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Zählerfernauslesung
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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 Geschäftsführer der MID-Cert GmbH



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 werden.

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: 17. Jul 2009

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