LoRa-20 工业无线通讯模块
智能I/O LoRa-20 工业无线通讯模块 2020-12-01 LoRa-20 工业无线通讯模块 1715

LoRa-20是一种基于LoRa扩频技术的低功耗远距离的无线数据透明传输产品。该产品采用24VDC供电或USB端口供电方式,支持工业RS232、RS485端口升级扩展为无线通讯,安装方便,拥有多种组网方式,使用简单。


在数字化转型的过程中,很多中小型企业面临着一些很现实的问题:

       1. 数字化升级要停产施工布线,停工造成经济损失,很多企业无法承受。

       2. 制造业很多现场对环境要求很高(如食品、医疗、生活用品等),系统改造过程中会打破原有的卫生系统。

       3. 部分环境恶劣的制造现场普通线缆无法长时间可靠工作,需要特种线束。布线成本会很高。


那么无线通讯在一些场景就很好的解决了这些问题。基于近20年来的工业安全技术基础,上海辰竹仪表有限公司(以下简称“辰竹”)开发了工业级无线通讯产品LoRa-20,抗干扰能力强,通讯稳定,紧凑结构,在工业场景应用有着极大的优势。

LoRa-20 工业无线通讯模块

图1:LoRa-20产品示意


LoRa-20产品有着多种组网方式,灵活运用于各种工业场景。

LoRa-20 工业无线通讯模块

图2:LoRa-20产品组网方式

 

案例介绍:某食品加工生产车间数字化升级

背景介绍

某食品加工厂有着先进的机器人,十分好的生产线。但产线上的工人依然是手写的看板,他的任务、要加工的东西、还是手写。出于提高生产效率,保障生产安全,提高食品质量的需要,要对生产线进行数字化改造升级,将40个控制系统中PLC的生产数据进行收集,在数据调度中心进行统一生产管理。

LoRa-20 工业无线通讯模块

图3:原车间管理情况

 

目前存在以下难点:

l  柜内空间布局已经饱和,空间十分狭小。

l  传统的收集数据方法需要大量布线,会造成卫生问题,同时需要产线长时间停工以便于施工,会造成经济损失。

l  生产线会经常进行卫生大清洗,消毒。地面经常在潮湿状态,因此为了布线的安全,需要的成本会很高。

l  生产线离数据调度中心较远(直线距离约80米),40个控制柜又比较分散,也会大大增加布线成本。

 

具体改造需求如下:

l  数据调度主动发送报文给每台设备,采用ModbusRTU通讯协议的形式将数据全部收集

l  单台设备的数据采集频率最快的需要250ms(数据长度14个字)

l  单台设备的数据采集频率最慢的需要1小时(数据长度66个字)

l  上位机做好历史数据存储和报警

 

解决方案

根据现场特点:布线困难,控制柜较为分散,控制柜之间间隔较远。考虑采用辰竹无线LoRa-20通讯模块安装在每个控制柜内的PLC边上,并和PLC进行RS485连接,使40台PLC通过40台LoRa-20进行分频段无线星形组网,在管理中心(与车间距离约80米)通过三台LoRa-20中心节点进行数据的管理。系统构成及布局见下图:

LoRa-20 工业无线通讯模块

图4: 数字化改造无线升级示意图


LoRa-20 工业无线通讯模块

图5 生产线控制柜组网情况


产生的经济效益

1. 避免停产损失(在产线日常维护时间间隙即可完成无线扩展设备的安装)

2. 节省施工成本(无需布线,走线)

3. 数字化改造后,管理中心可以实时获取产线生产数据,结合实时订单管理系统,有效调节产能,提高生产效率,缩短产品交货期


 

 

#知识点#

LoRa无线通讯技术:在同样的功耗条件下比其他无线方式传播的距离更远,实现了低功耗和远距离的统一,它在同样的功耗下比传统的无线射频通信距离扩大3-5倍。

LoRa技术特征:工作频段:全球开放的ISM 频段 包括433、470、868、915 MH等

l  调试方式:基于扩频技术,线性调制扩频(CSS)的一个变种,具有前向纠错能力

l  发射功率:≤20dBm

l  接收灵敏度:-130dBm(业界最高)

l  通讯速率:10~20kbps(低速)


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