Systemy
komunikacji w automatyce przemysłowej poprzez sieć elektryczną - PLC
(Power Line Communication)
| |
Systemy
komunikacji w automatyce przemysłowej poprzez sieć elektryczną - PLC
|
|
Powerline Communication (PLC) to metoda transmisji danych, która wykorzystuje istniejące linie zasilające niskiego napięcia jako kanał komunikacyjny. Możliwość przesyłania informacji z wykorzystaniem linii niskiego napięcia jako medium komunikacyjnego dało nowy impuls w rozwoju aplikacji dla automatyki przemysłowej, integracji i innych rozwiązań komunikacyjnych. Technologia PLC pozwala na dużą redukcję kosztów w rozwiązaniach wymagających komunikacji pomiędzy poszczególnymi składnikami systemu, z uwagi na wyeliminowanie konieczności wykonania odpowiedniej infrastruktury kablowej. Nowoczesna technologia PLC przynosi też szereg wad wynikających ze struktury sieci zasilajcej. Po pierwsze występują straty sygnału zależne od użytej częstotliwości nośnej. Jednakże straty te nie są stałe w czasie. Kolejną wadą są wysokie interferencje generowane przez same urządzenia. Obecne przepisy europejskie zezwalają na wykorzystanie pasma w zakresie 3...148.5kHz do komunikacji PLC. Porównanie ofert, które są aktualnie dostępne dowodzi, że urządzenia ModemTec należą do najnowocześniejszych na świecie w dziedzinie wąskopasmowej komunikacji PLC. Technologia ModemTec umożliwia komunikację po liniach energetycznych na dystansie do 3 km.
Podstawową zasadą działania komunikacji PLC jest modulacja i demodulacja. Modulowany sygnał wysokiej częstotliwości jest dodawany do przebiegu napięcia zasilania w linii zasilającej. Sygnał ten rozchodzi się po przewodach zasilających. Moduł odbiorczy oddziela ten sygnał w paśmie nadawczym z napięcia zasilającego. Wyizolowanie sygnału użytecznego z pasma nadawczego odbywa się za pomocą filtrów wąskopasmowych o ostrych zboczach oraz szybkiej transformacji Fouriera. Demodulacja sygnału pozwala na odtworzenie oryginalnych danych. Jako, że sygnał przesyłany linią zasilającą podlega różnym interferencjom niezbędne jest dokonanie weryfikacji poprawności. Weryfikacja poprawności odebranych danych jest dokonywana za pomocą sumy kontrolnej CRC. W innych słowach wartość sumy kontrolnej musi się zgadzać z wartością sumy kontrolnej obliczonej podczas nadawania i przesyłanej wraz z danymi. Następnym krokiem polepszającym jakość transmisji jest zastosowanie tzw. korekcji FEC. W naszym przypadku jest to kod Reed-Solomona. Ten typ korekcji dodaje do informacji dane nadmiarowe, dzięki czemu część danych utraconych podczas transmisji może być automatycznie odtworzona z danych nadmiarowych. Aby zwiększyć bezpieczeństwo transmitowanych danych, zastosowano dodatkowe procedury, jak automatyczne powtarzanie, potwierdzanie odbioru danych lub 100% redundancja wysyłanych informacji, ich przeplot podczas wysyłania i odbioru.
Kolejną ważną częścią niezawodności transmisji jest wiedza na temat topologii sieci zasilającej, i strat sygnału z uwagi na częstotliwość modulacji i warunki lokalne.
Oprócz całej gamy modułów wejściowych i wyjściowych binarnych, analogowych
i komunikacji cyfrowej po istniejących liniach zasilających, ModemTec oferuje
pełne rozwiązania w dziedzinie automatyki przemysłowej. Systemy te oferują kompleksowe
rozwiązania, . Rozwiązania te zostały opracowane pod kątem minimalizacji kosztów
w porównaniu do systemów zbliżonych, dzięki zastosowaniu technologi komunikacji
po istniejących liniach zasilających, bez potrzeby instalacji dodatkowych linii
komunikacyjnych.
TransTherm jest kompleksowym
systemem modułowym zorientowanym na pomiary, sterowanie, i odczyt wielkości
pomiarowych - temperatury, wilgotności, ciepła itp. System może być sterowany
i wszystkie jego funkce dostępne z jednego punktu centralnego, np. komputera
podłączonego do firmowej sieci komputerowej. Komunikacja pomiędzy indywidualnymi
modułami jest utrzymywana z wykorzystaniem technologii PLC. Technologia ta zapewnia
niezawodną komunikację poprzez sieć zasilającą na odległość do 3 km.
Oczywiście z uwagi na jej rozwój, nacisk został położony na integrację nowych
technologii mających na celu zapewnienie niezawodnej komunikacji w środowisku
przemysłowym, oraz jednoczesnej minimalizacji kosztów w porównaniu z instalacjami
opartymi o urządzenia zbliżone. Rezultatem rozwoju jest system TransTherm, który
nie wymaga żadnych dodatkowych inwestycji w kierunku budowy kanałów komunikacyjnych
np. zakupu i instalacji kabli, czy też urządzeń radiowych lub bezprzewodowych,
które nawet nie są w stanie zapewnić niezawodnej komunikacji w środowiskach
przemysłowych.
Opracowanie systemu było wcześniej skierowane na spełnienie wszystkich europejskich
uregulowań prawnych dotyczących pomiaru i rejestracji mierzonej temperatury.
System TransTherm jest szczególnie zwrócony w kierunku producentów, dystrybutorów
i sprzedawców żywności. Spełnia on wszelkie wymagania prawne Unii Europejskiej
w dotyczące pomiarów temperatury w przemyśle spożywczym w szczególności normy
EN12830, EN13485 i EN13486.
Moduł MT22 zawiera
modem PLC umożliwiający transmisję danych po sieci zasilającej (linie energetyczne
230VAC), zawierający 4 niezależne przetworniki A/C oraz zegar czasu rzeczywistego.Moduł
MT22 może być używany w środowisku przemysłowym i jest przeznaczony do monnitoringu
temperatury i transmisji zmierzonych danych do centrum sterowania za pomocą
przewodów zasilających. W centrum sterowania pracuje adapter MT23, który odczytuje
dane i zapisuje je w swojej wewnętrznej pamięci albo wysyła je bezpośrednio
do komputera nadzorującego poprzez port RS232. Moduły MT22 są programowalne.
Jets możliwe ustawienie parametrów pracy modemu oraz przetwornika A/C za pomocą
wbudowanego portu szeregowego albo przez sieć zasilającą za pomocą komputera
nadzorującego. Moduły MT22 obsługują po 4 kanały pomiarowe. Jest możliwe dodanie
baterii podtrzymującej pamięć. Dzięki niej moduł może dokonywać pomiarów podczas
braku zasilania sieciowego i przechowywać wyniki w swojej wewnętrznej pamięci.
Każdy z modułów posiada własny niezmienny adres. Jest możliwe zastosowanie wielu
modułów pracujących w sieci (praca wielowęzłowa). Do pracy modułu MT22 wymagany
jest zasilacz MT21.
Para adapterów PLC z serii MT może być użytych w celu wydłużenia portów szeregowych. Zakładamy, że para adapterów PLC typu MT23 jest podłączonych do przyrządów z portem szeregowym oraz sieci zasilającej (linii enertgetycznych 230VAC). Para ta zapewnia transmisję danych z lokalnego portu szeregowego poprzez sieć zasilającą do zdalnego adaptera PLC, który wysyła dane do zdalnego portu szeregowego.
Moduł MT23 jest przeznaczony do transferu danych poprzez sieć PLC (linie energetyczne
230V) i do komputera nadzorującego. Jest możliwe użycie modułu jako koncentratora
danych (dataloggera), który gromadzi dane z modułów pomiarowych i zapisuje w
swojej wewnętrznej pamięci. Adapter MT23S jest podłączony do sieci zasilającej
za pomocą zwykłej wtyczki elektrycznej, która jest wpięta do normalnego gniazdka
elektrycznego. Takie podłączenie zapewnia zarówno transmisję danych jak i zasilanie
modułu.
Adapter jest wyposażony w zegar czasu rzeczywistego oraz port szeregowy RS232,
który pozwala na podłączenie do komputera sterującego.
Moduły z serii MT25 są przeznaczone do transmisji danych w sieciach PLC (za pomocą linii energetycznych 230V) i zapewniają sprzężenie zwrotne dzięki możliwości dokonania sprzężenia zwrotnego pomiędzy sygnałami wejściowymi i wyjściowymi. Moduły MT25 umożliwiają też zdalne sterowanie procesami. Istnieją moduły z 4 kanałami wejściowymi, 4 kanałami wyjściowymi oraz mieszane. Rozkazy sterujące z wejścia modułu MT25 są transmitowane za pomocą sieci zasilającej do wyjścia zdalnego modułu MT25. Wejście binarne może być typu napięciowego (0 +30V DC) i fazowego (0 230VAC). Moduły są programowalne. Jest możliwe ustalenie parametrów pracy modemu PLC modułu poprzez wbudowany port szeregowy. Moduł może pracować tylko z zasilaczem MT21.
| System pomiaru zużycia energii elektryczne w oparciu o istniejące liczniki energii elektrycznej | |
Moduł PLC MT29 jest zintegrowany z licznikiem energii elektrycznej wyposażonym w impulsator. Moduł ten zapisuje bieżące wartości w pamięci z określonym interwałem czasowym a następnie na żądanie jednostki nadrzędnej wysyła do panelu kontrolnego. System składa się z następujących elementów:
|
 |
Użytkownik otrzymuje w pełni uniwersalny system do monitoringu zużycia energii elektrycznej. Dzięki temu możliwym jest uzyskanie wielu ważnych parametrów umożliwiających monitorowanie zużycia energii elektrycznej w czasie rzeczywistym.
Moduły z serii MT29 są przeznaczone do transmisji danych w sieciach PLC (za pomocą linii energetycznych 230V) i służą do zliczania impulsów wejściowych z urządzeń zewnętrznych. Moduł może zliczać impulsy ze stacjonarnych liczników energii elektrycznej lub gazu wyposażonych w nadajnik impulsów i przekazywać te dane za pomocą sieci PLC do centrum sterowania. W centrum sterowania znajduje się adapter PLC, który gromadzi dane pomiarowe lub wysyła je bezpośrednio do komputera sterującego. Moduły MT29 są programowalne. Możiwe jest ustawianie parametrów pracy modemu PLC oraz liczników poprzez wbudowany port RS232 lub sieć PLC za pomocą zdalnego komputera. Moduł posiada 4 kanały wejściowe. Możliwe jest dołączenie baterii podtrzymującej. Dzięki temu możliwa jest jego praca i gromadzenie danych w wewnętrznej pamięci w razie wystąpienia przerwy w zasilaniu. Każdy moduł MT29 posiada własny niezmienny adres. Jest możliwa praca modułów w sieci (praca wielowęzłowa). Moduł może pracować tylko z zasilaczem MT21.
Oprogramowanie zarządzające jest kompletnym pakietem przeznaczonym do administracji systemu, gromadzenia danych pomiarowych, ich archiwizacji i przetwarzania. Jest to system modułowy, elastyczny i łatwy do dopasowania do potrzeb klienta. System może pracować na pojedynczym komputerze albo na serwerze, skąd może być dostępny dla całej sieci intranetowej.
Właściwości oprogramowania zarządzającego:
Producenci, dystrybutorzy i dostawcy żywności na rynku europejskim muszą przestrzegać odpowiednich norm europejskich, które określają pewne obowiązki przedsiębiorcy podczas produkcji, magazynowania, transportu oraz sprzedaży żywności i wyznaczają nadzór nad przestrzeganiem tych reguł. Istnieją ściśle określone warunki termiczne wyznaczone przez wspomniane normy dla produkcji, magazynowania, transportu i sprzedaży żywności. Te wynagania określono w normach europejskich EN30012, EN60068, EN/ISO14253 i kolejnych. Istnieją ogólne standardy pomiaru i rejestracji temperatury, które mówią, że muszą one być ciągłe i decydujące. Zasady metrologiczne stanowią o utrzymywaniu własności pomiarowych przyrządów (kalibracji) i metrologicznym odniesieniu do wzorców pierwotnych. Norma EN12830 (Rejestratory temperatury dla transportu, magazynowania i dystrybucji chłodzonej, mrożonej, głęboko/szybko mrożonej żywności i lodów - Testowanie, wymagania techniczne) i EN13486 (Rejestratory temperatury dla transportu, magazynowania i dystrybucji chłodzonej, mrożonej, głęboko/szybko mrożonej żywności i lodów - Kontrola okresowa) definiują dokładności pomiaru, niepewność (błąd pomiaru), interwał rejestracji, metody weryfikacji, wymagania dotyczące odporności na warunki środowiskowe i umiejscowienie przyrządów. Producent żywności musi udokumentować parametry przyrządu pomiarowego (łańcucha pomiarowego) zgodnie ze wspomnianymi regulacjami. Norma metrologiczna EN13486 jednoznacznie definiuje okresy kalibracji systemu pomiarowego lub punktu pomiarowego, i wymaga weryfikacji (kalibracji) całego łańcucha pomiarowego, co oznacza od czujnika pomiarowego do prezentacji danych w systemie informatycznym. System TransTherm umożliwia użytkownikowi przeprowadzenie zgodnej z przepisami kalibracji przyrządów bez udziału osób trzecich.
| W celu uzyskania bardziej szczegółowych danych prosimy
o kontakt: TEST-THERM Sp. z o.o., 30-009 Kraków, ul.Friedleina 4-6 tel.: +48 12 6321301, fax: +48 12 6321037 office@test-therm.com.pl |
|