zung für ein erfolgreiches M-Bus-Projekt ist eine gewissenhafte Pla­nung unter Beachtung folgender Punkte:

  • Beachtung der Topographie des Versorgungsgebiets einschließlich aller Bauabschnitte,
  • Auswahl einer geeigneten Netz­variante (Stern-, Strahl- oder Kno­tenpunktnetz),
  • Auswahl der Kabeltypen und Lei­tungsquerschnitte,
  • Berechnung der zulässigen Lei­tungslängen in Verbindung mit der Zahl der M-Bus-Teilnehmer unter Beachtung der Systemkapazität und der Übertragungsgeschwindig­keit,
  • Festlegung eventueller Knoten-punkte und Busverstärker (Orte / Zugänglichkeit),
  • Nachweis von Kabelwegen / Do­kumentation von Kabelmuffen,
  • Festlegung der Struktur von Klemmplänen und Kabelmarkie­rungen.

Selbst das sorgfältigst geplante M­Bus-Netz wird scheitern, wenn die Beschädigungs-/Zerstörungsgefahr des Netzwerks durch transiente Störgrößen in räumlich ausgedehn­ten Netzen unterschätzt wird.
Aus­fallraten bis zu 40 % aller Wärme­zähler im Jahr sind keine Seltenheit.
Speziell die Gefahr von Stoßspan­nungen (z.B. Blitzschläge mit Ein­kopplungen von 5 kV; 100 A; 50 bis 1 000 ps) muss berücksichtigt wer-den.
Wenn auch gegen Direktein­schläge kaum wirkungsvolle Schutzmaßnahmen existieren, so ist jedoch bei den normalerweise vorkommenden Nah- und Fernein­schlägen ein Geräteschutz möglich.
Der nach EN 1434-4 vorgeschriebe­ne Schutz für symmetrische und un­symmetrische Einkopplungen be­trägt 500 V.
Dieses geräteeigene Schutzniveau ist nur für Inhouse-Anwendungen ausreichend. In ausgedehnten Netzen sind zusätzliche Schutzschaltungen zwingend erfor­derlich.
Versuche in ausgeführten großflächigen Netzen zeigen, dass erst ab einem Schutzniveau von 2,5 bis 4 kV ein weitgehender Gerä­teschutz erreicht ist.

Netzstrukturen
Das M-Bus-Netz »Stern« (Bild 1) eignet sich nur bei einer geringen Anzahl von Wärmezählern.
Die einfache Montageart und die einfache Fehlersuche bei einer Störung wird jedoch bei einer größeren Zähler-dichte schnell durch die Investi­tionskosten für das erforderliche Kabel kompensiert.

Die Netzvariante »Strahl« (Bild 2) kann sowohl in Gebäuden, als auch zur Verbindung von Objekten ent­lang einer Straße verwendet werden.
Auch hier sollte die Zahl der Wärme­zähler zur Reduzierung der Stö­rungstiefe im Fehlerfall gering sein.

Das M-Bus-Netz »Knotenpunkt« (Bild 3) ist das geeignete Netz für weit verzweigte Topographien.
Es stellt jedoch die höchsten Anforde­rungen an Planung, Kontrolle und Ausführung.
Die Knotenpunkte stellen ideale Kontrollpunkte für die Störungseingrenzung / Abkopp­lung von Straßenzügen oder Bauge­bieten dar.
Lediglich eine leichte Zugänglichkeit zu den Knoten-punkten ist zu beachten.
Erforderli­chenfalls können durch zusätzliche Steueradern im Stammkabel die einzelnen Bereiche über Relais­schaltungen abgekoppelt werden.


 Bild 1. M-Bus-Netz »Stern«    Bild 2. M-Bus-Netz »Strahl«
 Bild 1. M-Bus-Netz »Stern«    Bild 2. M-Bus-Netz »Strahl«
     
 Bild 3. M-Bus-Netz »Knotenpunkt«    
 Bild 3. M-Bus-Netz »Knotenpunkt«    



Maximale Ausdehnung von M-Bus-Netzwerken
Die maximal mögliche Ausdeh­nung von M-Bus-Netzwerken kann nicht allgemein beantwortet werden.
Begrenzende Parameter sind der Kabelquerschnitt, die Anzahl der M-Bus-Teilnehmer, sowie in Verbindung mit der gewünschten Übertragungsgeschwindigkeit auch die Kapazität des gesamten Netzwerkabschnittes.
In Bild 4 sind exemplarisch für ein Fernmeldekabel mit einem Kabelquerschnitt von 0,5 mm2 und einem handels­üblichen M-Bus-Pegelwandler die zulässigen maximalen Kabellän­gen für den ungünstigsten Be­trachtungsfall dargestellt.
Für genauere Untersuchungen können die Beispielberechnungen im An­hang B der Norm EN1434-3 ange­wendet werden.

Bild 4. Kabelsegmentlängen in einem M-Bus-System
Bild 4. Kabelsegmentlängen in einem M-Bus-System


   Update: 6. Mär 2007

© 2007 Wärmezähler-Service-GmbH