Что такое plc модем
PLC-модемы в системах автоматизации, диспетчеризации и учета энергопотребления
До последнего времени технологии передачи данных по электросети использовались исключительно энергетиками для передачи сигналов релейной защиты и автоматики по ЛЭП высокого и среднего напряжения, и это не случайно.
Электрическая сеть низкого напряжения как среда передачи данных характеризуется:
Широкому спросу на технологии на бескрайних российских просторах пока препятствует то, что подавляющее большинство выпускаемых в странах СНГ узкополосных модемов обеспечивают пропускную способность в канале PLC-PLC не выше 2, 4 кбит/с, их рынок ориентирован в основном на применение в системах учета энергопотребления с небольшим количеством точек учета, да и качество связи оставляет желать лучшего. В результате, изрядно «помыкавшись» с такими изделиями, рано или поздно потребители возвращаются к традиционным технологиям с чувством глубокого разочарования в возможностях использования электросети в качестве среды передачи данных.
Свою отнюдь не положительную лепту безусловно вносит и пресловутый, широко разрекламированный «интернет из розетки», создающий помехи радиоприему и изначально не рассчитанный для работы в отечественных электросетях.
В то же время, на рынке узкополосных модемов существуют изделия, которые способны кардинально поменять отношение потребителей к PLC-технологиям и позволяют строить на их базе системы управления, диспетчеризации и учета энергопотребления, данные в которых передаются с минимальной задержкой.
Обзор рынка 1-фазных узкополосных PLC-модемов приведен на рис.2.
Размещено компанией ООО «Иннтеле» [08.09.2010]
Технологии PLC
Технологии PLC (Power Line Communication) обеспечивает передачу данных по силовым линиям электропитания. Существует несколько разных технологий PLC: для передачи данных по высоковольтным ЛЭП, для передачи данных телеметрии и широкополосной передачи данных по низковольтным сетям.
Для построения систем АСКУЭ используются технологии PLC, обеспечивающие узкополосную передачу данных в диапазоне частот CENELEC A (35-91 кГц, Россия и Европа), CENELEC B (98-122 кГц, некоторые страны Европы), FCC (155-487 кГц, США).
На настоящий момент на рынке существуют стандартизованные технологии передачи данных PLC PRIME, G3PLC, обеспечивающие сравнимые характеристики, а также ряд проприетарных технологий, часть из которых не соответствует нормам излучения по частоте или мощности, на что следует обращать особое внимание при выборе PLC-технологии.
Варианты реализаций технологии PLC от компании Инкотекс:
PLC II: Проприетарная, проверенная годами технология PLC, работающая в стандартном диапазоне CENELEC A. Технология представляет собой mesh-сеть с автоматическим перестроением маршрутов и автоматической ретрансляцией для увеличения дальности связи от концентратора до счетчиков электроэнергии. Технология обладает относительно небольшой скоростью передачи данных, но высокой надежностью, подтвержденной несколькими сотнями тысяч приборов учета, включенными в АСКУЭ на базе PLC II. Технология оптимальна для развертывания локальных систем, не предъявляющих повышенных требований к объемам собираемых данных и достаточна для построения АСКУЭ с функциями сбора суточных показаний, журналов событий и функциями управления нагрузкой.
PRIME: Технология является международным стандартом и используется огромным количеством производителей систем и приборов учета. Хорошо адаптирована к параметрам физической среды передачи данных, обеспечивает высокую скорость передачи данных (до 1 Мбит/c) и возможность мониторинга PLC сети в режиме реального времени.
В технологии используется древовидная топология сети, в которой есть базовый узел (контроллер/роутер/УСПД) и служебные узлы (счетчики). Передача данных между служебным и базовым узлами допускает до 1024 ретрансляций. Построение маршрутов и регистрация узлов выполняется автоматически.
Для взаимозаменяемости счетчиков разных производителей должна быть обеспечена совместимость на уровне протоколов обмена. Счетчики торговой марки «Меркурий», использующие технологию PRIME, поддерживают стандартный протокол обмена СПОДЭС на основе DLMS/COSEM.
Стандарт PRIME 1.4 обеспечивает наилучшее качество связи по сравнению с другими технологиями PLC.
G3PLC: Технология также является международным открытым стандартом, ориентированным на глобальное применение. Используется топология mesh-сети. По сравнению с PRIME скорость передачи данных существенно ниже до 35 Кбит/c (CENELEC)/128 Кбит/c (ARIB).
Достоинством стандарта является передача IPv6-пакетов в сеть Интернет, работа с различными типами оборудования, не только со счетчиками электроэнергии.
Типовая дальность связи при использовании PLC (без ретрансляции) составляет порядка 100 м, максимальная – 400 м. Дальность связи зависит от качества электрической сети (наличие скруток, множественных отпаек и т.п.) и наличия помех. Дальность связи практически не зависит от используемой технологии связи. Меньшую дальность обеспечивают старые системы, большую – только системы, работающих в нестандартном (запрещенном) частотном диапазоне или с превышением разрешенной мощности.
Преимущества технологий PLC
Особенности PLC
Для чего нужен PLC адаптер
PLC – аббревиатура power line communication. Продукт, рожденный в результате многочисленных исследований, начиная с начала 1920-х годов. Уже в нулевых достигнуты первые результаты, однако передавать данные по электрической проводке удалось на малых скоростях. В то время 14 Мегабит в секунду уже был сомнительным результатом, поэтому технология не получила широкого распространения, однако со временем показатели улучшили, а скорость выросла в десятки раз. При этом стоимость оборудования Power Line Communication все равно в 2-3 раза выше, чем классического роутера и проводов. Единственным преимуществом данной технологии является компактность и возможность работы на любых электросетях в рамках квартиры или офиса без прокладки новой инфраструктуры.
Принцип работы Power Line Communication
Технология основана на разделении сигналов в сети по частотам. Отправляемые данные шифруются и кодируются в аналоговый сигнал частотой 2-30 МГц и накладывается на текущий в сети переменного тока 50 Гц. Поэтому передача данных возможна только при наличии питания в сети.
Адаптеры Power Line Communication могут работать в тех случаях, когда прокладка витой пары невозможна или сопряжена с высокими финансовыми затратами, например, если необходимо проложить сеть в помещении с готовым ремонтом, а беспроводные варианты не устраивают по соображениям безопасности. Хотя есть модели со встроенным Wi-Fi адаптером, что позволяет превращать их в мобильные точки доступа.
Скорость и расстояние передачи данных
На заре технологии Power Line Communication способна была обеспечивать до 200 Мегабит в секунду. Позднее, усовершенствовав маршрутизацию и отдельные элементы технологии, удалось добиться скорости в 500 Мб/с. Однако это характерно только для лабораторных испытаний. В реальной жизни пиковая скорость была минимум в два раза ниже. Факторы, оказывающие влияние на скорость передачи данных в рамках Power Line Communication:
Как подключить и настроить адаптер Power Line Communication
После того, как все провода подключены, достаточно нажать кнопку на каждом устройстве, и они автоматически установят зашифрованную связь. В качестве линий передачи данных выступает электрический кабель.
О чем говорит индикация на аппарате
Как правило, на адаптере есть три индикатора:
Преимущества и недостатки технологии Power Line Communication
Любая технология сочетает в себя как плюсы, так и минусы и Power Line Communication не исключение.
Минусы:
Стоимость адаптера
Оборудование предлагают специализированные магазины, но чаще и проще всего купить у провайдера услуг доступа в интернет. Причем компании, оказывающие услуги доступа в глобальную сеть, чаще всего предлагают собственное оборудование, хоть и произведенное не на собственных предприятиях.
Наиболее бюджетные варианты оцениваются в 1100-1200 рублей. Хотя часто можно увидеть, что базовый комплект оценивается минимум вдвое дороже.
Высокая цена в сочетании с зависимостью от наводок от работающего электрооборудования и объясняет низкую востребованность технологии.
Оставьте свою электронную почту и получайте самые свежие статьи из нашего блога. Подписывайтесь, чтобы ничего не пропустить
Создание сети передачи данных на основе PLC-технологии
Технология PLC (Power line communication) — телекоммуникационная технология, базирующаяся на использовании силовых электросетей для высокоскоростного информационного обмена. Термин PLC описывает несколько разных систем, использующих линии электропередачи (ЛЭП) для пересылания голосовой информации или данных. Сеть передает голос и данные, накладывая цифровой радиосигнал поверх стандартного переменного тока частотой 50 или 60 Гц.
Компания «ТелЛинк» при использовании технологии PLC обеспечивает оптимизированную широкополосную модуляцию с расширяющимся спектром, адаптивную стабилизацию, ускоренную синхронизацию, кодирование с защитой от ошибок и оптимизированный протокол символьной пересылки. Основа этого подхода заключается в адаптивной стабилизации и динамической адаптации к рассогласованию импеданса электросети.
Скорость, устойчивость, безошибочность и надежность передачи данных, а также широкая полоса пропускания сигнала модема в реальном времени позволяют использовать его в электросети c многочисленными узлами, поддерживающими различные промышленные протоколы.
Микропроцессорный контроллер PLC-сети обеспечивает передачу данных в распределенных коммуникационных системах, в системах управления, контроля, а также общего применения без дополнительно выделенных линий связи. Используя PLC-технологию распространения сигнала и организацию сетевых протоколов на базе микропроцессора, можно организовать надежную сеть обмена данными цифровых устройств по линии электропередачи, при этом нет необходимости в прокладке дополнительных дорогостоящих сетевых кабелей.
Микроконтроллер модема реализует широкополосную модуляцию сигнала, автоматическое отслеживание и адаптацию к быстроизменяющимся условиям распространения сигнала, прямое исправление ошибок, протокол помехозащищенной символьной пересылки. Все микропроцессоры и микроконтроллеры, оптимизированные для PLC-оборудования, а также контроллеры физического уровня, процессор передачи данных, процессор канального уровня выполнены на основе микропроцессорной архитектуры.
Аналоговые и цифровые микросхемы, обеспечивающие функции PLC-приемопередатчика, осуществляют модуляцию/демодуляцию, отслеживание и адаптацию распространения сигнала, прямое исправление ошибок. С применением высокоинтегрированных, специализированных микросхем, выполняющих как цифровые, так и аналоговые функции, нет необходимости устанавливать дополнительные внешние устройства или схемные решения.
Области применения PLC-модемов «ТелЛинк»:
В таблице представлен краткий обзор PLC-модемов серий 200 и 300 компании «ТелЛинк». Рассмотрим подробнее варианты их использования.
Таблица. Основные технические характеристики PLC-модемов компании «ТелЛинк»
Наименование
Скорость, кбит/с, физ. уровень/ уровень приложения
Дальность, км,
без учета ретрансляции
Интерфейс
480/160
Версия L 9,6
480/160
Версия L 9,6
Ethernet, ШИМ, DALI, 1-10
PLC + радиомодем LoRa
Энергетика
Для сбора и передачи данных по линиям электропередачи 0,4–10 кВ компания «ТелЛинк» разработала оборудование узкополосного доступа — модемы, емкостное и индуктивное устройства присоединения к кабельным линиям и ЛЭП. Оборудование предназначено специально для решения задач контроля и управления в области энергетики и построения таких систем, как АСКУЭ и SCADA (АСУ ТП), телемеханика, телефония и др.
PLC-модем 300-й серии можно использовать в электросетях разного напряжения, с многочисленными узлами, поддерживающими различные промышленные протоколы.
С учетом того, что пользователю доступна максимальная скорость до 500 кбит/с на внешнем интерфейсе, это решение оптимально для систем с высокими требованиями к пропускной способности канала, систем автоматизации, мониторинга и других служб, использующих высокочастотную связь по ЛЭП.
Емкостное устройство присоединения УП предназначено для передачи данных по высоковольтным линиям с напряжением до 10 кВ как воздушным, так и кабельным путем. УП является неотъемлемым звеном при построении PLC-сетей, выполняет передачу высокочастотных сигналов PLC-модема в канал связи с номинальным напряжением до 10 кВ и обратно, обеспечивая в свою очередь гальваническую развязку потенциалов и согласование импеданса между первичным и вторичным терминалами, не требует дополнительного электропитания и не нуждается в каких-либо настройках. Конструкция и габариты УП позволяют устанавливать его как в ТП, так и в выкатных ячейках РП (РТП) и ПС, как внутри, так и вне помещения. Корпус УП изготовлен из стекловолокна с полиэстером, что обеспечивает необходимый уровень безопасности при эксплуатации и степень защиты по классу С3.
Индуктивное устройство присоединения УП-i имеет назначение, аналогичное емкостному УП, но отличается быстротой и легкостью установки без непосредственного контакта с токоведущими частями ЛЭП.
Реализация системы промышленного учета энергоресурсов или автоматизированной системы управления технологическим процессом представлена на рис. 1.
Рис. 1. Схема системы промышленного учета энергоресурсов
Системы автоматического и диспетчерского управления и централизованного учета энергопотребления
Автоматизированная система предназначена для локального управления потреблением тепловых ресурсов, а также централизованного сбора и обработки информации о работе ИТП и решения задач централизованного управления. Система коммерческого учета энергоресурсов (АСКУЭ, АИИС КУЭ) состоит из трех основных уровней: приборы учета, канал связи, обработка полученных данных. Приборы учета — электро-, тепло-, водосчетчики, различные датчики и регистраторы. Канал связи — PLC. Обработка данных — локальный или удаленный сервер с программным комплексом учета и контроля энергоресурсов.
Функции, которые могут выполнять такие системы:
Нефте-, газо- и угледобывающая отрасли
PLC-технологию можно использовать для осуществления дистанционного мониторинга. Комплексное решение обеспечивает беспроводной доступ к точкам измерения, до которых трудно добраться.
Рис. 2. Вариант модификации модема TL300
Предлагаемые нами системы с использованием PLC-модемов серии TL300 имеют следующие достоинства:
На рис. 2 изображена одна из модификаций модема серии TL300.
Автоматизированная система управления наружным и внутренним освещением (АСУНО и АСУВО)
Рис. 3. PLC-плата 300LED
Автоматизированная система управления на базе светодиодных светильников предназначена для централизованного автоматического и оперативно-диспетчерского управления наружным освещением улиц, а также освещением объектов на предприятии. Система позволяет существенно снизить потребление электроэнергии для внутренних светильников до 80%, для наружного освещения — до 30%, увеличить срок службы светильников в 3–5 раз, снизить расходы на техобслуживание светильников, срок окупаемости составит 1–2 года. На рис. 3 представлена PLC-плата серии 300LED, встраиваемая в светильник.
Для автоматической системы управления освещением компания «ТелЛинк» разработала двухканальный и одноканальный модемы серии 300LED. Состав и описание системы:
Работа данной системы аналогична работе АСУО помещения за исключением того, что в этом случае не потребуется установка дополнительных ретрансляторов связи внутри здания, поскольку каждый модем светильника является еще и ретранслятором сигнала.
Преимущества двухканального модема серии 300LED:
Наличие второго, более широкополосного и скоростного канала позволяет установить, например, камеры видеонаблюдения или подключить иное оборудование, требующее повышенной пропускной способности.
Достоинства одноканальных модемов серии 300LED:
Видеонаблюдение с рыболовного тральщика
Рис. 4. Буксировка трала
Для решения задач по получению информации с гидроакустической аппаратуры и подводных видеокамер с рыболовных и научных судов компанией «ТелЛинк» был разработан модем TL2010. Гидроакустическая аппаратура и видеокамера находятся на трале, который буксируется судном (рис. 4). Трал соединен с судном коаксиальным или медным кабель-тросом длиной до 10 км. С судна на трал поступает напряжение питания и команды управления. В обратную сторону с трала на судно идет поток информации — данные с гидролокатора и видеоизображение со скоростью потока 4–10 Мбит/c. Для выполнения вышеперечисленных условий понадобилась разработка специализированного модема, удовлетворяющего требованиям по надежности и скорости передачи данных.
Особенности данного модема:
Зарядные станции для электромобилей
Рис. 5. Зарядная станция для электромобилей
Зарядные станции предназначены для зарядки электромобилей и должны поддерживать протокол обмена стандарта IEC/ISO 15118-3 между зарядной станцией и электромобилем. В настоящее время, несмотря на большое количество уже установленных зарядных станций, лишь незначительная их часть поддерживает стандарт HomePlug Green Phy. Компанией «ТелЛинк» разработан модем, на данный момент соответствующий требованиям стандарта IEC/ISO 15118-3. Модем может быть встроен как во вновь разрабатываемую зарядную станцию, так и в уже эксплуатирующиеся. На рис. 5 представлен пример зарядной станции для электромобилей.
При необходимости модем может быть интегрирован в мини-, микрокомпьютер на базе Linux для поддержания полного стандарта IEC/ISO 15118, обеспечивая не только контроль зарядного тока, но и полный спектр возможностей, предусмотренных этим стандартом.
Назначение PLC-модема — обеспечение связи импульсного преобразователя зарядной станции с блоком контроля заряда тяговых батарей электромобиля/электробуса. Связь осуществляется по стандарту PLC ISO 15118-3 через информационно-управляющую шину (Control Pilot).
Совместимость стандарта со следующими моделями автомобилей (по состоянию на октябрь 2019 г.): BMW, Volkswagen, GM, Porsche, Audi, Nissan, Mitsubishi, Peugeot, Citroen, Kia, Renault, Daimler, Tesla, Smart, Mercedes.
PLC адаптер: что это такое, принцип работы, как подключить и настроить?
К нам на портал в последнее время приходит много писем от постоянных читателей с вопросами о PLC-адаптере – как им пользоваться, что это такое и где это можно купить. Для начала попробуем ответить на вопрос – что такое PLC адаптер. PLC — это сокращённое название от полного наименования Power Line Communication, что дословно можно перевести как «Мощная Линия Связи». Принцип технологии в передачи пакетов цифровой информации по электрической сети.
Да, вы не ослышались, оказывается по электрической сети, которая питает все наши устройства можно передавать интернет или связывать несколько сетевых устройств. Первые прототипы были не такие медленные и способны были передавать информацию на скорости до 10 Мбит в секунду. Да мой первый интернет был на скорости 256 Кбит в секунду. Сейчас же современные модули могут передавать данные со скоростью – свыше 450 Мбит в секунду.
Немного о технологии
Принцип передачи происходит аналоговым путём. При чем стандартное электричество всё также остаётся в неизменном виде. Стандартный переменный ток с частотой в 50 и 50 Гц, просто накладывается на аналоговый сигнал. Есть два вида:
Как это работает? Сигнал как уже было сказано ранее передается аналоговым путём, то есть с помощью волны. Поток данных, для увеличения скорости разбивается на несколько потоков. Каждый поток расходится на свою частоту и одновременно передаётся конечному приёмнику. Используется диапазон от 2 до 34 МГц.
Задача PLC адаптера принимать и отправлять волны, кодировать и декодировать сигнал для всех сетевых устройств. Данную технологию широко пользуются там, где проблематично провести кабель или настроить беспроводную сеть из повторителей.
Где можно купить?
Подобные сетевые устройства не такие популярные, но их становится всё больше. Самые популярные Powerline устройства от фирм «Ростелеком», «МГТС», «TP-Link». Они примерно одинаковые, поэтому сравнивать их нет смыла. Они даже подключаются одинокого. Купить их можно почти в любом интернет-магазине или напрямую обратиться в данные компании. Стоимость варьируется от 1500 до 3000 рублей.
Как подключить и настроить?
Один комплект PLC – состоит из двух адаптеров, двух сетевых кабелей, для подключения и инструкции. Подключать адаптер нужно напрямую в розетку, без всяких переходников.
Для того чтобы подключить ещё один или более адаптеров, то делаем так. Идём к тому модулю, который стоит рядом с роутером и зажимаем кнопку на 5 секунд. Далее идём к каждому новому модулю и также зажимаем туже кнопку на 5 секунд. Подключения достаточно простое не запутаетесь.
При нормальной работе все три индикатора должны гореть. Первый обозначает – питание. Второе – PLC подключение (уровень сигнала). И последний — это передача данных по сети.
Решение проблем
