Aktuální vydání

celé číslo

08

2021

Digitální transformace a konvergence provozních, informačních a inženýrských systémů

Výzkum, vývoj a vzdělávání v automatizaci

celé číslo

Spolehlivé přenosy dat po elektrorozvodné síti

číslo 8-9/2004

Spolehlivé přenosy dat po elektrorozvodné síti

Poněkud stranou zájmu a jakoby neplnohodnotné jsou dosud nízkorychlostní přenosy dat po nízkonapěťové energetické soustavě (Power Line Communications – PLC, přenos dat po síti). Ovšem i zde již lze nyní nabídnout nejrůznější užitečná řešení.

Výchozí požadavky

Je pravda, že největší zásluhu na propagaci techniky PLC má internet, kde nejdůležitějším faktorem je dosažitelná rychlost. A překvapivě právě rychlost (resp. frekvence signálu nesoucího data) je v současné době největším problémem při plošných aplikacích PLC v obytných i průmyslových lokalitách. Z pohledu přenosu dat totiž vodiče nízkonapěťové energetické soustavy představují vlnovod s rozprostřenými nehomogenními parametry s dynamickou změnou parametrů a topologie. Přenosové parametry tohoto vlnovodu, zejména útlum, jsou velmi závislé na použité frekvenci. Přibližně platí, že čím větší je frekvence, tím větší je i útlum.

Při formulaci požadavků na modem pro PLC byly za základ vzaty poznatky z provozní praxe, kdy vlastní data reprezentující měřenou nebo regulovanou veličinu ve většině případů nemají velký objem, ale hlavním kritériem je spolehlivost přenosu. Dalším důležitým požadavkem, kterému bylo třeba vyhovět, byla potřeba naplnit prohlášení o shodě výrobku s harmonizovanými evropskými normami.

Obr. 1.

Komunikační modem a aplikační moduly pro PLC

Komunikační modem pro PLC navržený a realizovaný firmou ModemTech s. r. o. využívá programovatelná hradlová pole a technickou podporu i knihovny poskytované jejich dodavatelem. Nosná frekvence byla definována podle ČSN EN 50065. Ta rozděluje kmitočty v rozmezí od 3 do 150 kHz na pásma, kde vedle vyhrazených pásem jsou i pásma veřejná, k jejichž použití není třeba mít souhlas majitele rozvodné soustavy. Modem je navržen s malou šíří modulačního pásma a přijímačem s velkou selektivitou. Dále jsou použity poměrně obvyklé postupy, jako je korektor chyb, kontrolní součty a automatické opakování vysílání. Kapacita programovatelných hradlových polí je výrazně větší, než je nutné k realizaci vlastního modemu. To umožnilo doplnit modem aplikačními funkcemi.

Aplikační moduly pro PLC postavené s použitím komunikačního modemu (obr. 1) mezi sebou komunikují ve dvou režimech. Buď způsobem dotaz-odpověď, kdy nadřízený systém si volbou adresy určí koncový modul, se kterým chce komunikovat, a obratem obdrží odpověď, nebo s pomocí vlastností koncových modulů, které mj. obsahují hodiny reálného času a lze je naprogramovat pro odečet hodnoty měřené veličiny v určeném čase. Odečtený údaj je spolu s časovou značkou uložen do pamětí modulu a posléze přenesen do nadřízeného systému v podobě potvrzených odpovědí. Toto řešení dovoluje uskutečnit hromadný odečet stavu např. elektroměrů v jednom okamžiku. Oba dva systémy komunikace lze používat současně, aniž by se vzájemně ovlivňovaly.

Na základě výsledků provozních zkoušek i poznatků z provedených instalací lze na území napájeném jedním zdrojem, v daném případě transformátorem, zaručit mezi jednotlivými body tohoto území zcela spolehlivý přenos dat, a to i v průmyslovém prostředí. Komunikace probíhá rychlostí asi 10 kb/s.

Často se stává, že daná lokalita je napájena z několika transformátorů. Propojení PLC po síti vn na primární straně transformátorů nevede k uspokojivým výsledkům. Postupuje se tedy tak, že na každém potenciálu nn na výstupu z jednotlivých transformátorů se použije jeden datový modul a jednotlivé moduly se spojí datovou linkou. Tímto způsobem lze prostřednictvím PLC zpřístupnit všechna měřicí či jiná místa v dané lokalitě.

Obr. 2.

Nabídka a použití modulů

Mezi prvními realizovanými aplikačními moduly byly moduly pro měření teplot podle požadavků EU pro potravinářství. Standardně dnes firma ModemTec nabízí tyto moduly s PLC:

  • MT 22 pro měření analogových veličin,
  • MT 23 pro přenos dat (RS-232/485),
  • MT 23 MB pro přenos dat prostřednictvím protokolu M-bus,
  • MT 25 pro přenos logických stavů (vlevo na obr. 2),
  • MT 26 pro výstup analogových veličin,
  • MT 29 pro odečet stavu elektroměrů s impulsním výstupem.

Výčet by mohl dále pokračovat, protože velký výpočetní výkon, možnost snadné modifikace zapojení a poměrně malé náklady na vývoj umožňují použít techniku PLC přenosů i dosti překvapivým způsobem ve spojení s mnoha nejrůznějšími zařízeními. Pouze pro ilustraci: procesor vytvořený na hradlovém poli pracuje s 32bitovou strukturou, adresní prostor má velikost 4 GB a výpočetní výkon je srovnatelný s obvyklým PC. Protože hradlové pole pracuje v paralelním režimu, lze v koncovém modulu vytvořit např. analyzátor využívající Fourierovu transformaci, který pracuje v reálném čase.

Po zkušenostech s prvními instalacemi obsahuje každý aplikační modul funkci diagnostikování vlastní činnosti a diagnostikování přenosů, takže pro jejich instalaci a provozování nejsou třeba žádná další specializovaná zařízení.

Ing. Bedřich Beneš,
ModemTec s. r. o.

ModemTec s. r. o.
Oldřichovice 738
739 01 Třinec
e-mail: info@modemtec.cz
http://www.modemtec.cz

Inzerce zpět