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數據采集器

RS485轉LoRaWAN數據采集器對工業應用場景來說意味著什么?

發布日期:2022-10-09 點擊率:127

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一、現有技術的缺陷

傳統串口設備,如RS485/RS232設備及接口已經被廣泛應用于企業日常生產中。然而,典型的工業自動化領域,經常需要實現幾百米到幾公里的遠距離的監測,如果要實現工業現場控制信號的無線化,就會面臨這樣的問題:距離太遠,數據太分散,其信息傳輸及組網由于受布線限制,經常會出現線路損壞、布線困難不易實施等問題

在物聯網技術出現之前,工業應用場景的信息傳輸及組網暫無有效的組網方法,雖有無線網絡構建方法的提出,但并無相對應的設備及方法以解決問題。

但是,物聯網技術出現之后,LoRa技術由于其屬于長距離通信技術,提供了一個解決上述問題的方案。用無線的LoRa進行通信,是長距離數據通信的一個重要解決方案。對所有設備制造商和設備使用者而言,尋求一個經濟、快速的解決方案,讓現有的設備可立即聯網使用,成為掌握競爭商機的重要課題。

RS485轉LoRaWAN數據采集器,給工業應用場景的組網提供了一個完美的解決方案的思路。

二、什么是RS485轉LoRaWAN的數據采集器?

RS485轉LoRaWAN的數據采集器是一種上行無線接口采用標準的LoRaWAN協議、下行接口采用RS485接口的數據采集器,其可以將MODBUS協議通過LoRaWAN無線網絡透傳給服務器,實現工業現場控制信號的無線

比如瑞科慧聯RAK7421是一款為工業應用環境設計的RS485到LoRaWAN轉換器,其上行無線接口采用標準的LoRaWAN協議,支持CN470 LoRa頻段。LoRa信號具有穿透能力強,傳輸距離遠的特點,在空曠環境下可以傳輸超過20KM,在工業現場復雜環境下也可以提供較強的覆蓋能力

RAK7421支持一個RS485接口,可以向下連接16個RS485終端節點,RAK7421將LoRa數據轉換為RS485總線數據,訪問和控制RS485終端節點。

RAK7421配合RAK瑞科慧聯公司的LoRaWAN網關設備,及LoRa server等產品,可以方便快速地搭建無線化工業現場控制系統。

以下是RS485轉LoRaWAN的數據采集器RAK7421的主要特性:

支持LoRaWAN 1.0.3協議支持RS485 到 LoRaWAN雙向轉換支持LoRaWAN Class A和Class C模式支持低功耗模式,定時喚醒輪詢RS485節點支持輪詢模式,最大可支持32條輪詢指令

支持主動查詢功能,可通過遠端服務器發送查詢指令讀取RS485總線數據支持遠程管理功能,可通過遠端服務器讀取/增加/刪除定時輪詢指令,修改總線參數支持LoRa報文分組傳輸協議,最大可傳輸1024字節RS485數據

LoRa發射功率最大支持20dBm支持外置LoRa天線支持IP31防護等級設備尺寸93.6*100.3*24mm支持壁掛、DIN導軌和磁吸安裝

其中,值得注意的是,瑞科慧聯的數據采集器RAK7421能夠存儲指令,從而,即使在LoRaWAN網關沒有下發指令的時候,數據采集器RAK7421也可以給傳感器定時下發指令,還可以輪詢,以達到傳感器仍然可以定時上傳數據的目的。從而,可以減少LoRaWAN網關下發指令的次數,節省帶寬,解決網絡擁塞。

而且,由于瑞科慧聯的數據采集器RAK7421支持LoRa報文分組傳輸協議,最大可傳輸1024字節RS485數據,因此,即使在一些特殊的工業場景,比如涉及到測樓體傾斜的傳感器,還有測重量的傳感器等,這些場景往往需要傳送較大的數據,如果不支持分包的話,那么,單純的LoRa技術將導致只能傳輸53字節以內的數據,這將嚴重限制RS485轉LoRa的數據采集器在工業場景上的應用范圍,從而導致無法在眾多工業應用場景里利用到RS485轉LoRa的數據采集器的優勢。因此,瑞科慧聯特意對此做出了改進,創新數據傳輸方式,支持LoRa報文分組傳輸協議,最大可傳輸的RS485數據從53字節增加到1024字節。

三、RS485轉LoRaWAN的數據采集器的典型應用舉例

1、與已有的4G網絡相配合,節省組網成本。

應用場景假設:

一個私人的4G子網-IP4,在前端,有一個服務器通過TCPIP請求Modbus。

假設你希望能夠將數據傳輸到服務器,并且將這些數據存儲在數據庫。

并且,其中大部分Modbus設備不是共同定位,因此你希望能夠使用一個網關關聯到Modbus設備,而且這種關聯最好是無線連接的方式。

這時候,我們需要這樣的起中間溝通作用的設備:可以與4G溝通,也可以與Modbus Slave設備溝通,并且還希望每個Modbus Slave設備都能夠注冊并能夠單獨識別。

解決方案示例:

如圖1所示,可以采用一個能讀取Modbus設備的數據、另一端還能夠上傳數據到LoRaWAN網關的中間設備,比如RS485轉LoRaWAN的數據采集器RAK7421,配合LoRaWAN網關設備,將信號傳輸到個人的4G網絡并最終傳輸到服務器上。

至于我們需要為這些數據采集器節點配置多少個LoRaWAN網關,則可以參考文章:一個LoRaWAN網關能支持多少個節點。如何擴大LoRa網絡傳輸距離,則可以參考文章:如何提高LoRa網絡覆蓋率?

圖1 RS485轉LoRaWAN數據采集器典型組網應用示意圖

2、收集各式RS485接口的傳感器的數據并上傳到云端服務器

如圖2所示,對于各式RS485接口的傳感器的數字數據,都可以采用RAK7421作為中間的數據采集器(如果是模擬輸入,則可以采用RAK7422)。RAK7421可以將RS485協議的數據轉換為LoRaWAN無線報文,并通過LoRa Gateway將數據送到云端服務器。LoRaWAN網關如何連接到云端服務器,則可以參考文章:兩步走,讓自己的LoRaWAN網關與阿里云連線

圖2 瑞科慧聯RS485轉LoRaWAN數據采集器RAK7421/RAK7422典型組網應用

由于RAK7421支持雙向數據透傳,因此,也可以云端服務器也可以主動將數據下發至RS485終端。

使用RAK7241可以將原有的RS485有線數據傳輸改造成無線網絡,節省布線成本。

搭配RAK7249室外型網關及WisDM云管理系統,可以實現端到端的工業現場數據采集控制系統,RAK公司的LoRa網關內置有lora server服務器,可以通過MQTT協議將解密后的LoRa數據送至客戶應用服務器,對終端用戶實現數據的透明傳輸。

而且,當配套使用LoRaWAN網關的時候,組網的解決方案還可以實現比較低的功耗(可參見文章:室外型LoRa網關RAK7249僅使能LTE和LoRa時的功耗是多少?)

四、RS485轉LoRaWAN的數據采集器RAK7421是否方便安裝?

RAK7421很適合工業場景安裝。

RAK7421支持三種安裝方式:墻面安裝,DIN導軌安裝和磁吸安裝。

墻面安裝為標配安裝方式,DIN導軌和磁吸安裝所需配件為選配件。

結語

在工業應用場景中,在組網解決方案中引入RS485轉LoRaWAN數據采集器,可以帶來以下優勢:(1)無線組網,降低布線成本;(2)即使在工業現場復雜環境下,LoRa信號也可以提供較強的覆蓋能力;(3)可以方便快速地搭建無線化工業現場控制系統;(4)實現低功耗組網。


閱讀更多: LoRa產品庫, LoRa市場與應用, LoRa行業解決方案, 企業動態, 市場與商機


參考分類:

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