TLM354 MODBUS -LoRaWAN Gateway służy do odczytu urządzeń wyposażonych w interfejs RS232/485 oraz Ethernet z obsługą protokołu MODBUS TCP oraz MODBUS RTU. Gateway pełni rolę urządzenia Master MODBUS RTU/TCP. Gateway w zaprogramowanym interwale czasu samoczynnie odczytuje urządzenie Slave MODBUS RTU/TCP a zestaw odczytanych danych przesyła do aplikacji IoT zazwyczaj umieszczonej w chmurze poprzez użycie infrastruktury komunikacyjnej LoRaWAN.
Zastosowanie
Przesyłanie danych odczytanych z urządzeń MODBUS do aplikacji w chmurze
Połączenie urządzeń z protokołem MODBUS np. sterowniki PLC (program logic contrl) z aplikacjami IoT
Użytkownicy
Systemy monitorowania i sterowania SCADA / BMS
Systemy IoT
Funkcjonalność
2xETH oraz opcjonalnie BPL
1 x RS232 oraz 1 x RS485 połączenie szeregowe do 921600 bodów
Specjalna konstrukcja REDZ, tryby pracy klient-serwer typu plug and play
Możliwości serwera DHCP
Łatwy do śledzenia stan urządzenia w interfejsie internetowym
Komunikacja radiowa (RF) oparta na częstotliwości 868 MHz LoRaWAN
Aktualizacja oprogramowania przez Internet
Konfigurowalny harmonogram odczytów z urządzeń typu Slave MODBUS TCP/RTU
Zasilanie o szerokim zakresie 5-60 V DC / 100-300VAC
Szeroki zakres temperatur pracy od -40 do 85 ° C
Wytrzymała metalowa obudowa IP-40
Montaż na szynie DIN
Dane techniczne TLM MODBUS-LoRaWAN Gateway można znaleźć w podanym linku TLM354
Przypadki zastosowania
Powyżej zilustrowano przykład zastosowania TLM354 LoRaWAN-MODBUS Gateway do odczytu urządzenia Slave MODBUS TCP w celu przesłania danych do aplikacji IoT.
W ofercie firmy S KOMUNIKACJA pojawiły się liczniki energii elektrycznej z wbudowanym modułem komunikacyjnym BPL. Liczniki energii pochodzą od dwóch producentów: Iskraemeco oraz od polskiego producenta firmy ZEUP Pozyton Sp. z o.o.
Liczniki ZEUP Pozyton Sp. z o.o. to:
Jednofazowy licznik energii LABM
Trzyfazowy licznik energii EABM
Jednofazowy oraz trzyfazowy małogabarytowy licznik typu sNAB
Jednofazowy oraz trzyfazowy małogabarytowy licznik typu sQAB
Trzyfazowy małogabarytowy licznik typu sEAB
Do umieszczenia modułu komunikacyjnego w licznikach LABM oraz EABM wykorzystano dedykowane pokrywy listwy zaciskowej licznika w której znajduje się kieszeń na moduł komunikacyjny. Moduł komunikacyjny BPL jest podłączony do zacisków N, L1 (N, L1, L2, L3) oraz do interfejsu RS485.
Dla liczników małogabarytowych typu sEAB, sQAB, sNAB moduł komunikacyjny BPL jest zintegrowany z pokrywą listwy zaciskowej w postaci dodatkowej obudowy. Moduł komunikacyjny BPL jest podłączony do zacisków N, L1 (N, L1, L2, L3) oraz do interfejsu RS485.
W podobny sposób dokonano integracji modułu BPL z licznikiem Iskraemeco typu MT194.
Rozpoczynam cykl relacji z wdrożenia projektu pod nazwą: „Projekt Smart Grid dla transmisji danych z liczników energii elektrycznej zainstalowanych u odbiorców końcowych oraz urządzenia automatyki poprzez system komunikacji BPL (Broadband Power Line) wykorzystujący sieci elektroenergetyczne średniego i niskiego napięcia.”
Zamawiający:
ESV S.A. jeden z największych niezależnych dystrybutorów energii (OSD) na terenie Polski. Grupa kapitałowa o zasięgu ogólnopolskim, składającą się z kilkunastu spółek. Działa na rynku energetycznym już od ćwierćwiecza. Zasila obszary przemysłowe, nowoczesne centra i galerie handlowe, biurowce, hotele, lokale usługowe i urzędy. Posiada własne sieci dystrybucyjne i kompetentną kadrę. Stale poszerza obszar działania oraz tworzy innowacyjne, indywidualne rozwiązania dopasowane do potrzeb klientów
Wykonawca:
SPIE Building Solutions działa w ramach SPIE S.A. – francuskiego koncernu o globalnym zasięgu. W strukturach organizacji przynależymy bezpośrednio do grupy SPIE Deutschland & Zentraleuropa.
Wiedza, doświadczenie i skala działania naszych zagranicznych struktur motywują nas do rozwijania się w Polsce. Jesteśmy krajowym liderem na rynku technicznej obsługi nieruchomości oraz ochrony przeciwpożarowej. Zatrudniamy ponad 600 specjalistów, którzy realizują dla naszych Klientów ponad 300 projektów rocznie. Głównymi obszarami naszej aktywności w Polsce są sektory: biurowy, przemysłowy, energetyczny, logistyczny i handlowy.
Kilkunastoletnie doświadczenie w technologii BPL Broadband Power Line wykorzystywanej do budowy systemów Smart Metering oraz Smart Grid w sieciach elektroenergetycznych średniego i niskiego napięcia. Wdrożenia komunikacji dla licznych klientów w Polsce w Europie i na Świecie. Ekspertyzy, koncepcje, projekty, wdrożenia systemów z komunikacją BPL oraz IoT.
Opis projektu
Komunikacja BPL dla sieci średniego napięcia
szkielet komunikacji dla odczytu liczników energii w obszarze niskiego napięcia
szkielet komunikacji dla Smart Grid dla obszaru średniego napięcia (monitorowanie oraz sterowanie dla stacji SN/nn)
Komunikacja BPL dla sieci niskiego napięcia
komunikacja do odczytu liczników energii elektrycznej w obszarze sieci niskiego napięcia
komunikacja dla kolejnych systemów monitorowania i automatyzacji sieci niskiego napięcia, np. monitorowanie napięcia w głębi sieci niskiego napięcia, monitorowanie punktów podziału sieci niskiego napięcia.
Charakterystyka infrastruktury projektu:
Istniejąca infrastruktura elektroenergetyczna średniego oraz niskiego napięcia
Sieć średniego napięcia – kable podziemne 20kV – jeden GPZ, 22 stacje SN/nn
Sieć niskiego napięcia – kable podziemne 230/400V – około 200 sztuk złącz kablowo pomiarowych (1 lub 2 liczniki energii), około 220 sztuk tablic licznikowych (10-20 liczników energii w każdej tablicy). Odbiorcy energii zlokalizowani są w budynkach wielorodzinnych oraz na osiedlach domów jednorodzinnych.
Liczniki energii, to istniejące liczniki energii z interfejsem RS485 w ilości około 3000 sztuk.
Cel projektu jaki stawia sobie wykonawca:
dostęp do 100% liczników energii w trybie online
odczyt danych ze 100% liczników w trybie online
pomiar napięcia w głębi sieci niskiego napięcia w trybie online
monitorowanie punktów podziału sieci niskiego napięcia w trybie online
łącze komunikacyjne BPL pozwalające na dostęp online dla systemu SCADA do stacji SN/nn objętych projektem
Etapy realizacji projektu
Instalacja systemu dla obszaru stacji ESV-0005 (zrealizowano)
instalacja system NMS (Network Management System) dla komunikacji BPL
instalacja komunikacji BPL dla obszaru średniego napięcia
instalacja systemu BPL dla obszaru niskiego napięcia
integracja z systemem akwizycji danych z liczników energii elektrycznej
integracja z system SCADA
Kontakt
Jeśli potrzebujesz więcej informacji nie wahaj się i skontaktuj się. Jesteśmy do Twojej dyspozycji od poniedziałku do piątku w godzinach od 9:00 do 18:00 oraz w sobotę w godzinach 9:00 do 14:00
Osoba do kontaktu: Jacek Koźbiał
Telefon: +48 663 391 102
e-mail: biuro@skomunikacja.pl
skype: jacek.kozbial1
Co będzie w kolejnym odcinku
W kolejnym odcinku relacji zajmiemy się „Instalacją systemu dla obszaru stacji ESV-0005”. Instalacja obejmowała:
budowa łącza BPL pomiędzy stacjami SN ESV-0005 oraz ESV-0003
budowa infrastruktury komunikacyjnej BPL dla odczytu liczników energii zlokalizowanych w budynkach 2a -2d, 4a – 4d, 6a – 6d, 8a – 8d przy ulicy Staszica oraz w budynkach 3-19 przy ulicy Grabskiego.
Opiszemy:
użyte modemy BPL dla niskiego oraz średniego napięcia
zestawy przyłączeniowe dla niskiego napięcia
łącze BPL pomiędzy stacjami SN (urządzenia oraz czynności
Elektroniczny licznik energii elektrycznej zawsze wyposażony jest interfejs optyczny IEC62056-21 potocznie nazywany złączem optycznym. Zazwyczaj za pomocą tego złącza OSD Operator Sieci Dystrybucyjnej potocznie nazywany zakładem energetycznym odczytuje dane o zużyciu energii elektrycznej. Tak po prawdzie odczytów dokonuje inkasent uzbrojony w głowicę optyczną oraz urządzenie, które inicjuje odczyt i gromadzi odczytane dane. Urządzenie takie nazywamy terminalem odczytowym lub z angielska hand held unit HHU. Za inkasentem wyposażonym w taki zestaw tak po prawdzie stoi wielki system informatyczny, dzięki któremu dostajemy faktury za zużycie energii elektrycznej. W ten sposób odczytywanych jest kilka a nawet kilkanaście milionów liczników energii w Polsce.
Czy zwykły Kowalski też mógłby tak odczytać swój licznik energii elektrycznej? Ależ owszem, nic nie stoi na przeszkodzie. Tym bardziej, że podstawowa forma odczytu licznika – odczyt tzw. tabeli odczytowej – jest ogólnie dostępna.
Zawartość tabeli odczytowej
W wielkim skrócie napiszę jakie dane znajdują się tej tabeli. Myślę, że w kolejnym artykule bardziej szczegółowo opiszę zawartość tabeli.
Tabela zawiera bieżące dane pomiarowe oraz statusowe znajdujące się w liczniku np. stan liczydła energii czynnej pobieranej – czyli informacja która nas najbardziej interesuje. Jeśli posiadamy licznik wielostrefowy to w tabeli będzie energia czynna pobrana w każdej strefie. Czasami zostaniemy uraczeni historią stanów liczydeł czyli stanami liczydeł zapisanymi na koniec okresu obrachunkowego (zazwyczaj są są to informacje zapisywane co miesiąc). Każda odczytana dana poprzedzona jest tzw. kodem OBIS. Kod OBIS jest to ustandaryzowana etykieta opisująca wielkość odczytaną z licznika. Przykładowo kod 1.8.0 oznacza liczydło energii czynnej pobieranej bez strefowej. Więcej informacji na ten temat będzie w kolejnym artykule.
Co potrzebuje Kowalski aby odczytać licznik energii?
Kowalski potrzebuje trzy rzeczy – a w zasadzie cztery 😉
Głowicę optyczną
Terminal odczytowy – w naszym przypadku smartfon z systemem Android
Aplikację na smartfona
I pieniądze aby to wszystko kupić 😉
Głowica optyczna
Są dwa rodzaje głowic
Głowica z kablem i złączem USB (najlepiej od razu typu USB-C aby nie stosować tzw. przejściówek)
2. Głowica bezprzewodowa z łączem radiowym Bluetooth
Obie głowice bez problemu pasują do naszego smartfona. Głowicę z kablem USB-C po prostu wtykamy w złącze USB-C smartfona. Głowicę Bluetooth musimy sparować z naszym smartfonem.
Aplikacja do odczytu licznika
Aplikację pobieramy ze sklepu Androida (sklep Google) wpisując w wyszukiwarkę nazwę programu czyli „ZRobo”
Odczytane dane zapisane zostają w pliku tekstowym w pamięci dyskowej smartfona. Pliki w prosty sposób można pobrać na swój komputer stacjonarny. Znając kody OBIS możemy zidentyfikować wszystkie dane jakie odczytaliśmy z naszego licznika energii elektrycznej.
W kolejnym artykule napiszę o bardziej zaawansowanych aplikacjach, które pozwoją nam na analizę odczytanych danych.
Opiszę równie zautomatyzowane sposoby odczytywania licznika w sposób ciągły (online) z możliwością tworzenia tzw. profili zużycia energii. System taki „zakończony” jest bardziej rozbudowaną aplikacją. W moim przypadku jest to aplikacja w chmurze.
Co będzie w kolejnych artykułach?
Odczyt za pomocą modułu LoRaWAN, wraz z opisem jak za niewielkie pieniądze zbudować własną domową infrastrukturę komunikacji LoRaWAN (dla zachęcenia odczyt licznika w tej opcji nie przekracza kwoty 999,-zł netto)
Opis metod odczytu pull oraz push – zalety i wady oraz przykłady
Przeźroczysty odczyt licznika za pomocą routera/gateway RS485-GSM
Co zrobić aby umożliwić stosowanie liczników energii elektrycznej w systemach IoT
Transmisja danych z licznika za pomocą komunikacji LoRaWAN, NBIoT, LTE cat M1
Oprogramowanie w chmurze vs. oprogramowanie stacjonarne
Kontakt
Jeśli potrzebujesz więcej informacji nie wahaj się i skontaktuj się. Jesteśmy do Twojej dyspozycji od poniedziałku do piątku w godzinach od 9:00 do 18:00 oraz w sobotę w godzinach 9:00 do 14:00
!Nowość! – System monitorowania informacji przestrzennej
Najnowszy produkt, wykorzystujący technologię IoT (Internet rzeczy) pozwalający na akwizycję informacji z otaczającej nas przestrzeni. W systemie można wykorzystać poniższe urządzenia:
liczniki energii elektrycznej, wody, gazu, ciepła
sensory temperatury, wilgotności, natężenia światła
detektory ruchu, wibracji
czujniki położenia – geotagowanie
czujniki poziomu wody w zbiornikach otwartych – rzeki, jeziora, sztuczne zbiorniki
czujniki miejsc parkingowych
czujniki zapełnienia zbiorników, np. kosze na śmieci
czujniki zapylenia
czujniki gazu
konwertery protokołów, np. MODBUS-LoRaWAN
urządzenia wykonawcze, np. sterowniki oświetlenia LED, elektrozawory, rozłączniki
inne
Rzeczą łączącą wszystkie powyższe jest rozległy system transmisji danych. W naszym systemie zostało użyte rozwiązanie z dziedziny LPWAN (Low Power Wireless Area Network) w postaci systemu LoRaWAN. Komunikacja LoRaWAN dla jednej stacji bazowej LoRaWAN Gateway może objąć obszar o promieniu nawet 15 km. System monitorowania informacji przestrzennej jest systemem skalowalnym, przeznaczonym dla:
indywidualnych odbiorców – mieszkanie, dom (kilka, kilkanaście sensorów, jeden LoRaWAN Gateway)
firmy i zakłady przemysłowe (od kilku do kilkuset sensorów, jeden lub kilka LoRaWAN Gateway)
wspólnoty mieszkaniowe i spółdzielnie mieszkaniowe
samorządy terytorialne typu Gmina
miasta
przedsiębiorstwa wodno-kanalizacyjne
Jak to działa
Sensory przekazują dane pomiarowe z rzeczywistej otaczającej nas przestrzeni do najbliższego LoRaWAN Gateway, za pomocą sieci LoRaWAN i protokołu LoRaWAN protocol. Pomiędzy sensorem a Gateway dane są szyfrowane kluczem AES 128. Gateway przekazuje dane z sensorów do Network Servare, z którym skojarzony jest. Network Server służy zarządzania infrastrukturą sensorów i gateways. Dane pomiarowe z sensorów, odpowiednio pogrupowane, trafiają do serwerów aplikacji. W serwerze (serwerach) aplikacji dane są gromadzone, przetwarzane i wizualizowane. Aplikacje mogą działać na komputerach lub urządzeniach mobilnych.
Przykład 1
Odczyt danych z licznika energii elektrycznej za pomocą sensora/konwertera IEC1107-LoRaWAN.
Sensor IEC1107-LoRaWAN umieszczony jest na tzw. złączu optycznym licznika energii. W zdefiniowanym interwale, np. co 15 minut konwerter odczytuje zdefiniowane rejestry licznika, np. stan liczydeł energii a następnie przesyła dane do LoRaWAN Gateway. Następnie poprzez LoRaWAN Network Server dane trafiają do aplikacji wizualizującej zebrane dane pomiarowe.
Przykład wizualizacji danych pomiarowych z licznika energii elektrycznej – dane są wizualizowane online co 15, 30, 60 minut.
Napięcie – wskaźnik oraz wykres
Moc czynna – wskaźnik oraz wykres
Przykład 2
Odczyt danych z wodomierzy, podzielników ciepła, gazomierzy za pomocą sensora/konwertera WMBUS-LoRaWAN.
Oferujemy produkty do budowy infrastruktury komunikacyjnej BPL. Dla prezentowanych produktów oferujemy wszechstronne wsparcie i doradztwo. Produkty dedykowane są do instalacji w sieci elektroenergetycznej niskiego (230/400V) oraz średniego napięcia (od 1kV do 36kV). Można je podzielić na dwie grupy:
– modemy BPL
– sprzęgacze.
Modemy fizycznie realizują komunikację BPL. Zazwyczaj posiadają interfejsy Ethernet, RS232/485, BPL, WMBUS oraz inne w zależności od wykonania.
Sprzęgacze służą do połączenia modemu z siecią elektroenergetyczną niskiego lub średniego napięcia. Dzielimy je na sprzęgacze pojemnościowe i indukcyjne.
Cechy produktów
Wszystkie oferowane produkty są wydajnym i elastycznym rozwiązaniem dla sieci elektroenergetycznej, w oparciu o którą możemy zbudować szerokopasmową komunikację TCP-IP. Do proponowanych modemów BPL można podłączyć każde urządzenie, które ma interfejsy komunikacyjne wymienione powyżej.
W celu wyboru produktu prosimy o kontakt telefoniczny lub mailowy.
Modem Kompaktowy BPL typ 4A-BPL dla sieci niskiego napięcia
Gateway lub Koncentrator (HE)
Interfejsy: 1xETH, 1xRS485, WMBUS, Zigbee, 1xBPL poprzez złącze zasilania 230VAC
Modem BPL – 4B BPL-B dla sieci niskiego i średniego napięcia.
1xETH, 1xBPL poprzez złącze BNC, zasilanie 230VAC
Modem BPL – 4B BPL-B dla sieci niskiego i średniego napięcia.
1xETH, 1xBPL poprzez złącze BNC, zasilanie 24-60VDC
Modem BPL – EOC dla sieci niskiego i średniego napięcia.
1xETH, 1xBPL poprzez złącze BNC, zasilanie 12VDC
Modem BPL – EOC dla sieci niskiego napięcia.
1xETH, 1xBPL poprzez złącze zasilania 230VAC
Sprzęgacz indukcyjny ICU ze złączem BNC
Dla kabla niskiego oraz średniego napięcia o średnicy od 8mm do 98mm
Sprzęgacz indukcyjny ICU bez złącza BNC (współpracuje z dedykowanym kablem BNC)
Dla kabla niskiego oraz średniego napięcia o średnicy od 8mm do 98mm
Sprzęgacz pojemnościowy różnicowy DCCU ze złączem BNC dla sieci o napięciu do 1kV.
Sprzęgacz pojemnościowy różnicowy DCCU ze złączem BNC dla sieci o napięciu od 3,3kV do 36kV.
Pracuje w parze z drugim sprzęgaczem oraz symetryzatorem BALUN. Może być użyty dla kabla podziemnego oraz linii napowietrznej.
Sprzęgacz pojemnościowy CCU ze złączem BNC dla sieci o napięciu od 3,3kV do 36kV. Pracuje w trybie przewód fazowy – uziemienie.
Symetryzator BALUN dla pary sprzęgaczy pojemnościowych różnicowych.
Kabel BNC dla sprzęgacza indukcyjnego bez interfejsu BNC
Transmisja BPL oznacza z angielskiego Broadband Power Line lub jeszcze inaczej Broadband PowerLine Communication czyli szerokopasmowe PLC. Tyle terminologii. PLC (Power Line Communication) oznacza transmisję sygnałów/danych po linii energetycznej np. linii energetycznej niskiego napięcia 230/400V lub sieci średniego napięcia 3,6kV do 36kV.
Zwykłe PLC lub nazywane również wąskopasmowym PLC (narrowband PLC) pozwala na transmisję sygnałów z prędkością maksymalną 40-128kbps (kilo bitów na sekundę). Sygnał nośny w linii energetycznej zamyka się w paśmie od kilkudziesięciu do kilkuset kHz.
Szerokopasmowe PLC czyli BPL pozwala na transmisję sygnałów z prędkością maksymalną do 200Mbps (mega bitów na sekundę) lub więcej, czyli ponad 1000 razy szybciej niż zwykłe PLC. Sygnał nośny BPL w linii energetycznej zamyka się w paśmie od 2 do 30 MHz. W zależności od potrzeb prędkość transmisji może wynosić nawet 1,5Gbps.
Transmisja danych z użyciem urządzeń systemu BPL niczym się nie różni od transmisji danych w sieci komputerowej. Ilustruje to poniższy rysunek.
Jak widzimy funkcję skrętki komputerowej przejęła sieć energetyczna (kabel elektryczny) oraz urządzenia systemu BPL (modemy). Oczywiście system BPL budujemy w oparciu o istniejącą sieć energetyczną. Unikamy w ten sposób konieczność układania kabli komputerowych. Robimy tak przykładowo:
– w budynkach, które nie mają sieci komputerowej i chcemy uniknąć kosztów układania kabli np. w budynkach zabytkowych,
– na terenie otwartym gdy np. chcemy połączyć dwa lub kilka budynków siecią komputerową przez co unikamy kłopotliwego układania kabli
System BPL pozwala nam objąć wszystkie punkty sieci niskiego napięcia przyłączone do jednego transformatora niskiego napięcia. Jest to zazwyczaj około 50-100 odbiorców energii na terenie wiejskim i około 200-500 odbiorców na terenie miejskim. Oczywiście urządzenia końcowe to nie tylko komputery w mieszkaniach, czy liczniki energii elektrycznej czy liczniki innych mediów, ale również przykładowo kamery przemysłowej TV możliwe do zainstalowania na każdym słupie oświetlenia ulicznego. Do systemu BPL możemy dołączyć każde urządzenie mające gniazdo Ethernet i obsługujące protokół TCP/IP. Oczywiście w prosty sposób zakres urządzeń mogących współpracować z system BPL możemy zwiększyć o urządzenia posiadające interfejs typu RS485, RS232 itp. – poprzez użycie konwertera RS-Ethernet. Dla ułatwienia urządzenia końcowe systemu BPL są/mogą być wyposażone dodatkowo w interfejsy typu RS485, RS232, M-BUS, wireless MBUS, Zigbee itp.
Oczywiście system BPL może obejmować swoim zasięgiem obszar większy niż obszar sieci energetycznej jednego transformatora niskiego napięcia. Istnieją bowiem urządzenia BPL pracujące na sieci energetycznej średniego napięcia, które pozwalają łączyć ze sobą wiele transformatorów niskiego napięcia.