LoRa-20是一種基于LoRa擴頻技術(shù)的低功耗遠距離的無線數(shù)據(jù)透明傳輸產(chǎn)品。該產(chǎn)品采用24VDC供電或USB端口供電方式,支持工業(yè)RS232、RS485端口升級擴展為無線通訊,安裝方便,擁有多種組網(wǎng)方式,使用簡單。
在數(shù)字化轉(zhuǎn)型的過程中,很多中小型企業(yè)面臨著一些很現(xiàn)實的問題:
1. 數(shù)字化升級要停產(chǎn)施工布線,停工造成經(jīng)濟損失,很多企業(yè)無法承受。
2. 制造業(yè)很多現(xiàn)場對環(huán)境要求很高(如食品、醫(yī)療、生活用品等),系統(tǒng)改造過程中會打破原有的衛(wèi)生系統(tǒng)。
3. 部分環(huán)境惡劣的制造現(xiàn)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(yè)安全技術(shù)基礎(chǔ),上海辰竹儀表有限公司(以下簡稱“辰竹”)開發(fā)了工業(yè)級無線通訊產(chǎn)品LoRa-20,抗干擾能力強,通訊穩(wěn)定,緊湊結(jié)構(gòu),在工業(yè)場景應(yīng)用有著極大的優(yōu)勢。
圖1:LoRa-20產(chǎn)品示意
LoRa-20產(chǎn)品有著多種組網(wǎng)方式,靈活運用于各種工業(yè)場景。
圖2:LoRa-20產(chǎn)品組網(wǎng)方式
案例介紹:某食品加工生產(chǎn)車間數(shù)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(chǎn)線。但產(chǎn)線上的工人依然是手寫的看板,他的任務(wù)、要加工的東西、還是手寫。出于提高生產(chǎn)效率,保障生產(chǎn)安全,提高食品質(zhì)量的需要,要對生產(chǎn)線進行數(shù)字化改造升級,將40個控制系統(tǒng)中PLC的生產(chǎn)數(shù)據(jù)進行收集,在數(shù)據(jù)調(diào)度中心進行統(tǒng)一生產(chǎn)管理。
圖3:原車間管理情況
目前存在以下難點:
l 柜內(nèi)空間布局已經(jīng)飽和,空間十分狹小。
l 傳統(tǒng)的收集數(shù)據(jù)方法需要大量布線,會造成衛(wèi)生問題,同時需要產(chǎn)線長時間停工以便于施工,會造成經(jīng)濟損失。
l 生產(chǎn)線會經(jīng)常進行衛(wèi)生大清洗,消毒。地面經(jīng)常在潮濕狀態(tài),因此為了布線的安全,需要的成本會很高。
l 生產(chǎn)線離數(shù)據(jù)調(diào)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(shù)據(jù)調(diào)度主動發(fā)送報文給每臺設(shè)備,采用ModbusRTU通訊協(xié)議的形式將數(shù)據(jù)全部收集
l 單臺設(shè)備的數(shù)據(jù)采集頻率最快的需要250ms(數(shù)據(jù)長度14個字)
l 單臺設(shè)備的數(shù)據(jù)采集頻率最慢的需要1小時(數(shù)據(jù)長度66個字)
l 上位機做好歷史數(shù)據(jù)存儲和報警
解決方案
根據(jù)現(xiàn)場特點:布線困難,控制柜較為分散,控制柜之間間隔較遠??紤]采用辰竹無線LoRa-20通訊模塊安裝在每個控制柜內(nèi)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(wǎng),在管理中心(與車間距離約80米)通過三臺LoRa-20中心節(jié)點進行數(shù)據(jù)的管理。系統(tǒng)構(gòu)成及布局見下圖:
圖4: 數(shù)字化改造無線升級示意圖
圖5 生產(chǎn)線控制柜組網(wǎng)情況
產(chǎn)生的經(jīng)濟效益
1. 避免停產(chǎn)損失(在產(chǎn)線日常維護時間間隙即可完成無線擴展設(shè)備的安裝)
2. 節(jié)省施工成本(無需布線,走線)
3. 數(shù)字化改造后,管理中心可以實時獲取產(chǎn)線生產(chǎn)數(shù)據(jù),結(jié)合實時訂單管理系統(tǒng),有效調(diào)節(jié)產(chǎn)能,提高生產(chǎn)效率,縮短產(chǎn)品交貨期
#知識點#
LoRa無線通訊技術(shù):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(xiàn)了低功耗和遠距離的統(tǒng)一,它在同樣的功耗下比傳統(tǒng)的無線射頻通信距離擴大3-5倍。
LoRa技術(shù)特征:工作頻段:全球開放的ISM 頻段 包括433、470、868、915 MH等
l 調(diào)試方式:基于擴頻技術(shù),線性調(diào)制擴頻(CSS)的一個變種,具有前向糾錯能力
l 發(fā)射功率:≤20dBm
l 接收靈敏度:-130dBm(業(yè)界最高)
l 通訊速率:10~20kbps(低速)