LoRa-20 工業無線通訊模塊
智能I/O LoRa-20 工業無線通訊模塊 2020-12-01 LoRa-20 工業無線通訊模塊 5689

LoRa-20是一種基于LoRa擴頻技術的低功耗遠距離的無線數據透明傳輸產品。該產品采用24VDC供電或USB端口供電方式,支持工業RS232、RS485端口升級擴展為無線通訊,安裝方便,擁有多種組網方式,使用簡單。


在數字化轉型的過程中,很多中小型企業面臨著一些很現實的問題:

       1. 數字化升級要停產施工布線,停工造成經濟損失,很多企業無法承受。

       2. 制造業很多現場對環境要求很高(如食品、醫療、生活用品等),系統改造過程中會打破原有的衛生系統。

       3. 部分環境惡劣的制造現場普通線纜無法長時間可靠工作,需要特種線束。布線成本會很高。


那么無線通訊在一些場景就很好的解決了這些問題。基于近20年來的工業安全技術基礎,上海辰竹儀表有限公司(以下簡稱“辰竹”)開發了工業級無線通訊產品LoRa-20,抗干擾能力強,通訊穩定,緊湊結構,在工業場景應用有著極大的優勢。

LoRa-20 工業無線通訊模塊

圖1:LoRa-20產品示意


LoRa-20產品有著多種組網方式,靈活運用于各種工業場景。

LoRa-20 工業無線通訊模塊

圖2:LoRa-20產品組網方式

 

案例介紹:某食品加工生產車間數字化升級

背景介紹

某食品加工廠有著先進的機器人,十分好的生產線。但產線上的工人依然是手寫的看板,他的任務、要加工的東西、還是手寫。出于提高生產效率,保障生產安全,提高食品質量的需要,要對生產線進行數字化改造升級,將40個控制系統中PLC的生產數據進行收集,在數據調度中心進行統一生產管理。

LoRa-20 工業無線通訊模塊

圖3:原車間管理情況

 

目前存在以下難點:

l  柜內空間布局已經飽和,空間十分狹小。

l  傳統的收集數據方法需要大量布線,會造成衛生問題,同時需要產線長時間停工以便于施工,會造成經濟損失。

l  生產線會經常進行衛生大清洗,消毒。地面經常在潮濕狀態,因此為了布線的安全,需要的成本會很高。

l  生產線離數據調度中心較遠(直線距離約80米),40個控制柜又比較分散,也會大大增加布線成本。

 

具體改造需求如下:

l  數據調度主動發送報文給每臺設備,采用ModbusRTU通訊協議的形式將數據全部收集

l  單臺設備的數據采集頻率最快的需要250ms(數據長度14個字)

l  單臺設備的數據采集頻率最慢的需要1小時(數據長度66個字)

l  上位機做好歷史數據存儲和報警

 

解決方案

根據現場特點:布線困難,控制柜較為分散,控制柜之間間隔較遠。考慮采用辰竹無線LoRa-20通訊模塊安裝在每個控制柜內的PLC邊上,并和PLC進行RS485連接,使40臺PLC通過40臺LoRa-20進行分頻段無線星形組網,在管理中心(與車間距離約80米)通過三臺LoRa-20中心節點進行數據的管理。系統構成及布局見下圖:

LoRa-20 工業無線通訊模塊

圖4: 數字化改造無線升級示意圖


LoRa-20 工業無線通訊模塊

圖5 生產線控制柜組網情況


產生的經濟效益

1. 避免停產損失(在產線日常維護時間間隙即可完成無線擴展設備的安裝)

2. 節省施工成本(無需布線,走線)

3. 數字化改造后,管理中心可以實時獲取產線生產數據,結合實時訂單管理系統,有效調節產能,提高生產效率,縮短產品交貨期


 

 

#知識點#

LoRa無線通訊技術:在同樣的功耗條件下比其他無線方式傳播的距離更遠,實現了低功耗和遠距離的統一,它在同樣的功耗下比傳統的無線射頻通信距離擴大3-5倍。

LoRa技術特征:工作頻段:全球開放的ISM 頻段 包括433、470、868、915 MH等

l  調試方式:基于擴頻技術,線性調制擴頻(CSS)的一個變種,具有前向糾錯能力

l  發射功率:≤20dBm

l  接收靈敏度:-130dBm(業界最高)

l  通訊速率:10~20kbps(低速)


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