【国家标准】 社区能源计量抄收系统规范 第2部分：物理层与链路层

ICS 17.220.20
中华人民共和国国家标准
GB/T26831.2-2012
社区能源计量抄收系统规范
第2部分：物理层与链路层
Society energy metering for reading system specification--Part 2:Physical and link layer2012-11-05发布
中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局中国国家标准化管理委员会
刮涂层查真伪
2013-02-15实施
GB/T26831.2—2012
2规范性引用文件
术语和定义
物理层说明
从站电气要求
主机电气要求
小型主机电气要求
转发器
冲击和浪涌的要求
5链路层(主机和从站）
波特率
位的位置
字节格式
块格式
5.6由于冲突引起的报文失败
报文描述
6图和表
从站的执行示意图
附录A（资料性附录）
附录B（资料性附录）
附录C（资料性附录）
附录D(资料性附录）
附录E（资料性附录）
附录F（资料性附录）
参考文献
干路电压保护
从站供电选择
从站冲突检测·，
线缆安装
协议示例
GB/T26831《社区能源计量抄收系统规范》由以下四部分构成：-第1部分：数据交换；
第2部分：物理层和链路层；
第3部分：专用应用层；
第4部分：仪表的无线抄读。
本部分为GB/T26831的第2部分；GB/T26831.2—2012
本标准的制定参考了欧洲标准EN13757。其中，第1部分、第2部分、第3部分等同采用了EN13757-1、EN13757-2、EN13757-3对应部分，第4部分结合国内无线抄表的技术现状和国家无线通信相关标准作了较大的修改。
本部分使用翻译法等同采用EN13757-2：2004《仪表及远程抄表通信系统第二部分：物理层与链路层》。
本部分按照GB/T1.1--2009给出的规则起草请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别这些专利的责任。本部分由中国机械工业联合会提出。本部分由全国电工仪器仪表标准化技术委员会(SAC/TC104)归口。本部分起草单位：哈尔滨电工仪表研究所、北京纳思电器有限公司、深圳市泰瑞捷电子有限公司、广东浩迪创新科技有限公司、长沙威胜信息技术有限公司、沈阳航发热计量技术有限公司、江苏林洋电子有限公司、哈尔滨华惠电气有限公司、西安旌旗电子有限公司、深圳市龙电电气有限公司、杭州百富电子技术有限公司、深圳浩宁达仪表股份有限公司、天正集团有限公司、唐山汇中仪表有限公司、宁波东海集团有限公司、北京福星晓程电子科技有限公司、青岛东软电脑技术有限公司、漳州科能电器有限公司、美国埃施朗股份有限公司、杭州鸿电子有限公司。本部分主要起草人：潘之凯、张志忠、侯学伟、郭永林、陈声荣、倪志军、尹建丰、冯喜军、姚礼本、徐茂林、肖伟峰、张绍衡、戴恋、许惠锋、吕文、关文举、黎洪、胡亚军、潘洪源。J
GB/T26831.2---2012
随着科技进步、经济发展和人们对能源使用管理要求的不断提高，社区（建筑及居住区）能源求量（水、电、气、热）远程抄收及管理的技术应用进人快速发展阶段，涌现出了批使用各类通讯技术、涉及各个计量领域的多种产品及技术方案。产品制造方和用户方迫切希望这些产品或系统能够遵循统一的标准。
因而，从1999年开始，国际电工委员会陆续发布了IEC62056《抄表、费率和负荷控制的数据交换》系列标准；国内参照其内容制定发布了GB/T19882《自动抄表系统》系列标准。该标准是开放式体系，很好地解决了互连性和互操作性的要求。该标准体系分成相对独立的几个部分制定，从而有利于标推本身的不断发展。这种科学方法及该标准的内容都为《社区能源计量抄收系统规范》国家标准的制定提供了很好的参考。
同时，由于显而易见的原因，社区能源计量抄收系统与自动抄表系统具有很多相似或共通的内容，现实中产品也有互连互通的需量，《社区能源计量抄收系统规范》的制定应该要考虑与GB/T19882《自动抄表系统》的协调。
本标准体系正是在上述背景下制定的，认识这一背景情况对理解本标准的制定思路和理解标准内容都是有益的。
本标准体系包含社区能源计量抄收系统中应用管理和底层通信两方面的内容。在应用管理方面，主要内容是COSEM（能源计量配套规范），利用仪表对象标识和接口对象方法建立模型，并进而描述了用于计量仪表和远程抄表的专用应用层。在底层通信方面涉及包括双绞线基带（M-BUS）和短距离无线两种物理层、链路层的规范。在EN1434-3：1997（\M-BUS\)中，针对热量表首次介绍了基于双绞线的总线接口物理层和链路层的参数。本部分是EN1434-3：1997部分的更新，它是兼容的且相互配合。它也包括其他被测量介质（水、燃气和热分配表）、主站通信和较新技术发展。需要注意的是EN1434-3：1997同样包括了其他通信技术。
它可应用在不同的应用层上，尤其是EN13757-3应用层。1范围
社区能源计量抄收系统规范
第2部分：物理层与链路层
GB/T26831.2—2012
本部分规定了仪表通信系统中基于双绞线的M-BUS总线接口物理层和链路层的参数。本部分适用于热量表、热分配表、水表和燃气表。本部分对仪表通信系统与远程抄表的一般描述，参见GB/T26831.1。注：本部分还适用于其他的仪表(比如电能表)、传感器和执行器。2规范性引用文件
下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。GB/T17626.4--2008电磁兼容试验和测量技术电快速瞬变脉冲群抗扰度试验（IEC61000-4-4:2004,IDT)
GB/T17626.5-2008
2005,IDT)
GB/T18657.1-2002
IEC60870-5-1:1990)
GB/T18657.2---2002
IEC60870-5-2:1992)
试验和测量技术浪涌（冲击）抗扰度试验（IEC61000-4-5：电磁兼容
远动设备及系统
第5部分：传输规约
第1篇：传输顿格式（idt
远动设备及系统第5部分：传输规约为第2篇：链路传输规则（idt
GB/Y26831.1--2011社区能源计量抄收系统规范第部分：数据交换3术语和定义
GB/T26831.1界定的以及下列术语和定义适用于本文件。3.1
unitload
单位负载
一单位负载(1U.)是1.5mA的最大标号状态电流。4物理层说明
4.1概述
图1给出了物理层的主要电气概念：主机到从站的信息传递是通过电压电平变化而实现的。使用一个（高）电压电平静态电压值Umar（闲置状态，典型值为36V）和一个典型值比Umark低12V（至少12V)的动态电压值(空号状态)进行数据传输。较高的电压变化幅度提高了主机到从站方向的噪声抗干扰能力。所需要的最小电压值，可以为一个段的所有从站提供持续的远程供电。信号传输是通过电压变化而不是绝对电压电平以抵抗由于安装电缆的导线电阻造成的大的电压跌落。所有从站是恒流接1
GB/T26831.2—2012
收器。它们的闲置（标号状态）典型电流1.0mA～1.5mA能够为从站上的收发芯片提供电源，或者同时也可以为从站(仪表)供电。从站的活跃(空号状态)电流传送使用这个恒定电流的增加量(11mA～20mA)作为信号。采用恒定电流传输信号，提高了对感应电压的抗干扰能力，并且不受导线电阻的限制。在每个从站收发器的输入端使用一个整流桥，这可使每个从站不依赖配线极性，同时也可减少安装错误。在每个从站的收发器之前，安装保护电阻，就可简单地实现过压保护，并能将从站电流限制在100mA以内，从而保护总线免受某一从站的半导体器件短路而带来的危害。附录A给出了从站收发器的主要功能。集成的从站收发器包括一个给从站（仪表)供电的被调节的缓冲电压输出、支持电池供电的电源切换和掉电信号的发出，它们是有商业价值的。Mark
Vrmak=36V
Vspaee=24 V
(11~20)mA
Imark售5mz
说明：
A转发器端的总线电压：
B从站的惠流构成
t时间；
m主机向从站发送，
s从站向主机发送此内容来自标准下载网
图1M-BUS中位的描述
对于一个可靠的系统元件，所有必须的特性参数应覆盖全部温度范围和工作电压。4.2从站电气要求
4.2.1主机到从站的总线电压
最大的持续电压：一50V～十50V(无损坏）。满足所有具体要求的电压范围：士（12V～42V）。在主从通信的标号（静态）状态下的从机端的总线电压（=UMark）应该为土（21V～42V）。标号电压被个具有不对称时间常数的最大电压检测器存储。放电时间常数应该大于30倍充电常数，但要小于1S。
在12V和UMark之间的电压范围内，存储电压的最大值UMatk，在50mS内下降不超过0.2V。主从通信总线电压标号/空号状态：空号：UBus标号：UBus≥UMark5.7V
最大空号状态时间50mS。
最大空号状态占空因数：0.92。4.2.2从站总线电流和单位负载倍数4.2.2.1概述
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从站设备可能需要一个N倍（N为1～4的整数）单位负载的最大标号电流。每个终端设备将用单位负载倍数N(大于1时)标注，并且设备说明书中将包括器件关于N倍单位负载的注释。4.2.2.2从站设备标号状态总线电流标号状态电流IMark应该小于或等于N倍的单位负载。4.2.2.3总线电压范围内的标号状态电流变化当总线在土（12V～42V)范围内时，1V～15V范围内的电压变化所引起的电流改变应不超过NX3 μA/V。
4.2.2.4标号状态电流的短暂变化在总线电压不变的情况下，总线电流在10s内的变化不应该超过士1%。4.2.2.5在允许的温度和电压范围内从站设备的总电流变化在从站设备所能承受电压和温度的整个范围，从站设备的标号状态电流的总体变化不应该超过±10%。
4.2.2.6任何单个半导体器件或电容故障后的最大总线电流在总线电压≤42V的条件下，单个半导体器件或电容故障发生1min后，从站的最大电流应小于100mA。
4.2.2.7慢启动
总线电压在一42V～十42V区间内时，总线电流应≤N×UL。4.2.2.8快速变化
任何总线电压改变后，在1ms之内总线电流应≤NXUL。4.2.2.9空号状态发送电流
在所有允许的总线电压下，从站空号状态总线电流要比标号状态的总线电流高11mA～20mA：Ispae - IMark +(11~20)mA。
4.2.2.10从站终端的输入电容：<0.5n电容将在施加15V～30V直流偏置后测量。4.2.2.11启动延迟
著总线电压跌落到12V以下超过0.1S，则在施加了充许的标号状态电压后到具有完全通讯能力的恢复时间应小于3s。
:+5..-:-:.....*
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4.2.2.12电气隔离
任何总线端子与所有不损毁封印即可触及的金属部分之间的绝缘电阻，应该大于1MQ。但与其他浮地或隔离的外部器件相连接的端子除外。试验电压为500V。对于输配干路运作的终端设备，适用相应的安全规则。
4.2.2.13可选择的自恢复干路保护从站接口可安装自恢复干路保护。这可保证干路在长时间（测试时间1min）出现230V(1十10%）电压和50Hz(或60Hz)时，从站接口不损坏，并且之后所有具体的要求都可再次得到满足。干路保护功能被所有干路操作的终端设备推荐了实行的可能性，参见附录B。4.2.3动态要求
只要不超过38400波特率的链路层或应用层都可以使用，只要它能保证在每11位时间内且不迟于50ms时至少有一欲能迷到标号状态，并可保持至少一位时间。要注意的是对于率少300波特率并包括一个50ms间隔的焦何波特率，有5个数据位到8个数据位（有或没有相等位）的任何非同步协议都是正确的。同释对于许多有或没有位缩码的同步协议也店正确的。4.3主机电气要求
4.3.1参数
最大电流（Imax）
通过最大电流IMax表现主机物理层的特点。在0和I之间的所有主线电流，可满足该段所有的功能及参数要求。例如一个满负荷的段，带有250个从站，每个从站1U.，总电流35mA（加上了余量），加一个从站短路电流（100mA）及最人空号发送电（20mA)，故IMm≥0.5A。4.3.1.2最大充许压隆（U.)
最小空号状态电压减V定义为最大允许压降U.(>0V)。U.除以主机与任量终端设备（仪表）
之间的最大的电阻，所达算出的电流是该段电阻与主机组合的最大的可用总线电流。4.3.1.3最大波特率（BMx
主机的另特点是它能满足所有具体要求的最大波特率Bmn最低波特率总是300bit/s。4.3.1.4使用说明
针对适当的功能，主机设备应有所需要电缆和设备在安装方面的说明。4.3.2功能类型
4.3.2.1简单电平转换器
使用一个在M-BUS物理层和其他标准化的物理层（如V24)之间的逻辑透明电平转换器，可实现主机的功能。允许的波特率300(bit/s）～BMx是位透明的。它不能进行位时间恢复。因此简单的电平转换器不能用作转发器。
4.3.2.2智能电平转换器
在最大波特率BMax下，智能电平转换器可进行异步通讯协议的空号状态位时间恢复。可以使用其4
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他BMaxIL(L=2～LMax）的波特率，但此时不能保证它们的位恢复时间。这样的电平转换器在其最大波特率下，可作为物理层转发器。4.3.2.3桥
主机功能可以与个链路层单元集成，从而形成个（链路层）桥。如果这个桥能支持要求的物理层和链路层的管理功能，它也能支持多种的波特率。4.3.2.4网关
主机功能可以集成到一个网关的应用层，或者集成到一个应用上。4.3.3要求
4.3.3.1标号（静态）电压（UMark）当总线电流在0～IMax范围内时，UMari=（24V+U.）~42V。4.3.3.2空号（信号状态）电压（Uspace）Uspace可逆自动恢复应能保证在任何大于IMx的电流结束后3s内恢复全部功能。在短路状况发生1ms之后，总线电流应限制到<3A。4.3.3.4最低电压斜率
空号状态和标号状态之间，从稳态电压10%过渡到90%的时间应小于或等于1/2标称位时间。这些过渡时间的不对称应小于或等于1/8标称位时间。过渡时间测试条件（从E12系列值中选择CLoad）：波特率为300bit/s时，CLaa=1.5μF；波特率为2400bit/s时，CLod-1.2μF；-波特率为9600bit/s时，CLoad=0.82μF；波特率为38400bit/s时，Clond=0.39μF。4.3.3.5有效电源阻抗
总线电流短时（小于50ms)增加20mA，总线电压降应不大于1.2V。4.3.3.6总线电压的交流声电压、脉动电压和短期电压（小于10s）稳定值：<200mVpp4.3.3.7数据检测电流（从站电流脉冲的接收）总线电流≤总线闲置电流十6mA：标号状态接收。总线电流≥总线闲置电流十9mA：空号状态接收。小于50ms，占空比小于0.92的电流脉冲的测量。4.3.3.8大数据电流反应（冲突）大于25mA和50mA的电流增加可认为是冲突状态。如果在段大于2～22倍的位时间内，总5
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线电流出现了这样一个冲突状态，主机应该向总线发出一个大于或等于22倍位时间，但小于50ms的暂停信号（总线电压=Usae）。同样再用一个时长相同的暂停信号，告知用户端。如果总线电流大于Imx，主机可以完全关闭总线电压。需要注意的是如果关闭时间大于100ms，则应该考虑3s的最小恢复时间。
4.3.3.9电气隔离
在任一总线端子和所有可触及的没有隔离包封的金属部分之间，绝缘电阻应该大于1MQ。测试电压是500V。干路提供电源的主机或者是连接到以地为基准的系统主机（例如连接到一个干路提供电源的PC的V24接口），就应包括与这些电源各自信号线的隔离。对于干路操作终端设备，相关的安全规定有效。
4.3.3.10与地对称性
干路提供电源的主机或者是连接到以地为基准的系统的主机（例如连接到一个干路提供电源的PC的V24接口），静态和动态总线电压应该与地（40%～60%）对称。这要求仅适用于以地为基准的系统。
4.4小型主机电气要求
4.4.1小型主机的定义
小型主机是指可在下列受限制的系统中使用的主机：段的最长布线≤50m；
--Bmax：2400波特；
如果任何设备因过流而停止工作，不要求主机继续操作；不要求（在冲突状态下）自动搜索第二地址。小型主机可以用作一些标准化的物理层接口（例如V24)的简单电平转换器，也可使它集成到数据处理设备中。通常不用它作转发器。把它作为固定设备或便携设备均可。它可由总线供电，也可由电池供电。
4.4.2要求
与全功能标准主机相比，小型主机有下列简化的要求：4.4.2.1最小过渡斜率
对于75nF的负载电容：从空号状态变为标号状态，或从标号状态变为空号状态，两个静态信号电压的压差从10%到90%的过渡时间：最大过渡时间tmax≤50μs。4.4.2.2较高数据电流状态（冲突状态）：不要求4.5转发器
4.5.1般要求
物理层转发器的从机端应满足从机的所有要求，主机端应满足主机的所有要求。当个网络在指定的波特率安装时超过以下一个或多个限制，如仪表数目、总电缆长度、每个段内仪表最大数目和最远通讯距离，此时就需要物理层转发器。o
..-..- .-.-..--.-.+.....-..--..--...---...:.*-+.-... :.-:-..高器
4.5.2附加要求
4.5.2.1隔离
GB/T26831.2-—2012
主机端的总线端子应该与从站端的总线端子离。对于500V的测试电压，隔离电阻应≥1M2。而对于由干路提供电源的设备，所有的相关安全规定都应遵循。4.5.2.2位恢复
根据所应用的链路层要求接收的数据，若在可接受的位时间失真范围内，就应该使用能满足链路层所有传送时序规则方法转发出去。因而，转发器应当运行在限定的波特率下，或者限制在某一特定的字节格式或特定的链路层。4.6冲击和浪涌的要求
4.6.1概述
对于M-BUS连接，根据GB/T17626.4--2008和GB/T17626.5-2008，符合本标准的设备应至少能满足下列有关冲击和浪涌的要求。需要注意的是，在冲击和浪涌方面，可以实行更多或者更高的要求。同时需要注意的是，因为现场上的经验，EN1434-3中的些值已得到更新。4.6.2室内用设备的要求
冲击测试电压：1kV(严醋等级为2)。4.6.3工业用设备的要求
冲击测试电压：1kV(严酷等级为2)。浪涌测试电压：1kV(严酷等级为2)。5链路层（主机和从站）
5.1概述
下列条款中表示的字母百分数（如“W%\)参考表1中的具体值。5.2波特率
5.2.1要求的波特率
应能支持300bit/s。
5.2.2推荐的附加波特率
推荐2400bit/s和9600bit/s。
5.2.3特殊波特率
通过网络操作员和仪表生产商间的特殊安排，也可以使用下列波特率中的一个或几个：600bit/s、1200bit/s、4800bit/s、19200bit/s或38400bit/s。整个段的尺寸和所连接的从站数将限制技术安全上的最大波特率（见附录E中线缆安装部分）。7