無線技術助力制造企業數字化改造升級

辰竹無線LoRa-20產品在制造企業數字化改造升級中的應用——工業的智能化發展，讓越來越多的企業意識到數字化能力的重要性。在保障正常生產需求下，數字化轉型的緊迫性就更加突出了。

數字化轉型現狀

信息技術、數字技術、智能技術以及網絡技術等這樣一批新一代的信息技術已經深刻地影響著企業的競爭力，尤其是對中小型制造企業來說。譬如在復工復產階段，我們需要把供應鏈銜接起來，要在非接觸的情況下，把各種商務活動正常地開展起來。

那么，要如何才能解決這些問題呢？這就需要通過數字化轉型把數字、網絡平臺作為我們必要的工作環境或工具，甚至就是我們的基礎設施。過去多年，由于數字技術、信息技術的高速發展，數字紅利已經對制造業形成了強大的沖擊。

目前可以看到一些制造企業已經很好地利用了網絡、數字、人工智能以及互聯網平臺等，加快推進自動化、智能化的進程，希望能夠改善對客戶的服務，以及能更有針對性地開發出新的產品。現在，我們已經開始享受數字技術紅利，例如各種各樣的數字資源、產品和服務，以及越來越便宜和普及的信息獲取渠道，從而提高制造業企業的競爭力。數字化轉型已然是擺在經營者面前頭等大事。

在數字化轉型的過程中，很多中小型企業面臨著一些現實問題：

?數字化升級要停產施工布線，但是停工會造成經濟損失。

?很多制造業對現場環境要求很高（如食品、醫療、生活用品等），系統改造過程中會打破原有的衛生系統。

?部分環境惡劣的制造現場會導致普通線纜無法長時間可靠工作，需要特種線束，這樣會增加布線成本。

現在，無線通信技術在一些場景上能夠很好地解決了上述難題。基于近20年來的工業安全技術基礎，辰竹開發了工業級無線通訊產品LoRa-20，具有抗干擾能力強，通訊穩定，緊湊結構等特點，在工業場景應用有著很大的優勢。

案例：某食品加工生產車間數字化升級

某食品加工廠如圖1有著非常先進的機器人生產線，但是產線上的工人依然是手寫的看板，不管是什么任務都是手寫。出于提高生產效率、保障生產安全以及提高食品質量的需求，現在對生產線進行數字化改造升級，將40個控制系統中PLC的生產數據進行收集，在數據調度中心進行統一生產管理。

圖1 原車間管理情況

目前存在以下難點：

?柜內空間布局已經飽和，空間十分狹小。

?傳統的收集數據方法需要大量布線，會造成衛生問題，同時需要產線長時間停工以便于施工，這樣會造成經濟損失。

?生產線會經常進行衛生大清洗，消毒。地面由于經常處于潮濕狀態，因此為了布線安全，需要的成本會很高。

?生產線離數據調度中心較遠（直線距離約80 m），40個控制柜又比較分散，也會大大增加布線成本。

具體改造需求如下：

?管理中心主動發送報文給每臺設備，采用ModbusRTU（RS485）通訊協議的形式將數據全部收集。

?單臺設備的數據采集頻率最快的需要250 m/s（數據長度14個字）。

?單臺設備的數據采集頻率最慢的需要1 h（數據長度66個字）。

?上位機做好歷史數據存儲和報警準備。

辰竹解決方案

根據現場特點：布線困難、控制柜較為分散以及控制柜之間間隔較遠。因此考慮采用辰竹無線LoRa-20通訊模塊安裝在每個控制柜內的PLC邊上，并和PLC進行RS485連 接，使40臺PLC通 過40臺LoRa-20進行分頻段無線星形組網，在管理中心（與車間距離約80 m）通過3臺LoRa-20中心節點進行數據的管理。系統構成及布局見圖2、圖3。

圖2 數字化改造無線升級示意圖

圖3 生產線控制柜組網情況

圖6 LoRa-20模 塊 小 巧（尺 寸∶105 mm×100 mm×20 mm），在狹小的空間范圍內也能安裝同時支持USB供電和底板總線供電

圖7 LoRa-20模塊可以遠距離、長字節的快速傳輸，保障通訊的穩定可靠

辰竹智能控制器LoRa-20（如圖4），現場效果圖（如圖5、6、7），其模塊特點：

圖4 辰竹智能控制器LoRa-20

圖5 LoRa-20模塊通過外置天線引出信號避免金屬柜信號屏蔽

?它是一種基于LoRa擴頻技術的低功耗遠距離的無線數據透明傳輸產品。

?產品同時支持導軌供電和USB供電兩種方式。

?支持RS232、RS485串口通訊。

?安裝方便，擁有多種組網方式，使用簡單。 ●

LoRa無線通訊技術

在同樣的功耗條件下比其他無線方式傳播的距離更遠，實現了低功耗和遠距離的統一，它在同樣的功耗下比傳統的無線射頻通信距離擴大3~5倍。

LoRa技術特征：

?工作頻段：全球開放的ISM頻段包括433、470、868以及915 MH等。

?調試方式：基于擴頻技術，線性調制擴頻（CSS）的一個變種，具有前向糾錯能力。

?發射功率：≤20 dBm。

?接收靈敏度：-130 dBm（業界最高）。

?通訊速率：10~20 kbps（低速）。