1、基于 LoRa 模块的智能生产线管理解决方案北京创羿兴晟科技发展有限公司 一、方案背景当今很多工厂生产线上，传统的模式，需要人员去清点每台机器每日的产量，来计算工人每月的工作产量，并且得出相应的工资。这种人工方式需有专门的人员去做这个数据统计，费时费力，且容易出现人为统计失误问题，导致工厂运营成本的增加。再者，人工统计的方式存在数据更新不及时的问题，今天看到的还是昨天统计的生产进度，信息滞后，给管理者带来一定的困扰。应用 LoRa 技术的计件自动化可以解决这些问题。此外，在一些大型工厂内，数控机床设备数量庞大，成百上千，对于这些机床的管理成为了一个难题，如不能及时发现哪台数控机床发生了故障，全
2、年的故障率是否偏高。对机床设备故障状态的实时监控、统计全年故障率以及时更换掉异常设备，对于管理人员来说，显得尤为重要。下面是 LoRa 无线传输技术应用于工厂生产车间智能计件管理、产线设备监控的解决方案拓扑图，可实现对多个生产车间的智能管理。当生产数据汇总到服务器后，可在服务器本地实时查看，也可开发相应的手机 app、web 服务器，即使人员外出，也能在远程端便捷管理。二、方案网络拓扑图系统工作过程：将 LoRa 模块嵌入到计件传感器，传感器采集产量信息，通过 TTL 串口发送给 LoRa 模块，LoRa 模块与网关 F8926-L 通过 LoRa 网络建立无线连接，网关再通过网线、3G 、4
3、G 网络以 TCP/IP 协议将生产相关数据汇总到服务器上。在服务器部署CY-LRB-101CY-LRW-101CY-LRW-101web 平台，管理人员可通过浏览器登陆服务器查看生产数据，对产量产能进行实时监控，科学管理。同时可开发手机 app，连接到服务器，从服务器下载生产数据，随时随地办公，方便快捷。一些加工厂数控车床点数较多，需要实时监控数控车床的运行状态，如是否发生了故障。车床的故障状态信号由无源开关量或者高低电平给出，接 F8L10T LoRa 终端的 GPIO采集端口，由 F8L10T 采集并上报 给 LoRa 网关，通过网线或者 3/4g 网络传输给服务器。管理人员可远程轻易地
4、掌握设备运行状态，对产能进行管理。三、方案特点1、抗干扰：得益于 LoRa 扩频调制解调技术优异的抗干扰性能、FEC 前向纠错技术，及433MHZ 频段，相比 2.4G 的 zigbee 和 wifi 等无线技术，特别适合工厂生产车间复杂的金属设备环境。2、免布线：采用 LoRa 无线技术，无需布线，安装即可使用，省去现场施工人工成本。3、灵活性：根据工厂现场环境，网关可选择通过 RJ45、3G、4G 网络，甚至是RS232RS485 串口连接到服务器。4、便利性：生产管理人员通过手机 app、浏览器随时随地可查看生产数据、生产设备运行状态进行管理，相比传统人工记录统计的方式，大大提高了效率。
5、四、产品介绍产品介绍北京创羿科技推出了 CY-LRW-102 Lora 开关控制器和 CY-LRB-101 Lora 开关检测器-Modbus/Bacnet 通讯协议。方便客户快速搭建合适自身行业的智能窄带物联网产品。创羿 CY-LRW-102 Lora 开关控制器产品介绍远程控制系统包括两端：开关检测端与开关控制端。均采用双工传输模式。检测端检测终端状态，如电灯通断状态，温度传感器的电流信号，水流传感器的电流信号等等。电灯控制:将开关控制端继电器串联进入电灯回路中做开关使用，装置会检测电灯通断状态并将状态通过 LoRa 无线传输返回给开关检测端，开关检测端再将状态中转给 DDC 等设备，以便
6、于控制。DDC 等设备也可以控制电灯通断，当得知电灯状态时，可通过 DDC 等设备将控制开关信号发给开关检测端，再由开关检测端将通断控制信号发送到开关控制端，从而控制电灯的亮与灭。传感器信号采集与设备控制：当需要采集温度，水流，压力等信息并根据环境信息变化来控制设备运行功率与运行状态时，就需要将传感器（如温度传感器，压力传感器等）接入开关控制端，通过 A/D D/A（数模转换）芯片将传感器传输的电流，电压等信号转换为数字信号即温度值压力值等，再由 LoRa 无线传送给开关检测端，开关检测端将这些接收到的数字信号通过 A/D D/A（数模转换）芯片恢复为模拟电流电压信号，传送给DDC 等设备。D
7、DC 等设备可传送模拟量信号给开关检测端，开关检测端将这些电流，电压等模拟信号通过数模转换芯片转换成数字值，单片机将这些数字值通过 LoRa 无线传输给开关控制端，此时需控制的设备可接开关控制端，经过开关控制端对信号的判断与恢复，可控制设备运行状态等。创羿 Lora 开关检测器 CY-LRW-102 是一种物联网无线数据终端，利用公用蜂窝网络为用户提供无线长距离数据传输功能,同时利用 LoRa 无线传输技术进行短距离数据传输。该产品采用高性能的工业级 32 位通信处理器和工业级无线模块，以嵌入式实时操作系统为软件支撑平台；低功耗设计，最低功耗小于 5mA12VDC；提供 1 路 ADC,2 路
8、 I/O，可实现数字量输入输出、脉冲输出、模拟量输入、脉冲计数等功能。产品结构LoRa基 站CY-LRW-102模 块指 示 灯 模 块看门狗模块用 户 接 口 模 块电 源 模 块MCU检测方式开关通断检测，通过直接检测继电器开关端电压来检测是否通断，避免检测失误或由于继电器损坏造成的误检测。开关控制端通过实时检测的方式，当所导通设备一旦出现故障，导致继电器两端出现断开，开关控制端将第一时间通知开关检测端，以通知控制单元设备。采用进口 8 位数模转换芯片，采集传感器返回的模拟量，并进行模数转换，将数字量传送给 LoRa 进行发送。开关检测端接收数字信号，并发送给 8 位数模转换芯片，转换芯片
9、将数字量转换为模拟量传递给控制模拟量接收端。产品参数指标项 参数要求支持标准 470-510CN 频段， 410MHz - 441MHz， 1000KHz 470MHz -510MHz通信标准及频段支持 868 频段，863MHz - 870MHz支持 915 频段，902MHz - 928MHz户外/视距通信距离 16.5km通信理论带宽 6 级可调（0.3、0.6、1.0、1.8、3.1、5.5Kbps）灵敏度 -140Bm最大串口数据 4K Bytes接收数据电流 600mA220VAC600mA5VDC待机状态 55105 mA220VAC 55105 mA5VDC物理特性项 目 内
10、容外壳 塑料外壳，保护等级 IP20-40。外壳和系统安全隔离，特别适合工控现场应用外形尺寸 188x108x48 mm (不包括天线和安装件)重量 265g其它参数项 目 内 容工作温度 -35+75C （-22+167 ）储存温度 -40+85C （-40+185 ）相对湿度 60%(无凝结)设备优势传输距离远，抗干扰能力强。体积小，安装简单，可大大减小布线资源。状态反馈，事实掌握设备状态，避免误控制。控制可靠性高。配置连接配置连接在对 CY-LRB-101 进行配置前，需要通过出厂配置的 RS232 串口线或 RS232-485 转换线把 CY-LRB-101 和用于配置的 PC 连接起
11、来。参数配置方式介绍CY-LRB-101 的参数配置方式有两种：通过专门的配置软件： 所有的配置都通过软件界面的相应条目进行配置，这种配置方式适合于用户方便用 PC 机进行配置的情况。通过扩展 AT 命令（以下简称 AT 命令）的方式进行配置：在这种配置方式下，用户只需要有串口通信的程序就可以配置 CY-LRB-101 基站 的所有的参数，比如 WINDOWS 下的超级终端，LINUX 下的 minicom,putty 等，或者直接由用户的单片机系统对设备进行配置。在运用扩展 AT 命令对 CY-LRB-101 进行配置前需要让 CY-LRB-101 进入配置状态，其步骤请参考附录。产品特征功
12、能特点LoRa（远程）扩频技术半双工通信超强抗干扰性（信道抑制比：56db）高接收灵敏度-139dbm（32M 无源 10ppm 晶体）ISM 多波段，不需要申请频率免费使用多频率可选，多种传输速率。可在 FDMA 及调试技术中应用。智能复位、状态监测、数字模拟量转换、远程传输低功耗接受电流：10-12mA256 位 FIFO TX/RXRSSI 信道监测功能传输模式：FIFO/直接模式（推荐 FIFO 包模式）配置：AFC/空中唤醒功能/低功耗/载波监听/FEC 纠错/AEC 加密超远距离传输空旷远可达 5KM扩展功能设备包含外接继电器驱动功能，可驱动 5V24V 电压驱动继电器，使用时需将
13、自带 5V 驱动跳线断开，并接入相应外接驱动电源 DC5V24V 电源，可直接驱动相应电压继电器。（接入外接电源时需将内置 5V 跳线断开，且为所有继电器端口同事改变驱动电压，并非单独改变）工业级应用设计采用高性能工业级 LoRa 模块采用高性能工业级无线模块采用高性能工业级 32 位通信处理器，低功耗设计，支持多级休眠和唤醒模式，最大限度降低功耗采用塑料外壳，保护等级 IP20-40。塑料外壳和系统安全隔离，特别适合于工控现场的应用。电源输入（DC 536V）。稳定可靠WDT 看门狗设计，保证系统稳定；采用完备的防掉线机制，保证数据终端永远在线；RS232/RS485/RS422 接口内置
14、15KV ESD 保护；电源接口内置反相保护和过压保护；天线接口防雷保护（可选）。标准易用采用工业端子接口，特别适合于工业现场应用；提供 2 路标准 RS232 和 1 路标准 RS485（或 RS422）接口，可直接连接串口设备；可定制 TTL 电平串口，可定制 ADC；智能型数据终端，上电即可进入数据传输状态；提供功能强大的中心管理软件，方便设备管理（可选）；使用方便，灵活，多种工作模式选择方便的系统配置和维护接口；支持串口软件升级和远程维护。功能强大支持 TCP server 功能，可同时支持 4 个 TCP 连接（可选）；支持双数据中心备份传输及多数据中心同步传输（5 个数据中心）；提
15、供 2 路 I/O，可实现 2 路数字量输入输出；可定制 2 路脉冲输出、2 路模拟量输入、2 路脉冲计数功能；支持多种上下线触发模式，包括串口数据触发上下线模式，支持根据域名和 IP 地址访问中心，内嵌标准 TCP/IP 协议栈，支持透明数据传输；支持 APN/VPDN；支持 LoRa 传输。工作模式连接协议设置针对不同的客户需求 CY-LRB-101 可以配置成多种协议模式。注：不同的协议模式下，配置工具会根据当前的协议模式展现不同参数配置项，客户只需根据展现的参数配置项配置即可。PORT 协议设置心跳包采用 TCP 协议，数据通信也采用 TCP 协议，心跳包和数据通信采用同一个 TCP
16、连接，需配置 8 位设备 ID 号。DCTCP 协议设置电力相关通讯协议，采用 TCP 协议传输。自定义协议设置：服务端模式。支持 TCP 或 UDP 传输协议。应用领域该产品已广泛应用于物联网产业链中的 M2M 行业，如智能电网、智能交通、智能家居、金融、移动 POS 终端、供应链自动化、工业自动化、智能建筑、消防、公共安全、环境保护、气象、数字化医疗、遥感勘测、军事、空间探索、农业、林业、水务、煤矿、石化等领域。创羿 CY-LRW-101 Lora 开关检测器产品介绍远程控制系统包括两端：开关检测端与开关控制端。均采用双工传输模式。检测端检测终端状态，如电灯通断状态，温度传感器的电流信号，
17、水流传感器的电流信号等等。电灯控制:将开关控制端继电器串联进入电灯回路中做开关使用，装置会检测电灯通断状态并将状态通过 LoRa 无线传输返回给开关检测端，开关检测端再将状态中转给 DDC 等设备，以便于控制。DDC 等设备也可以控制电灯通断，当得知电灯状态时，可通过 DDC 等设备将控制开关信号发给开关检测端，再由开关检测端将通断控制信号发送到开关控制端，从而控制电灯的亮与灭。传感器信号采集与设备控制：当需要采集温度，水流，压力等信息并根据环境信息变化来控制设备运行功率与运行状态时，就需要将传感器（如温度传感器，压力传感器等）接入开关控制端，通过 A/D D/A（数模转换）芯片将传感器传输的
18、电流，电压等信号转换为数字信号即温度值压力值等，再由 LoRa 无线传送给开关检测端，开关检测端将这些接收到的数字信号通过 A/D D/A（数模转换）芯片恢复为模拟电流电压信号，传送给DDC 等设备。DDC 等设备可传送模拟量信号给开关检测端，开关检测端将这些电流，电压等模拟信号通过数模转换芯片转换成数字值，单片机将这些数字值通过 LoRa 无线传输给开关控制端，此时需控制的设备可接开关控制端，经过开关控制端对信号的判断与恢复，可控制设备运行状态等。创羿 Lora 开关检测器 CY-LRW-101 是一种物联网无线数据终端，利用公用蜂窝网络为用户提供无线长距离数据传输功能,同时利用 LoRa
19、无线传输技术进行短距离数据传输。该产品采用高性能的工业级 32 位通信处理器和工业级无线模块，以嵌入式实时操作系统为软件支撑平台；低功耗设计，最低功耗小于 5mA12VDC；提供 1 路 ADC,2 路 I/O，可实现数字量输入输出、脉冲输出、模拟量输入、脉冲计数等功能。产品结构LoRa基 站CY-LRW-101模 块指 示 灯 模 块看门狗模块用 户 接 口 模 块电 源 模 块MCU检测方式开关通断检测，通过直接检测继电器开关端电压来检测是否通断，避免检测失误或由于继电器损坏造成的误检测。开关控制端通过实时检测的方式，当所导通设备一旦出现故障，导致继电器两端出现断开，开关控制端将第一时间通
20、知开关检测端，以通知控制单元设备。采用进口 8 位数模转换芯片，采集传感器返回的模拟量，并进行模数转换，将数字量传送给 LoRa 进行发送。开关检测端接收数字信号，并发送给 8 位数模转换芯片，转换芯片将数字量转换为模拟量传递给控制模拟量接收端。产品参数指标项 参数要求支持标准 470-510CN 频段， 410MHz - 441MHz， 1000KHz 470MHz -510MHz通信标准及频段支持 868 频段，863MHz - 870MHz支持 915 频段，902MHz - 928MHz户外/视距通信距离 16.5km通信理论带宽 6 级可调（0.3、0.6、1.0、1.8、3.1、5
21、.5Kbps）灵敏度 -140Bm最大串口数据 4K Bytes接收数据电流 22mA5VDC发送数据电流 180200mA 5VDC(最大脉冲电流 400mA )供电电压 5V 2A上电开机：12V/140mA工作电流最大电流：12V/400mA工作温度 -40-85 湿度 10% - 90%RH 无冷凝供电项 目 内 容标准电源 DC 5V/2A供电范围 DC 536V功耗工作状态 功 耗通信状态 45165mA12VDC(2G:4555 mA 3G:80165 mA4G:7595mA )105365mA5VDC(2G:105115 mA 3G:165365 mA4G:150200mA )
22、待机状态 3550 mA12VDC 55105 mA5VDC休眠状态 3mA12VDC 6mA5VDC物理特性项 目 内 容外壳 塑料外壳，保护等级 IP20IP40。外壳和系统安全隔离，特别适合工控现场应用外形尺寸 98x108x38 mm (不包括天线和安装件)重量 205g其它参数项 目 内 容工作温度 -35+75C （-22+167 ）储存温度 -40+85C （-40+185 ）相对湿度 60%(无凝结)设备优势传输距离远，抗干扰能力强。体积小，安装简单，可大大减小布线资源。状态反馈，事实掌握设备状态，避免误控制。控制可靠性高。配置连接开关检测器DI1DI2。DO1。DO1DO2。
23、DI1。DDC产品特征功能特点LoRa（远程）扩频技术半双工通信超强抗干扰性（信道抑制比：56db）高接收灵敏度-139dbm（32M 无源 10ppm 晶体）ISM 多波段，不需要申请频率免费使用多频率可选，多种传输速率。可在 FDMA 及调试技术中应用。智能复位、状态监测、数字模拟量转换、远程传输低功耗接受电流：（4-20mA）256 位 FIFO TX/RXRSSI 信道监测功能传输模式：FIFO/直接模式（推荐 FIFO 包模式）配置：AFC/空中唤醒功能/低功耗/载波监听/FEC 纠错/AEC 加密超远距离传输空旷远可达 5KM工业级应用设计采用高性能工业级 LoRa 模块采用高性能
24、工业级无线模块采用高性能工业级 32 位通信处理器，低功耗设计，支持多级休眠和唤醒模式，最大限度降低功耗采用塑料外壳，保护等级 IP20-40。塑料外壳和系统安全隔离，特别适合于工控现场的应用。电源输入（DC 010V）。稳定可靠WDT 看门狗设计，保证系统稳定。采用完备的防掉线机制，保证数据终端永远在线。电源接口内置反相保护和过压保护。天线接口防雷保护（可选）。标准易用采用工业端子接口，特别适合于工业现场应用。可定制 TTL 电平串口，可定制 ADC。智能型数据终端，上电即可进入数据传输状态。提供功能强大的中心管理软件，方便设备管理（可选）。使用方便，灵活，多种工作模式选择方便的系统配置和维
25、护接口。支持串口软件升级和远程维护。功能强大支持 TCP server 功能，可同时支持 4 个 TCP 连接（可选）。支持双数据中心备份传输及多数据中心同步传输（5 个数据中心）。提供 2 路 I/O，可实现 2 路数字量输入输出；可定制 2 路脉冲输出、2 路模拟量输入、2 路脉冲计数功能。支持多种上下线触发模式，包括串口数据触发上下线模式，支持根据域名和 IP 地址访问中心，内嵌标准的 TCP/IP 协议栈，支持透明数据传输。支持 APN/VPDN。支持 LoRa 传输。应用领域该产品已广泛应用于物联网产业链中的 M2M 行业，如智能电网、智能交通、智能家居、金融、移动 POS 终端、供应链自动化、工业自动化、智能建筑、消防、公共安全、环境保护、气象、数字化医疗、遥感勘测、军事、空间探索、农业、林业、水务、煤矿、石化等领域。
