Jako dostawca systemów magazynowania energii akumulatorowej (BESS) często jestem pytany o różne interfejsy komunikacyjne, które odgrywają kluczową rolę w bezproblemowym działaniu tych systemów. W tym poście na blogu zagłębię się w szczegóły tych interfejsów komunikacyjnych, wyjaśniając ich funkcje, znaczenie i sposób, w jaki przyczyniają się do ogólnej wydajności BESS.
1. Modbus
Modbus to jeden z najpowszechniej stosowanych protokołów komunikacyjnych w dziedzinie automatyki przemysłowej, który znalazł także zastosowanie w BESS. Działa w architekturze master - slave, gdzie urządzenie master (takie jak system monitorowania lub sterownik) wysyła żądania do jednego lub większej liczby urządzeń slave (np. modułów akumulatorowych, falowników).
Istnieją dwa główne warianty protokołu Modbus: Modbus RTU i Modbus TCP. Modbus RTU jest zwykle używany do komunikacji szeregowej poprzez interfejsy RS-485 lub RS-232. Jest to protokół binarny, co oznacza, że dane są przesyłane w kompaktowym formacie binarnym, dzięki czemu jest skuteczny w komunikacji na niewielkie odległości. Na przykład w małym systemie BESS, w którym komponenty znajdują się blisko siebie, można zastosować Modbus RTU do komunikacji pomiędzy systemem zarządzania akumulatorami (BMS) a poszczególnymi stojakami akumulatorowymi.
Z drugiej strony Modbus TCP jest przeznaczony do komunikacji w oparciu o Ethernet. Wykorzystuje stos protokołów TCP/IP, co pozwala na komunikację na duże odległości i łatwą integrację z istniejącą infrastrukturą sieciową. W wielkoskalowych instalacjach BESS, npKontenerowe magazynowanie energiidla budynku komercyjnego lub obiektu podłączonego do sieci, Modbus TCP można wykorzystać do podłączenia BESS do centralnej sterowni lub systemu zarządzania siecią.
Zaletą protokołu Modbus jest jego prostota i szeroka kompatybilność. Wielu producentów komponentów BESS obsługuje protokół Modbus, co ułatwia integrację różnych urządzeń w jednolity system. Ma jednak również pewne ograniczenia, takie jak stosunkowo niska szybkość przesyłania danych w porównaniu z niektórymi innymi protokołami, co może nie być odpowiednie do zastosowań wymagających szybkiej transmisji danych.
2. CAN (sieć obszarowa sterownika)
CAN to kolejny popularny interfejs komunikacyjny w BESS, szczególnie do komunikacji w samym zestawie akumulatorów. Został pierwotnie opracowany dla przemysłu motoryzacyjnego, ale został szeroko przyjęty w zastosowaniach przemysłowych i magazynowaniu energii.
CAN to protokół komunikacji szeregowej wykorzystujący koncepcję wielu urządzeń nadrzędnych, umożliwiającą komunikację wielu węzłów na tej samej magistrali. W BESS każde ogniwo lub moduł akumulatora może być wyposażone w transceiver CAN, umożliwiający wymianę informacji, takich jak napięcie, temperatura i stan naładowania (SOC). Ta wymiana danych w czasie rzeczywistym jest kluczowa dla prawidłowego zarządzania pakietem akumulatorów, ponieważ pozwala BMS monitorować stan i wydajność każdego pojedynczego ogniwa oraz podejmować odpowiednie działania, takie jak równoważenie ładunku pomiędzy ogniwami lub uruchamianie mechanizmów bezpieczeństwa w przypadku nietypowych warunków.
Jedną z kluczowych zalet CAN jest jego wysoka niezawodność i wytrzymałość. Wykorzystuje technikę sygnalizacji różnicowej, dzięki czemu jest mniej podatny na zakłócenia elektromagnetyczne (EMI). Jest to szczególnie ważne w środowisku BESS, gdzie występują komponenty wysokonapięciowe i wysokoprądowe, które mogą generować znaczne zakłócenia elektromagnetyczne. Dodatkowo CAN posiada wbudowany mechanizm wykrywania i arbitrażu błędów, który zapewnia dokładną i efektywną transmisję danych.
Jednakże CAN ma ograniczony zasięg komunikacji w porównaniu z niektórymi innymi protokołami. Zwykle jest używany do komunikacji na krótkie i średnie odległości w obrębie zestawu akumulatorów lub pomiędzy systemem BMS a pobliskimi komponentami energoelektroniki.
3. Profibus
Profibus to protokół magistrali polowej powszechnie stosowany w systemach automatyki przemysłowej, ale może być również zastosowany w BESS. Istnieją dwa główne typy Profibus: Profibus DP (zdecentralizowane urządzenia peryferyjne) i Profibus PA (automatyzacja procesów).
Profibus DP przeznaczony jest do szybkiej komunikacji pomiędzy centralnym sterownikiem a zdecentralizowanymi urządzeniami peryferyjnymi. W systemie BESS można go wykorzystać do podłączenia głównego sterownika do różnych komponentów, takich jak falowniki, ładowarki i czujniki monitorujące. Wysoka szybkość przesyłania danych Profibus DP sprawia, że nadaje się on do zastosowań wymagających kontroli i monitorowania w czasie rzeczywistym. Na przykład w ABateria do montażu w stojakusystemu Profibus DP można wykorzystać do szybkiego przesyłania danych pomiędzy BMS a systemem konwersji mocy, zapewniając efektywną kontrolę przepływu mocy.
Z drugiej strony Profibus PA jest używany głównie w zastosowaniach związanych z automatyzacją procesów, szczególnie w środowiskach niebezpiecznych. Zapewnia bezpieczny i niezawodny interfejs komunikacyjny dla urządzeń, które muszą być iskrobezpieczne, takich jak czujniki w instalacji BESS, gdzie istnieje ryzyko wybuchu lub pożaru.
Zaletą Profibus jest jego szeroka akceptacja na rynku przemysłowym i możliwość obsługi dużej liczby urządzeń w tej samej sieci. Wymaga jednak stosunkowo złożonej konfiguracji i konfiguracji, co może zwiększyć koszty instalacji i konserwacji.
4.Ethernet/IP
Ethernet/IP to protokół Ethernetu przemysłowego oparty na protokole Common Industrial Protocol (CIP). Łączy w sobie zalety Ethernetu, takie jak szybki transfer danych i szeroka dostępność, z funkcjonalnością wymaganą w automatyce i sterowaniu przemysłowym.
W systemie BESS sieć Ethernet/IP można wykorzystać do połączenia BESS z siecią korporacyjną lub platformą monitorowania i zarządzania opartą na chmurze. Umożliwia to zdalne monitorowanie, kontrolę i analizę danych BESS. Na przykład przedsiębiorstwo użyteczności publicznej może wykorzystać Ethernet/IP do podłączenia:Kontenerowy magazyn energii dla szpitalasystemu do jego centralnego centrum sterowania, umożliwiając monitorowanie w czasie rzeczywistym stanu magazynów energii i zdalną kontrolę pracy systemu.
Ethernet/IP obsługuje także komunikację obiektową, co oznacza, że dane można organizować w obiekty o dobrze zdefiniowanych atrybutach i metodach. Ułatwia to integrację różnych urządzeń i systemów, ponieważ każde urządzenie może udostępniać swoją funkcjonalność jako obiekty, do których inne urządzenia w sieci mogą uzyskać dostęp i którymi mogą sterować.
Jednakże, jak każdy protokół oparty na Ethernecie, Ethernet/IP jest podatny na ataki cybernetyczne. Dlatego należy wdrożyć odpowiednie środki bezpieczeństwa, takie jak zapory ogniowe, szyfrowanie i kontrola dostępu, aby zapewnić bezpieczeństwo i niezawodność BESS.
5. DNP3 (protokół sieci rozproszonej 3)
DNP3 to protokół komunikacyjny zaprojektowany specjalnie dla branży elektroenergetycznej. Jest szeroko stosowany do komunikacji pomiędzy systemami wytwarzania, przesyłu i dystrybucji energii, może być również stosowany w BESS, zwłaszcza w aplikacjach podłączonych do sieci.
DNP3 obsługuje zarówno modele komunikacji master-slave, jak i peer-to-peer. W systemie BESS podłączonym do sieci system zarządzania siecią może działać jako urządzenie nadrzędne, a BESS może działać jako urządzenie podrzędne. Urządzenie nadrzędne może wysyłać polecenia do BESS, takie jak instrukcje dotyczące ładowania lub rozładowywania, w oparciu o zapotrzebowanie sieci na moc i dostępną pojemność magazynowania energii. BESS może następnie odesłać informacje o stanie, takie jak SOC, moc wyjściowa i wszelkie warunki usterek.
Jedną z głównych zalet DNP3 jest obsługa danych ze znacznikiem czasu i raportowania zdarzeń. Jest to istotne w systemach elektroenergetycznych, gdzie dokładna synchronizacja czasu i rejestracja zdarzeń mają kluczowe znaczenie dla stabilności sieci i analizy uszkodzeń. Dodatkowo DNP3 posiada mechanizm bezpieczeństwa, który można skonfigurować w celu ochrony komunikacji pomiędzy siecią a BESS przed nieautoryzowanym dostępem.
Jednakże DNP3 ma stosunkowo złożoną strukturę protokołu, która może wymagać więcej zasobów do wdrożenia i utrzymania w porównaniu do niektórych innych protokołów.
Wniosek
Podsumowując, interfejsy komunikacyjne w Bateryjnym Systemie Magazynowania Energii odgrywają kluczową rolę w zapewnieniu jego wydajnej i niezawodnej pracy. Każdy protokół ma swoje zalety i ograniczenia, a wybór interfejsu komunikacyjnego zależy od różnych czynników, takich jak wymagania aplikacji, skala BESS, odległość pomiędzy komponentami oraz istniejąca infrastruktura sieciowa.
Jako dostawca BESS rozumiemy znaczenie doboru odpowiednich interfejsów komunikacyjnych do specyficznych potrzeb naszych klientów. Oferujemy szereg rozwiązań BESS kompatybilnych z różnymi protokołami komunikacyjnymi, zapewniających bezproblemową integrację z istniejącymi systemami oraz zapewniających możliwości monitorowania i sterowania w czasie rzeczywistym.
Jeśli są Państwo zainteresowani naszymi systemami magazynowania energii akumulatorowej lub mają Państwo jakiekolwiek pytania dotyczące interfejsów komunikacyjnych, prosimy o kontakt w celu dalszej dyskusji i negocjacji w sprawie zamówień. Zależy nam na dostarczaniu najlepszych w swojej klasie rozwiązań w zakresie magazynowania energii dostosowanych do Twoich wymagań.
Referencje
- „Przemysłowe sieci komunikacyjne: przewodnik informacyjny” Thomasa L. Williamsa
- „Bateryjne systemy magazynowania energii: projektowanie, działanie i integracja” autorstwa Yilu Liu
- Dokumentacja techniczna różnych producentów komponentów BESS