Anwendung der drahtlosen LoRa-Kommunikation in der Energiedatenanalyse und -verwaltung intelligenter Fabriken

1. Einführung in die LoRa-Technologie

LoRa, die vollständige Bezeichnung für Long Range, ist eine der Kommunikationstechnologien für Low-Power-Wide-Area-Networks (LPWAN, Low Power Wide Area Network). Es nutzt fortschrittliche Spread-Spectrum-Modulationstechnologie und ein Codec-Schema, um das Link-Budget zu erhöhen und die Entstörungsleistung zu verbessern. Das Link-Budget von LoRa von bis zu 157 dB ermöglicht Kommunikationsdistanzen von über 15 km (je nach Umgebung). LoRa bietet nicht nur den gleichen niedrigen Stromverbrauch wie die FSK-Modulation, sondern erhöht auch die Kommunikationsdistanz deutlich, verbessert die Netzwerkeffizienz und eliminiert Interferenzen. Das bedeutet, dass sich Terminals mit unterschiedlichen Spreizsequenzen nicht gegenseitig stören, selbst wenn sie gleichzeitig auf derselben Frequenz senden. Zudem ist die Stabilität gegenüber Kommunikations-Deep-Fading und Doppler-Frequenzverschiebung verbessert.

Derzeit arbeitet LoRa hauptsächlich in freien Frequenzbändern auf der ganzen Welt, darunter 433, 868,

915 MHz usw. Dieser Artikel verwendet das LoRa-Modul im 433-MHz-Frequenzband mit einem Kanalabstand von 2 MHz, Halbduplex und transparenter, verschlüsselter Übertragung, um die Sicherheit der Datenübertragung zu gewährleisten. Es zeichnet sich durch große Reichweite, geringen Stromverbrauch, Multi-Node-Funktionalität und niedrige Kosten aus und eignet sich für den Bau weit verteilter und weit voneinander entfernter Anlagen. Kommunikationsnetzwerk mit großer Reichweite, Entstörungsfähigkeit und geringem Stromverbrauch. Dieses Frequenzband gehört zum lizenzfreien ISM-Frequenzband, für das keine Gebühren an den Betreiber zu entrichten sind. In diesem Frequenzband treten weniger Störungen auf, und LoRa unterstützt die Kommunikation in diesem Frequenzband gut.

2. Situation vor Ort

Derzeit werden in der Zementfabrik Multifunktionszähler für elektrische Energie in den Mittelspannungsschaltschränken der einzelnen Schalträume, Multifunktionszähler für elektrische Energie in den Hauptschaltschränken für die Mittelspannung und Multifunktionszähler für elektrische Energie in den Messschränken sowie für die Ölstands- und Wicklungstemperaturmessung sowie andere Geräte des Transformators verwendet. Aufgrund verschiedener Faktoren wie der Konstruktionsplanung, der weiten Verteilung der Geräte und der jeweiligen Position der Instrumente wurden die Signale noch nicht an das DCS-System angeschlossen, um eine umfassende Überwachung und zentrale Verwaltung zu gewährleisten. Das manuelle Ablesen jedes einzelnen Zählers und die manuelle Überprüfung der Leistungstransformatoren sind nicht nur ineffizient, sondern weisen auch eine hohe Fehlerquote auf.

Der Personalbedarf ist hoch und die Arbeitsbelastung enorm. Die integrierte Automatisierung und Intelligenz intelligenter Fabriken erfordert zudem die Integration der Betriebsparameter dieser Messgeräte in das DCS-System zur Betriebsüberwachung. Dies ermöglicht eine zentralisierte automatische Erfassung, Überwachung und Hochladung. Dies ermöglicht die Analyse und Verwaltung von Energiedaten in Echtzeit, den Zugriff auf historische Energiedaten und die Ausstattung intelligenter Fabriken. Die Online-Überwachung in Echtzeit stellt Datenquellen bereit.

Intelligente Instrumentenausrüstung wie Multifunktions-Stromzähler und Transformator-Ferntemperaturanzeigen verfügen im Allgemeinen über EIA-485-Kommunikationsschnittstellen. Dieser Artikel entwirft ein Ferndatenüberwachungssystem basierend auf einem Ad-hoc-Netzwerk für drahtlose LoRa-Kommunikation, das die LoRa-Technologie für drahtlose Kommunikation des Internets der Dinge nutzt, LoRa-Funk und 485-Bus verwendet, um das Verbindungsgerät der physischen Netzwerkschicht zu bilden, und Modbus-RTU ist die Datenverbindungsschicht und Anwendungsschicht. Das Kommunikationsprotokoll ermöglicht die Fernkommunikation zwischen verschiedenen intelligenten Instrumenten und Geräten. Über dieses Netzwerk wird die automatische Erfassung und das Hochladen von Gerätesignalen in Echtzeit realisiert, wie z. B. von Multifunktions-Stromzählern, hochpräzisen Multifunktions-Stromzählern mit Tor, der Oberflächentemperatur des Transformatoröls in verschiedenen Schalträumen und den Haupt-Mittelspannungsschränken zur Abwärtstransformierung am Projektstandort, wodurch die Integration zwischen dem DCS-System und der intelligenten Fabrik realisiert wird. Die Datenerfassungs- und Überwachungsfunktionen dieser Geräte werden zentralisiert.

Acrel Lora Lösungen für drahtlose Kommunikationsnetzwerke