Do Projektu iAutomatyka dołączyli:

Publikacja zgłoszona do 🎁 Konkursu iAutomatyka

Komunikacja bezprzewodowa z radiomodemami + konfiguracja na przykładzie urządzeń SATEL

458 wyświetleń, autor: MATHAEUS.

Przemysł 4.0 nie jest już żadną nowością. Większość inżynierów wie również co za sobą niesie. Wraz z jego popularyzacją wśród firm rośnie zapotrzebowanie na wymianę informacji i ich raportowanie. Coraz częściej w świecie automatyki spotykamy się z przesyłem informacji z wykorzystaniem światłowodów, które pozwalają na wymianę informacji na znacznie większe odległości niż tradycyjne przewody elektryczne, zachowując przy tym znacznie większą prędkość. Co jeśli jednak chcielibyśmy przesłać dane bezprzewodowo, oszczędzając czas na przygotowaniu odpowiedniej infrastruktury? Nie raz na portalu pojawiały się wpisy z wykorzystaniem tradycyjnych modemów GSM, czy z wykorzystaniem języka PYTHON i coraz to bardziej popularnej maliny w obudowie przemysłowej. W dzisiejszym artykule chciałbym Wam opowiedzieć trochę o modemach radiowych, które nie są na rynku już żadną nowością, ale nie było jeszcze o nich na iAutomatyka.

Zastosowanie

Radiomodemy zastępują często kablowe łącza szeregowe lub Ethernet, kiedy instalacja kabla w danej sytuacji jest bardzo trudna lub nieopłacalna. Swoje zastosowanie znalazły w:

  1. Zdalnym monitoring,
  2. Zdalnym sterowaniu,
  3. Przysyłaniu sygnałów informując o alarmach.

Do zastosowań modemów w systemach monitoringu i zdalnego sterowania możemy zaliczyć:

  • Elementy wykonawcze takie jak silniki, czujniki, sygnały I/O, itp.
  • Układy sterowania np. sterowniki PLC
  • Oprogramowanie aktualizacyjne typu SCADA, czy HMI

Pasma częstotliwościowe

Mówiąc o komunikacji radiowej należy wspomnieć o pasmach na której pracują. Radiomodemy pozwalają pracować na pasmach wolnych od pozwoleń oraz na tych licencjonowanych.

Pasmo wolne od pozwoleń 868 – 870 MHz

Zakres ten pozwala na pracę urządzeń bezprzewodowych bez niekonieczności rejestrowania w systemie naszych urządzeń i ponoszenia dodatkowych kosztów. Dodatkowo zakres ten możemy podzielić w zależności od mocy wyjściowej oraz cyklu pracy nadajnika. W przypadku aplikacji przemysłowych najbardziej interesujący jest wycinek pasma od 869.400 MHz do 869.650 MHz pozwalający na przesył danych z maksymalną mocą do 500 mW. Pasmo wolne od pozwoleń pozwala na przesył danych na mniej więcej 12 km w zależności oczywiście od ukształtowania terenu.

Źródło: energoelektronika.pl

Pasmo licencjonowane 400 – 470 MHz

Tak zwane pasmo UHF (Ultra High Frequancy) pozwala tworzyć niezależne systemy komunikacji, które wykorzystują do swojego działania „własny” kanał częstotliwości. Jest to szczególnie istotne w przypadku zastosowania modemów w odpowiedzialnych systemach sterowania. Od stycznia 2014 roku obowiązują nowe opłaty za korzystanie częstotliwości radiowych dla pasma o szerokości do 200 kHz, w zakresie do 470 MHz. Opłaty są głównie uzależnione od szerokości kanału oraz obszaru działania sieci. W przeciwieństwie do sieci wolnych od pozwoleń sieci licencjonowane pozwalają na przesył danych do 80 km, ale wymaga opłat i rejestracji potrzebnego pasma w UKE. W sieci można znaleźć kalkulatory opłat za licencjonowane pasma.

Pasmo licencjonowane 140-170 MHz

Pasmo to pozwala na osiągnięcie dużych zasięgów, często  bez potrzeby zastosowania anten kierunkowych. W przypadku tego pasma dostępne są dwa kanały 169.400-169.425 MHZ z mocą 500 mW dla Systemów Automatycznego Odczytu Liczników (AMR).

Na co zwrócić uwagę

Wybierając radiomodem do naszej aplikacji powinniśmy wziąć pod uwagę:

  • Moc naszego nadajnika.
  • Czułość odbiornika.
  • Zapas energetyczny, czyli moc nadajnika minus czułość odbiornika.

Załóżmy, że mamy urządzenie pierwsze o zapasie energetycznym 140 dBm oraz drugie urządzenie 145 dBm. Dzięki zapasowi o 5 dBm, czyli 10^(0,5) uzyskujemy trzykrotnie większą moc.

Radiomodem jako retransmiter

Jeśli chcielibyśmy przesłać nasz sygnał na większą odległość, powinniśmy do tego celu wykorzystać radiomodem w roli retransmitera, którego celem będzie odebranie sygnału z punktu A i przesłaniu go do punktu B w niezmienionej postaci. Do trasowania pakietów danych można wykorzystać środowisko graficzne, które oferuje firma SATEL dla swoich produktów. Sieć nie ogranicza nas do jednego retransmitera i możemy dowolnie trasować nasz sygnał.

Anteny

Typy anten:

  1.  Dookolne (rozsiewcze) – antena, której fale rozchodzą się z jednakowym natężeniem w każdym kierunku w każdej płaszczyźnie. Anteny stosowane w układach do przesyłu na małe odległości.
  2. Kierunkowe ( duży zysk energetyczny)- antena promieniująca prawie całą moc, w jedynym wyróżnionym kierunku. Anteny stosowane do przesyłu na duże odległości. 

Zalecenia montażowe anten:

  1. Antena może być montowana:
    • bezpośrednio na radiomodemie,
    • za pośrednictwem kabla antenowego.
  2. Wokół małej anteny należy utworzyć obszar bez obiektów metalowych na odległość co najmniej 0,5 m.
  3. Wokół dużej anteny należy utworzyć strefę bez obiektów metalowych na odległość co najmniej 5 m.
  4. W przypadku instalacji anteny na maszcie powinna być zainstalowana z boku, w odległości 2…3 m od osi masztu,
  5. Antena powinna być zainstalowana przynajmniej 0,5 m ponad otaczającymi obiektami. Warto przewidzieć przyszłe inwestycje.

Przykładowe radiomodemy

W tym artykule konfigurację oprę o przykład pracy z radiomodemami firmy SATEL, jednak nie jest to jedyna firma produkująca tego typu urządzenia. Na iAutomatyka znajduje się już artykuł wspominający o współpracy z radiomodemami RipEx: https://iautomatyka.pl/bezprzewodowa-komunikacja-dla-krytycznych-aplikacji-z-mdge2-i-ripex/

Na rynek europejski został przewidziany modem LP-8, który pracuje na darmowej częstotliwości 869 MHz umożliwiając przesył danych na odległości sięgającej 20 km. Satel LP- 9 został przewidziany na rynek Ameryki Północnej, Południowej oraz Kanady ponieważ pracuje na częstotliwości 900 MHz. LP-24 jest modułem globalnym pracującym na częstotliwości 2,4 GHz w takim samym paśmie jakie możemy spotkać w przypadku sieci WIFI i zapewnia najkrótszy zasięg sięgający 5 km.

W dzisiejszym artykule postanowiłem się skupić na modelu LP-8 i pokazać Wam jak prosta jest jego konfiguracja i podłączenie, a przy okazji proste archiwizowanie danych.

Parametry techniczne

Jak już wspomniałem model LP – 8 pracuje a częstotliwości w zakresie 869,4… 869,65 MHz, co dla użytkowników oznacza, że nie musi rejestrować takiego urządzenia i nie ponosi żadnych dodatkowych opłat. Do modułu radia możemy podłączyć dodatkowe rozszerzenia w postaci wejść oraz wyjść zarówno cyfrowych jak i analogowych, co pozwala na łatwą wymianę informacji pomiędzy obiektami. Rozszerzenia dołączane są przy pomocy szyny T-BUS po prawej stronie radia. Do jednego radia można podłączyć maksymalnie 32 moduły I/O.

Dodatkowo urządzenie jest wyposażone w interfejs szeregowy RS-232 oraz RS-485, który pozwala na dołączenie zewnętrznych modułów np. sterownika PLC.

Warto tutaj wspomnieć, że przesył danych między urządzeniami jest szyfrowany za pomocą 128- bitowego symetrycznego algorytmu szyfrującego (AES – ang.  Advanced Encryption Standard). Dzięki temu pomimo bezprzewodowego przesyłu nasze dane są chronione. Bardzo dużą zaletą urządzenia są jego wymiary, co pozwala na jego montaż w niedużych szafach sterujących wykorzystując do zasilania tradycyjne zasilacz 24 VDC. Do konfiguracji systemu wykorzystujemy darmowe oprogramowanie LP-CONF dostępne na stronie producenta.

Konfiguracja

Docelowo skonfigurujemy urządzenia tak aby ze sobą współpracowały tak jak na poniższym rysunku:

Krok 1

W pierwszej kolejności ustawiamy odpowiednie adresy radiomodemów przy pomocy pokręteł na panelu czołowym:

  • slave – RAD- ID =  02
  • master – RAD-ID = 01

Przykład:

Krok 2

Ustawiamy adres modułu wejść tak samo jak w przypadku radia.

IO – MAP = 1

Jest to nasz pierwszy moduł rozszerzeń dlatego nadajemy mu adres 1.

Krok 3

Następnie łączymy się z naszym modułem przy pomocy przewodu SATEL LP-CONF oraz dedykowanym oprogramowaniem i wybieramy nasze urządzenie.

Krok 4

Tworzymy nowy projekt.

Krok 5

W kolejnym kroku ustawiamy urządzenie z numerem jeden jako MASTER, a z numerem dwa na slave.

Krok 6

W następnym oknie wybieramy rodzaj połączenia między urządzeniami. Do wyboru mamy 4 opcje. Dla naszej konfiguracji wybieramy 3 konfigurację i nadajemy adres mastera jako 1. W tym oknie należy również zdefiniować prędkość transmisji. Im większa odległość tym mniejsza prędkość transmisji. Dla testów wybraliśmy sobie prędkość 19200.

Krok 7

W kolejnym kroku powinniśmy ustawić parametry transmisji szeregowej oraz sposób komunikacji (RS232/ RS485).

Krok 8

W następnym oknie program wyświetli nam podsumowanie konfiguracji.

Krok 9 

Jedyne co nam pozostaje to wgranie konfiguracji do obu urządzeń.

Po zakończeniu konfiguracji możemy sprawdzić działanie naszego systemu. Po podłączeniu do MASTER’a przechodzimy do okienka DAGNOSTIC i sprawdzamy, czy widzimy w projekcie SLAVE’a, jeśli tak to zaznaczając go przechodzimy do okienka IO Status i możemy obserwować jak zmieniają się wartości.

Chcąc zapisać zmieniające się wartości, klikamy przycisk Record i ustawiamy według niżej przedstawionego schematu:

Wynik zostaje zapisany w formacie CSV.

Chcąc odczytać adresy wykorzystując do tego sterownik PLC wystarczy sprawdzić numery adresów w oprogramowaniu LP-CONF, a następnie podłączyć sterownik.

W roli sterownika dla przykładu wykorzystałem komputer z adapterem RS-232 i oprogramowaniem Mtester. Poniżej zamieszczam zrzuty przykładowej konfiguracji.

Jak widać na zamieszczony obrazkach dane są prawidłowo między sobą wymieniane. Warto wspomnieć o tym, że wejścia cyfrowe należy odczytywać bitowo z rejestru, a nie przy pomocy funkcji INPUT. W przypadku dużej konfiguracji bardzo fajnym rozwiązaniem jest zaimportowanie numerów rejestrów przy wykorzystaniu oprogramowania od Satel’a i wyeksportowanie ich do pliku CSV.

Zalety

Do zalet serii LP należą:

  • prosta instalacja oraz konfiguracja,
  • brak potrzeby rejestrowania urządzenia,
  • praca na darmowej częstotliwości radiowej,
  • możliwość rejestrowania danych do arkusza kalkulacyjnego,
  • duży wybór urządzeń,
  • darmowe oprogramowanie do konfiguracji.

Wady

Do wad urządzenia należy zaliczyć brak interfejsu ETHERNET.

 

Artykuł został nagrodzony w Konkursie iAutomatyka – edycja Grudzień 2019

Nagrodę Stripax + zestaw gadżetów dostarcza ambasador konkursu, firma Weidmüller.

Newsletter

Zapisz się i jako pierwszy otrzymuj nowości!

Zapoznałem się i akceptuję klauzulę informacyjną.
31 grudnia 2019 / Kategoria: , ,

Reklama

NAJNOWSZE PUBLIKACJE OD UŻYTKOWNIKÓW I FIRM

>KLIKNIJ<

Dyrektywa Ecodesign – od 1 lipca 2020r.

Dyrektywa Ecodesign – od 1 lipca 2020r.

>KLIKNIJ<

Cobot – co to właściwie jest?

Cobot – co to właściwie jest?

>KLIKNIJ<

Mają link do innowacyjnego biznesu

Mają link do innowacyjnego biznesu

>KLIKNIJ<

Napęd elektryczny na Wielkich Jeziorach

Napęd elektryczny na Wielkich Jeziorach

>KLIKNIJ<

Jak zgrać dane z panelu HMI Weintek na pendrive?

Jak zgrać dane z panelu HMI Weintek na pendrive?

>KLIKNIJ<

NEED – polski przekaźnik programowalny

NEED – polski przekaźnik programowalny

>KLIKNIJ<

Jak powstają PRZENOŚNIKI I TRANSPORTERY przemysłowe? – Fabryki w Polsce

Jak powstają PRZENOŚNIKI I TRANSPORTERY przemysłowe? – Fabryki w Polsce

>KLIKNIJ<

DWI Motion – Dawid Wróblewski | Twój ekspert w dziedzinie napędów

DWI Motion – Dawid Wróblewski | Twój ekspert w dziedzinie napędów

>KLIKNIJ<

[Nagranie] Live o czujnikach w automatyce przemysłowej

[Nagranie] Live o czujnikach w automatyce przemysłowej

>KLIKNIJ<

Nowy CSO w B&R

Nowy CSO w B&R

>KLIKNIJ<

Wszystko o HMI (Human-Machine Interface), co automatyk powinien wiedzieć

Wszystko o HMI (Human-Machine Interface), co automatyk powinien wiedzieć

>KLIKNIJ<

Pompa osiowo-tłokowa A17F(N)O serii 10

Pompa osiowo-tłokowa A17F(N)O serii 10

>KLIKNIJ<

Jak powstają NOWOCZESNE OGRODZENIA? Fabryki w Polsce

Jak powstają NOWOCZESNE OGRODZENIA? Fabryki w Polsce

>KLIKNIJ<

Silnik 3 fazowy – przekaźnik nadzorczy jako strażnik silnika

Silnik 3 fazowy – przekaźnik nadzorczy jako strażnik silnika

>KLIKNIJ<

Przed nami fala przemysłowych innowacji

Przed nami fala przemysłowych innowacji

>KLIKNIJ<

Precyzja i doskonała organizacja, czyli Rittal dla linii pakujących CPS Case Packaging System

Precyzja i doskonała organizacja, czyli Rittal dla linii pakujących CPS Case Packaging System

>KLIKNIJ<

Lenze Polska Sp. z o.o.

Lenze Polska Sp. z o.o.

>KLIKNIJ<

Prosta automatyzacja z chwytakiem Co-act EGH SCHUNK

Prosta automatyzacja z chwytakiem Co-act EGH SCHUNK

>KLIKNIJ<

PLC i bazy SQL – prosta integracja

PLC i bazy SQL – prosta integracja

>KLIKNIJ<

Autonomiczny robot mobilny – co to jest?

Autonomiczny robot mobilny – co to jest?





MOŻESZ SIĘ TYM ZAINTERESOWAĆ

  • Maksymalna wydajność przy niewielkich rozmiarach Firma wzbogaciła ofertę swego inteligentnego systemu transportowego SuperTrak o szerszy segment zakrzywiony pod kątem 180°. Nowa krzywa zapewnia większe siły trzymania i napędu. Wózki mogą po...
  • Routery Ubiquity serii RK2x to rozwiązania zapewniające funkcjonalności zdalnego dostępu serwisowego, które mogą być użyte z dowolnym urządzeniem automatyki. Routery Ubiquity o symbolach RK20, RK21 i RK22, to modele umożliwiające zdalny ser...
  • Selektor napędów Panasonic umożliwia przeglądanie napędów z serii MINAS, wyszukiwanie ich w prosty sposób, a nawet porównywanie ze sobą. Dzięki wyszukiwaniu po słowach kluczowych i przy użyciu funkcji filtrowania, potrzeba zaledwie sekund a...
  • Seria FX-100 Czujniki z serii FX-100 to najlepsze rozwiązanie pod względem stosunku jakości do ceny. Wyposażone są w funkcje szybkiego uczenia, co pozwala użytkownikom w szybki i prosty sposób przystosować czujnik do pracy z nieskomplikowan...
  • Seria EX-Z Czujniki z serii EX-Z to jedne z najmniejszych urządzeń tego typu na świecie. Najcieńszy model posiada grubość jedynie 3 mm co zostało osiągnięte przez zastosowanie nowych półprzewodników i dzięki temu wyeliminowanie przewodów. B...
  • Sterowniki kompaktowe, modułowe i zintegrowane, CODESYS V3 (programowanie, wizualizacja, komunikacja), Krótkie cykle czasowe, EtherCAT, BACnet (opcjonalnie), Modbus, CANopen, Porty szeregowe: RS232, RS485, 2 konfigurowalne karty Ethernet, W...