Jak spolehlivě přenést data po elektrické síti
 | |
| Jak spolehlivě přenést data po elektrické síti Ing. Bedřich Beneš, Ing. Jiří Zaoralek, ModemTec s. r. o. V současné době je již jen velmi málo lidí, kteří pochybují o možnostech přenosu dat po energetických sítích. Naopak, tento typ komunikace se v poslední době stává populárnějším a vyhledávanějším zejména zákazníky, kteří vyžadují spolehlivé přenosy dat v průmyslovém prostředí, popř. potřebují vykonávat dálková měření nejrůznějšího typu. Postupem času se zařízení rozdělila do dvou samostatných kategorií, lišících se šířkou přenosového kanálu, a tedy i použitou nosnou frekvencí: širokopásmové pro přenos datových toků a úzkopásmové pro spolehlivý sběr dat z rozsáhlého území. Přenosová trasa Při řešení postupů pro šíření signálů lze spolehlivě čerpat z prací, které byly teoreticky zpracovány a ověřeny v praxi při zavádění a provozu technologie hromadného dálkového ovládání (HDO). Mechanismus šíření signálů a budování spojů vyžadují jiný přístup než u slaboproudých vedení, neboť většinou jde o mnohovodičový nesymetrický systém. Pro zjednodušení se přistoupilo k definování rozprostřených parametrů vedení, kde jsou pro jednotlivé úseky s přibližně stejnými parametry popsány postupy vycházející z teorie dvoubranů. Zápis každého prvku (v komplexním tvaru) ve formě matice charakterizuje vlastnosti, jako např. vlnovou impedanci, přenos atd. Pro analýzu přenosových vlastností síťového úseku, který je definován jako rozvětvené nehomogenní vedení a jednotlivé prvky jsou popsány maticovým zápisem, se osvědčila univerzální admitanční metoda. Výpočtem se získá statický obraz přenosu, ke kterému je nutné připojit okrajové podmínky. Tyto okrajové podmínky však mají nezanedbatelný vliv, protože zahrnují dynamické chování vlastní přenosové soustavy (změna přenosových vlastností při změně zatížení vlastní soustavy, změna chování odběratelů elektrické energie, popř. zpětný vliv na soustavu). Modem Požadavky na modem jsou teoreticky zpracovány z hlediska modulace a demodulace signálu i následných postupů nutných k zajištění spolehlivé komunikace. Vlastní fyzický modem je výsledkem implementace teoretických postupů a matematických rovnic. Architektura modemu je vytvořena na hradlovém poli, které je schopno v reálném čase uskutečnit potřebný výpočetní výkon. Vzhledem k tomu, že komunikace probíhá po přenosové trase a na komunikující modem působí mnoho dynamických vlivů (např. rušení s rozdílnými vnitřními impedancemi, změny útlumu trasy, přechodové děje na trase atd.), nelze jednoznačně určit vlastnost, která by byla dominantní. Parametry spolehlivě komunikujícího modemu musí být navrženy velmi vyváženě. Spolehlivost přenosů Společnost ModemTec se dlouhodobě soustřeďuje na vývoj a výrobu úzkopásmových systémů PLC, komunikujících na frekvencích 9 až 148 kHz, tedy pásem, která jsou přidělena pro přenosy PLC. Splňuje i ostatní požadavky nutné pro harmonizovaný výrobek (značka CE – Conformité Européenne, evropská shoda).  Obr. 1. Modem MT23R určený pro datové přenosy přes rozhraní RS-232, RS-485 a RS-422 Parametry komunikujících modemů jsou ověřovány po dobu několika let, v mnoha desítkách aplikací v provozu. Výběr lokalit pilotních projektů byl zaměřen na odlišné prostředí energetických rozvodů nn. Přestože pilotní projekty prokázaly, že neexistují dvě zcela shodné lokality, společnost ModemTec připravila pracovní postup pro implementaci přenosů PLC v jakémkoliv prostředí: jak v prostředí občanské zástavby, tak i v silně zarušeném průmyslovém prostředí. Podle zkušeností z praxe je každý modem vybaven vnitřní diagnostikou, která je určena k analýze chování modemu a také k analýze přenosové trasy. Snímače a datové přenosy Produkty společnosti ModemTec jsou rozděleny do dvou skupin. V první skupině jsou tzv. inteligentní modemy: buď obsluhující přímo snímače – senzory (teploty, vlhkosti apod.), nebo snímající hodnoty, které jsou na výstupu z měřicích zařízení (např. elektroměrů, vodoměrů, měřičů tepla apod.). Tyto veličiny jsou nezávisle zaznamenány spolu s časovou identifikací a adresou a jsou postupně předány k následnému zpracování (možnost průběžného stanovení bilance měřené veličiny ve sledované soustavě) nebo je dotazem on-line předána odpověď.  Obr. 2. Modem MT23MB umožňuje dálkové odečty tepla, vody, plynu či elektrické energie u všech zařízení vybavených průmyslovou datovou sběrnicí M-Bus Druhou skupinu tvoří modemy podporující datové přenosy. Modem podporující sériovou komunikaci RS-232, RS-422 a RS-485 (obr. 1) je ověřen pro přenos protokolu Modbus (ověřila je společnost Schneider Electric); ModemTec se stal členem sdružení Modbus IDA. Spolehlivost sice byla ověřována v systému Modbus, samotný modem je však protokolově nezávislý, a umožňuje tedy přenášet všechny poloduplexní datagramy do délky 520 Byte. Další modem (obr. 2), který podporuje datové přenosy, je určen k obsluze zařízení, jež jsou opatřena protokolem M-Bus (měřiče tepla, vodoměry apod.). Použití Společnosti ModemTec se podařilo dosáhnout toho, že v oblasti napájené jedním zdrojem (délka energetických rozvodů je ovlivněna úbytky napětí) je schopna přenášet informace, ve většině případů od koncentrátoru do koncového bodu, bez nutnosti vkládat opakovače (odlišnost oproti širokopásmovým přenosům PLC, které musí využívat opakovače každých 50 až 100 m). Obě skupiny modemů mohou v dané oblasti obsluhovat koncová zařízení bez nutnosti speciálních úprav prostřednictvím stejných energetických rozvodů. Vedle obvyklých aplikací, jako jsou odečty různých veličin, popř. přenosy dat v rozsáhlých prostorách, kde nelze používat rádiové přenosy (chemické provozy), může být vedena komunikace PLC i po poměrně zvláštních rozvodech stejnosměrného napětí i po volných vodičích bez napětí. Pro přenosy PLC se totiž vedení chová jako vlnovod, po kterém se šíří vysílání bez omezení. ModemTec s. r. o. | |