| 标准编号 | GB/T 36243-2018 (GB/T36243-2018) | | 中文名称 | 水表输入输出协议及电子接口 要求 | | 英文名称 | Input/output protocols and electronic interfaces for water meters -- Requirements | | 行业 | 国家标准 (推荐) | | 中标分类 | N12 | | 国际标准分类 | 91.140.60 | | 字数估计 | 50,530 | | 发布日期 | 2018-06-07 | | 实施日期 | 2019-01-01 | | 发布机构 | 国家市场监督管理总局、中国国家标准化管理委员会 | GB/T 36243-2018
Input/output protocols and electronic interfaces for water meters--Requirements
ICS 91.140.60
N12
中华人民共和国国家标准
水表输入输出协议及电子接口 要求
(ISO 22158:2011,IDT)
2018-06-07发布
2019-01-01实施
国 家 市 场 监 督 管 理 总 局
中国国家标准化管理委员会 发 布
目次
前言 Ⅲ
引言 Ⅳ
1 范围 1
2 规范性引用文件 1
3 术语和定义 1
4 脉冲输出水表---A型 3
4.1 总则 3
4.2 脉冲输出模式 3
4.3 脉冲波形定义 4
4.4 脉冲数据集类型 6
4.5 信号输出类型 6
4.6 脉冲配置 6
5 不可寻址水表---B型 7
5.1 总则 7
5.2 不可寻址水表的输出模式 7
5.3 不可寻址水表的数据集类型 8
5.4 不可寻址的V型帧数据协议 8
5.5 用感应板和感应探头读数的不可寻址两线制异步模式 10
5.6 直接连接转发器/总线节点的不可寻址三线制异步模式 11
5.7 用感应板和感应探头读数的不可寻址两线制同步模式 12
5.8 直接连接转发器/总线节点的不可寻址三线制同步模式 13
5.9 用光电耦合器和探头读数的不可寻址两线制双向异步模式 14
5.10 兼容性声明 15
6 可寻址水表---C型 16
6.1 总则 16
6.2 基于 M-BUS总线技术的输出模式“1” 16
6.3 基于Dialog技术的输出模式2 25
6.4 基于“NABS”技术的输出模式3 34
附录A(资料性附录) 指定注册机构 44
参考文献 45
前言
本标准按照GB/T 1.1-2009给出的规则起草。
本标准使用翻译法等同采用ISO 22158:2011《水表输入输出协议及电子接口 要求》。
与本标准中规范性引用的国际文件有一致性对应关系的我国文件有:
---GB/T 14048.15-2006 低压开关设备和控制设备 第5-6部分:控制电路电器和开关元件
接近传感器和开关放大器的DC接口(NAMUR)(IEC 60947-5-6:1999,IDT);
---GB/T 18657.1-2002 远动设备及系统 第5部分:传输规约 第1篇:传输帧格式
(IEC 60870-5-1:1990,IDT);
---GB/T 18657.2-2002 远动设备及系统 第5部分:传输规约 第2篇:链路传输规
则(IEC 60870-5-2:1992,IDT);
---GB/T 26831.2-2012 社区能源计量抄收系统规范 第2部分:物理层与链路层(EN13757-
2:2004,IDT);
---GB/T 26831.3-2012 社区能源计量抄收系统规范 第3部分:专用应用层(EN13757-3:
2004,IDT)。
本标准由中国机械工业联合会提出。
本标准由全国工业过程测量控制和自动化标准化技术委员会(SAC/TC124)归口。
本标准起草单位:上海工业自动化仪表研究院有限公司、宁波水表股份有限公司、三川智慧科技股
份有限公司、宁波东海仪表水道有限公司、重庆智慧水务有限公司、苏州自来水表业有限公司、无锡水表
有限责任公司、扬州恒信仪表有限公司、浙江省计量科学研究院、河南省计量科学研究院、宁波市计量测
试研究院、济南瑞泉电子有限公司、江阴市立信智能设备有限公司、宁波市精诚科技股份有限公司、青岛
积成电子有限公司、湖南威铭能源科技有限公司、江苏远传智能科技有限公司、上海水表厂、北京市自来
水集团京兆水表有限责任公司、西安旌旗电子股份有限公司、深圳市兴源智能仪表股份有限公司、杭州
水表有限公司、湖南常德牌水表制造有限公司、山东晨晖电子科技有限公司、智润科技有限公司、浙江金
龙自控设备有限公司。
本标准主要起草人:李明华、左富强、宋财华、吕文、魏庆华、姚福江、张庆、徐一心、赵建亮、崔耀华、
马俊、董良成、韩路、汤天顺、张德霞、朱政坚、谈晓彬、陈峥嵘、张文江、郭永林、刘清波、孙一磊、刘华亮、
王学水、戈剑、张波。
引 言
当前,计量器具与计量系统通信的需求已日益显现。本标准旨在解决水表与计量系统通信的相关
问题,本标准也可以与使用通用接口和协议的其他计量系统,如燃气和电力计量系统,配合使用。
近年来,有越来越多的电子装置被应用于水表中,例如:
---脉冲输出系统;
---绝对编码系统;
---双向可寻址总线系统。
目前,无论是此类系统的硬件接口还是协议都没有明确的定义,本标准试图解决由此产生的问题。
现有的水表通信技术可以分为以下三种不同的类型:
---脉冲输出水表,本标准中称其为A型;
---不可寻址水表,本标准中称其为B型;
---可寻址水表,本标准中称其为C型。
本标准描述了水表输入输出协议和电子接口的一般要求。其目的是为水表寄存器和抄表设备的设
计人员提供必要的指导。
有关条款是通过分析目前正在使用的应用,并通过咨询供水行业后确定的。当然,列出的应用并不
全面详尽。
水表输入输出协议及电子接口 要求
1 范围
本标准规定了能通过电子接口交换或提供数据的水表的最低通信要求。
本标准仅规定了水表的电气电子连接装置的接口条件,未规定可连接在水表上用于自动抄表或远
程抄表的转发器、感应单元等专用设备的要求。
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。
IEC 60870-5-1 远程控制设备和系统 第5部分:传输协议 第1节:传输帧格式(Telecontrol
IEC 60870-5-2 远程控制设备和系统 第5部分:传输协议 第2节:链路传输规则(Telecontrol
IEC 60947-5-6 低压开关设备和控制设备 第5-6部分:控制电路电器和开关元件 接近传感器
(NAMUR))
www.keikoren.or.jp/eng/pub.html[2011-04-27]
址获取:http://www.m-bus.com[2011-04-27]
1) 由日本水表制造商协会出版。
2) 由 M-BUS总线用户组织出版。
3 术语和定义
EN13757界定的以及下列术语和定义适用于本文件。
3.1
接口 interface
< 水表 >两个系统间相互作用的点或工具。
3.2
脉冲 pulse
< 水表 >接口的(有源或无源)电子输出。脉冲的增量等于特定的水体积。
3.3
抄表总线上不能独立编址的接口装置。
3.4
抄表总线上可以独立编址的接口装置。
3.5
通常有中央计算机参与的抄表。
3.6
远程抄表 remotemeterreading;RMR
中央计算机不一定参与的、远离水表的抄表。
3.7
开关电流 switchingcurrent
切换时开关所能承载的电流。
3.8
开关闭合 switchclosure
产生数字脉冲的装置(干簧管,晶体管等)。
3.9
脉冲不表明水流方向的脉冲数据集。
3.10
脉冲仅表明一个水流方向的脉冲数据集。
3.11
脉冲表明水流方向的脉冲数据集。
3.12
无源输出 passiveoutput
< 水表 >无电源的开关装置。
3.13
有源输出 activeoutput
< 水表 >有电源的开关装置(接口内或接口外)。
3.14
篡改检测 tamperdetection
< 水表 >用于检测破坏计量设备或设备内存储数据企图的装置。
3.15
输出模式 outputmode
< 水表 >脉冲的电子特性。
3.16
数据集类型 datasettype
提供流量信息的一组脉冲的电子特性。
3.17
V型帧 V-frame
包含可变长度字段的数据集。
4 脉冲输出水表---A型
注:该输出类型的主要功能是提供实时计量脉冲来表示流经水表的规定单位的水量。
4.1 总则
兼容性由以下输出模式、数据集类型和信号输出类型界定:
--- 脉冲输出模式: 1、2、3、4、5、6、7、8;
--- 数据集类型: O、U、B1、B2、N1、N2;
--- 信号输出类型: N、P、T。
注:兼容型产品可标示:“A1O”“A2O”“A3U”“A4UN”“A5B2P”“A7N2”等。
脉冲输出模式、脉冲波形定义、脉冲数据集类型和信号输出类型的要求见4.2~4.5。
4.2 脉冲输出模式
脉冲输出模式应符合表1的要求。
表1 脉冲输出水表(A型)的脉冲输出模式
参数
类型
A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 A8
特性 无源 有源 有源 有源
脉冲
(见4.3) 无电压
有源高态
有源电流回路(见5.2)
工艺技术
无源开关闭合
信号使用 电源使用
自供电脉冲
自供电晶体
管开关
外部供电晶体管开关
传感器使用 缓冲器使用
外部供电电流脉冲
电源电压
范围
- - - -
2V~
5VDC
5V~
15VDC
IEC 60947-5-6
(公称8.2VDC,
1kΩ电源内阻)
表1(续)
参数
类型
A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 A8
开关电流
和电压
≤30VDC
3μA~
20mA
≤100VDC
3μA~
500mA
最高20VDC
≤20mAa
最高20VDC
≤10mAa
最高20VDC
≤20mAa
- -
关状态阻抗 >10MΩ >10MΩ - - >10MΩ - -
开状态阻抗 < 200Ω < 150Ω - - < 500Ω - -
电流消耗 - - - - < 20mA
IEC 60947-5-6
( >2.1mA)
典型数据
集类型
(见4.4)b
无向 单向 无向、单向或双向 无向或双向
典型产品
类型b
微动开关、干簧管
或固体开关
发生器或
压电传感器
压电传感器
或磁传感器
压电传感器、磁传感器或
光学传感器
微动开关、干簧管、
磁传感器或光学传感器
a 信号输出类型为“T”时,该电压由电源电压所代替。
b 其他类型也适用。
4.3 脉冲波形定义
脉冲输出模式A1~A8的脉冲波形定义应符合图1~图5的要求。
注:图1~图5中给出的时间仅用于说明目的。
说明:
1---开关开;
2---开关关;
3---前导噪声,最大5ms;
4---宽度,最小25ms;
5---拖尾噪声,最大5ms。
图1 A1型和A2型
说明:
1---主脉冲,最小3V;
2---次脉冲,最小1V;
3---关;
4---开;
5---宽度,最小1ms;
6---振荡,最大200ms。
图2 A3型
说明:
1--- 关;
2---开;
3---前导过渡,最大100μs;
4---宽度,最小2ms;
5---拖尾过渡,最大10ms。
图3 A4、A5和A6型
说明:
1---正向;
2---反向;
3---下一个脉冲;
4---1ms;
5---0.5ms(所有最小宽度);
6--- 最小2.1mA;
7---(1.65±0.165)mA;
8---最大1.2mA。
最高频率为正向500Hz,反向400Hz。
图4 A7型
说明:
1---正向;
2---反向;
3---下一个脉冲;
4---1.2ms(所有最小宽度);
5---最大0.3ms;
6---最大6.0mA,最小2.2mA;
7---(1.5±0.05)mA;
8---最大1.0mA,最小0.04mA。
最高频率为150Hz。
图5 A8型
4.4 脉冲数据集类型
脉冲数据集类型应符合表2的要求。
表2 脉冲输出水表的脉冲数据集类型
数据集类型 O U B1 B2 B3 N1 N2
格式 无向 单向 双向 双向 双向 无向 双向
脉冲
定义
不能区
别方向
指定方向 两个单向
无向+方
向信号
正交
IEC
60947-5-6
IEC 60947-5-6+
“透明”修饰符
4.5 信号输出类型
除了数据集N1和N2外,输出信号应标明极性。
信号输出类型应采用以下后缀表示:
---N: 0电压信号
---P: 正电压信号
---T: 推拉输出电路、推拉输出信号;
---W: 无极性浮动输出,无参考信号。
后缀与数据集类型一起使用,如ON、UP、B1T。
4.6 脉冲配置
信号“集”输出本质上不以测量值为参考。
示例:
装置可以有多个输出“集”,分别标上兼容的输出类型。输出类型可能相同也可能不同。例如,“A1O + A1O”表示
一个无源无电压输出设备提供两个符合本标准要求的信号“集”。“A6B1+ A6B2”表示一个外部供电的有源输出装置
提供两种符合本标准要求的不同的双向信号“集”。
当脉冲输出有极性时,“负”端宜有相应标记;如果是导线的话,应使用棕色芯线。
还可以具备篡改检测或篡改检查装置作为辅助功能,使用以下一种方式:“电缆回环”“电缆阻抗变
化”或“磁干扰信号”。这些额外的连接可以利用公用线路,但不能影响脉冲的主要功能。
注:由于脉冲、电源和防篡改连接等种类较多,所以不可能按功能分配芯线颜色。
5 不可寻址水表---B型
注:该输出类型的主要功能是当水表独立联接抄表装置时,可提供一个数据流来确认并报告所记录的单位水量。
5.1 总则
兼容性由以下输出模式和数据集类型(使用公用数据协议)界定:
--- 输出模式:1、2、3;
--- 数据集类型:A、S1、S2。
兼容型产品可标示:“B1S1”“B2A”“B3A”等。
5.2 不可寻址水表的输出模式
不可寻址水表的输出模式应符合表3的要求。
表3 不可寻址水表(B型)的输出模式
参数
类型
“B1” “B2” “B3”
工艺技术 两线制编码寄存器 三线制编码寄存器 两线制编码寄存器
信号 单向ASCII数据帧协议 双向ISO 数据帧协议
数据集类型(见5.3) 异步或同步 异步
电源电压
(若由外部供电)
7V~17Vp-pAC
2.9V~6VDC(异步)
5V~12VAC(同步)
交流电源频率
(若由外部供电)
10kHz~30kHz -
两线制调制深度 >10% 电感 -
光学隔离-
不适用
三线制输出低压 -
< 0.9V
(对于“公共”伪开路集电极
/开漏,需要外部上拉电阻)
电流消耗
< 3mA(异步)
< 15mA(同步)
5.3 不可寻址水表的数据集类型
不可寻址水表的数据集类型应符合表4的要求。
表4 不可寻址水表(B型)的数据集类型
参数
数据集类型
“A” “S1” “S2”
通信 异步 外部时钟同步
数据传输率 ≥(300±2.25)bit/s
0bit/s~2000bit/s
1时钟周期每比特
1时钟周期每比特,或1200bit/s
时16时钟周期每比特
字符格式 1开始,7数据(LSB在前),偶数奇偶校验,1停止
两线制数据检测
逻辑0=载波中断
逻辑1=NO动作
逻辑0=脉冲群
逻辑1=NO动作
逻辑0=双向交换
逻辑1=NO双向交换
三线制数据极性 逻辑0=输出LOW 逻辑1=输出 HIGH
字符间隔 ≤6bit时间 - -
数据帧 ≥4相同数据帧 时钟控制,每帧“实时”
帧间隔 < 2s < 200ms 8个“停止”bit
时钟“low”定义 - 250μsmin,1000μsmax,稳定性±25%
时钟“high”定义 - >1000μs
电源中断条件 >500ms >200ms
5.4 不可寻址的V型帧数据协议
5.4.1 总则
不可寻址的V型帧数据协议长度可变,格式如下:
VS-字段[;R-字段][;A-字段][;B-字段][;C-字段][;J-字段]< CR >
其中:
V ---帧开始同步字符(始终是大写字母V);
; ---字段分隔符;
[] ---可选字段;
< CR >---帧(&最后字段)结束符号。
该格式中需有V、S字段和< CR >。
适用字段可有子字段,典型的子字段如下:
;RCn[,u[,f[,t]]]
其中:
R---字段开始同步字符(大写字母);
C---数据类型(大写字母);
n---水表实际读数;
,---子字段分隔符。
RCn为必备字段,而[,u[,f[,t]]]为可选字段。
第一字段应为S字段,而可选字段与顺序无关。
除了规定字段或子字段外,制造商可能会加入自定义字段或子字段,这些字段或子字段可能无法被
相应的读取装置读懂。
5.4.2 不可寻址的V型帧数据协议字段定义
不可寻址的V型帧数据协议字段定义见表5。
表5 不可寻址的V型帧数据协议字段定义
字段 描述 格式
S字段=序列号ID(必备) (制造商代码/ID) f S m s
m:制造商代码,3个字母字符见www.flag-association.com
s=id,不大于16个字母数字字符,0~9,a~z
R字段=读数
(可选)
(总量或流量) f;RCn[,u[,f[,t]]]数据类型C=当前数据
或:;RSn[,u[,f[,t]]]数据类型S=历史数据
或:;RHn[,u[,f,t]]数据类型 H=最大流量
或:;RLn[,u[,f,t]]数据类型L=最小流量
n=水表实际读数,不大于16个数字字符0~9,允许保留一个
小数点,“?”为出错指示符
u=计量单位 见5.4.3表6
f=单位系数的乘数/除数,10的幂,从-9到+9
t=时间单位(用于流量)见5.4.3表7
A-字段=诊断信息(可选) (制造商自定义);Aa
a=不大于16个 ASCII字符
B-字段=计费ID(可选) 账户信息;Ba
a=不大于16个ASCII字符
C-字段=校验和(可选) (块校验字符);Ca
a=根据ISO 1155,不大于4个ASCII字符
J-字段---自由文本(可选) (用户定义);Ja
a=不大于300个ASCII字符
除以上有规定外,有效ASCII字符为十六进制20到十六进制7E,不包括字段分隔符“;”十六进制3B&< CR >。
报文长度无最大值,但包括“V”和“< CR >”在内,应不大于63个字段。
5.4.3 不可寻址的V型帧数据协议配置表
制造商代码见FLAG网站(www.flag-association.com)。计量单位和时间单位的数字代码分别见
表6和表7。
表6 计量单位代码
代码 计量单位
1 立方米
2 升
3 美制加仑
4 英制加仑
5 立方英尺
6 英亩英尺
7 公顷米
表7 时间单位代码
代码 时间单位
1 秒
2 分
3 小时
4 天
5 年
5.5 用感应板和感应探头读数的不可寻址两线制异步模式
这是一种两线制接口,交流电压(或经过整流的交流电)通过该接口施加到数据电路的寄存器上,以
提供内部电源和数据载波。
加电后,利用波幅调制,以事先确定的比特率自动读取寄存器的数据,并以相同的数据帧传输数据,
断开载波表示逻辑0,不断开载波表示逻辑1。
数据传输完成后,如果寄存器仍处于加电状态,它可以进入被动状态,接收制造商自定义的组态命
令。因此,重新读数时需要按5......
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