رابط های ارتباطی یک سیستم ذخیره انرژی باتری چیست؟

به‌عنوان تامین‌کننده سیستم‌های ذخیره‌سازی انرژی باتری (BESS)، اغلب در مورد رابط‌های ارتباطی مختلف که نقش مهمی در عملکرد یکپارچه این سیستم‌ها دارند، سؤال می‌شود. در این پست وبلاگ، جزئیات این رابط‌های ارتباطی را بررسی می‌کنم، کارکردها، اهمیت و نحوه کمک آنها به کارایی کلی BESS را توضیح می‌دهم.

1. مدباس

Modbus یکی از پرکاربردترین پروتکل های ارتباطی در زمینه اتوماسیون صنعتی است و به BESS نیز راه پیدا کرده است. این بر روی یک معماری اصلی - برده عمل می کند، جایی که یک دستگاه اصلی (مانند یک سیستم نظارت یا یک کنترلر) درخواست ها را به یک یا چند دستگاه برده (مانند ماژول های باتری، اینورترها) ارسال می کند.

دو نوع اصلی Modbus وجود دارد: Modbus RTU و Modbus TCP. Modbus RTU معمولاً برای ارتباط سریال روی رابط های RS - 485 یا RS - 232 استفاده می شود. این یک پروتکل باینری است، به این معنی که داده ها در یک فرمت باینری فشرده منتقل می شوند و آن را برای ارتباطات از راه دور کارآمد می کند. به عنوان مثال، در یک BESS در مقیاس کوچک که در آن اجزا در مجاورت نزدیک قرار دارند، Modbus RTU می تواند برای ارتباط بین سیستم مدیریت باتری (BMS) و قفسه های باتری جداگانه استفاده شود.

از سوی دیگر، Modbus TCP برای ارتباطات مبتنی بر اترنت طراحی شده است. از پشته پروتکل TCP/IP استفاده می کند که امکان ارتباط از راه دور و ادغام آسان با زیرساخت شبکه موجود را فراهم می کند. در یک نصب BESS در مقیاس بزرگ، مانند aذخیره سازی انرژی کانتینریسیستم برای یک ساختمان تجاری یا یک تاسیسات متصل به شبکه، Modbus TCP را می توان برای اتصال BESS به اتاق کنترل مرکزی یا سیستم مدیریت شبکه استفاده کرد.

مزیت Modbus در سادگی و سازگاری گسترده آن نهفته است. بسیاری از تولیدکنندگان اجزای BESS از Modbus پشتیبانی می‌کنند که ادغام دستگاه‌های مختلف را در یک سیستم یکپارچه آسان‌تر می‌کند. با این حال، محدودیت هایی نیز دارد، مانند نرخ انتقال داده نسبتاً پایین در مقایسه با برخی از پروتکل های دیگر، که ممکن است برای برنامه هایی که به انتقال داده با سرعت بالا نیاز دارند، مناسب نباشد.

2. CAN (شبکه منطقه کنترل کننده)

CAN یکی دیگر از رابط های ارتباطی محبوب در BESS است، به ویژه برای برقراری ارتباط درون بسته باتری. در ابتدا برای صنعت خودرو توسعه داده شد اما به طور گسترده در کاربردهای صنعتی و ذخیره انرژی مورد استفاده قرار گرفت.

CAN یک پروتکل ارتباطی سریالی است که از مفهوم چند اصلی استفاده می کند و به چندین گره اجازه می دهد در یک گذرگاه با هم ارتباط برقرار کنند. در BESS، هر سلول یا ماژول باتری می تواند به یک فرستنده گیرنده CAN مجهز شود که آنها را قادر می سازد اطلاعاتی مانند ولتاژ، دما و وضعیت شارژ (SOC) را مبادله کنند. این تبادل بلادرنگ داده برای مدیریت صحیح بسته باتری بسیار مهم است، زیرا به BMS اجازه می دهد تا سلامت و عملکرد هر سلول جداگانه را کنترل کند و اقدامات مناسبی مانند متعادل کردن شارژ بین سلول ها یا فعال کردن مکانیسم های ایمنی در صورت شرایط غیرعادی انجام دهد.

یکی از مزایای کلیدی CAN قابلیت اطمینان و استحکام بالای آن است. از تکنیک سیگنال دهی دیفرانسیل استفاده می کند که کمتر مستعد تداخل الکترومغناطیسی (EMI) است. این امر به ویژه در محیط BESS مهم است، جایی که اجزای ولتاژ بالا و جریان بالا وجود دارند که می توانند EMI قابل توجهی ایجاد کنند. علاوه بر این، CAN دارای مکانیزم تشخیص خطا و داوری داخلی است که تضمین می کند داده ها به طور دقیق و کارآمد منتقل می شوند.

با این حال، CAN در مقایسه با برخی از پروتکل های دیگر، محدوده ارتباطی محدودی دارد. معمولاً برای ارتباطات کوتاه تا متوسط ​​در بسته باتری یا بین BMS و قطعات الکترونیکی قدرت مجاور استفاده می شود.

3. پروفیباس

Profibus یک پروتکل فیلدباس است که معمولاً در سیستم های اتوماسیون صنعتی استفاده می شود و همچنین می تواند در BESS نیز اعمال شود. دو نوع اصلی از Profibus وجود دارد: Profibus DP (دستگاه‌های جانبی غیرمتمرکز) و Profibus PA (اتوماسیون فرآیند).

Profibus DP برای ارتباط سریع بین یک کنترل کننده مرکزی و دستگاه های جانبی غیرمتمرکز طراحی شده است. در BESS می توان از آن برای اتصال کنترل کننده اصلی به اجزای مختلف مانند اینورترها، شارژرها و سنسورهای مانیتورینگ استفاده کرد. سرعت بالای انتقال داده Profibus DP آن را برای برنامه هایی که نیاز به کنترل و نظارت بلادرنگ دارند مناسب می کند. به عنوان مثال، در یکباتری ذخیره سازی Rackmountسیستم Profibus DP را می توان برای انتقال سریع داده ها بین BMS و سیستم تبدیل توان استفاده کرد و از کنترل جریان برق کارآمد اطمینان حاصل کرد.

از سوی دیگر، Profibus PA عمدتاً برای برنامه های اتوماسیون فرآیند، به ویژه در محیط های خطرناک استفاده می شود. این یک رابط ارتباطی ایمن و قابل اعتماد برای دستگاه هایی فراهم می کند که باید ذاتاً ایمن باشند، مانند سنسورهای نصب BESS که در آن خطر انفجار یا آتش سوزی وجود دارد.

مزیت Profibus استقبال گسترده آن در بازار صنعتی و توانایی آن در پشتیبانی از تعداد زیادی دستگاه در همان شبکه است. با این حال، به پیکربندی و راه اندازی نسبتاً پیچیده نیاز دارد که ممکن است هزینه های نصب و نگهداری را افزایش دهد.

4. اترنت/IP

اترنت/IP یک پروتکل اترنت صنعتی بر اساس پروتکل صنعتی مشترک (CIP) است. مزایای اترنت مانند انتقال داده با سرعت بالا و در دسترس بودن گسترده را با عملکرد مورد نیاز برای اتوماسیون صنعتی و کنترل ترکیب می کند.

در یک BESS، اترنت/IP را می توان برای اتصال BESS به شبکه سازمانی یا پلت فرم نظارت و مدیریت مبتنی بر ابر استفاده کرد. این امکان نظارت، کنترل و تجزیه و تحلیل داده از راه دور BESS را فراهم می کند. به عنوان مثال، یک شرکت خدمات شهری می تواند از اترنت/IP برای اتصال aذخیره انرژی کانتینری برای بیمارستانسیستم به مرکز کنترل مرکزی خود، امکان نظارت لحظه ای وضعیت ذخیره انرژی و کنترل از راه دور عملکرد سیستم را فراهم می کند.

اترنت/IP همچنین از ارتباطات مبتنی بر شی پشتیبانی می‌کند، به این معنی که داده‌ها را می‌توان در اشیا با ویژگی‌ها و روش‌های کاملاً تعریف‌شده سازمان‌دهی کرد. این امر ادغام دستگاه‌ها و سیستم‌های مختلف را آسان‌تر می‌کند، زیرا هر دستگاه می‌تواند عملکرد خود را به‌عنوان اشیایی که توسط دستگاه‌های دیگر در شبکه قابل دسترسی و کنترل هستند، نشان دهد.

با این حال، مانند هر پروتکل مبتنی بر اترنت، Ethernet/IP در برابر حملات سایبری آسیب پذیر است. بنابراین، اقدامات امنیتی مناسب، مانند فایروال، رمزگذاری و کنترل دسترسی، باید برای اطمینان از ایمنی و قابلیت اطمینان BESS اجرا شود.

5. DNP3 (پروتکل شبکه توزیع شده 3)

DNP3 یک پروتکل ارتباطی است که به طور خاص برای صنعت برق طراحی شده است. به طور گسترده ای برای ارتباط بین سیستم های تولید، انتقال و توزیع برق استفاده می شود و همچنین می تواند در BESS، به ویژه در برنامه های متصل به شبکه استفاده شود.

DNP3 از هر دو مدل ارتباطی master - slave و peer - to peer پشتیبانی می کند. در یک BESS متصل به شبکه، سیستم مدیریت شبکه می تواند به عنوان Master و BESS می تواند به عنوان Slave عمل کند. استاد می تواند بر اساس نیاز برق شبکه و ظرفیت ذخیره انرژی موجود، دستوراتی مانند دستورالعمل های شارژ یا دشارژ را به BESS ارسال کند. سپس BESS می تواند اطلاعات وضعیت، مانند SOC، خروجی برق و هر گونه شرایط خطا را ارسال کند.

یکی از مزیت‌های اصلی DNP3 پشتیبانی آن از داده‌های دارای مهر زمانی و گزارش رویداد است. این در سیستم‌های قدرت مهم است، جایی که همگام‌سازی دقیق زمان و ثبت رویداد برای پایداری شبکه و تجزیه و تحلیل خطا بسیار مهم است. علاوه بر این، DNP3 دارای مکانیزم امنیتی است که می تواند برای محافظت از ارتباط بین شبکه و BESS از دسترسی غیرمجاز پیکربندی شود.

با این حال، DNP3 دارای یک ساختار پروتکل نسبتاً پیچیده است که ممکن است در مقایسه با برخی از پروتکل های دیگر به منابع بیشتری برای پیاده سازی و نگهداری نیاز داشته باشد.

نتیجه گیری

در نتیجه، رابط های ارتباطی در یک سیستم ذخیره انرژی باتری نقشی حیاتی در تضمین عملکرد کارآمد و قابل اعتماد آن ایفا می کنند. هر پروتکل مزایا و محدودیت های خاص خود را دارد و انتخاب رابط ارتباطی به عوامل مختلفی مانند الزامات برنامه، مقیاس BESS، فاصله بین اجزا و زیرساخت شبکه موجود بستگی دارد.

به عنوان یک تامین کننده BESS، ما اهمیت انتخاب رابط های ارتباطی مناسب برای نیازهای خاص مشتریان خود را درک می کنیم. ما طیف وسیعی از راه‌حل‌های BESS را ارائه می‌کنیم که با پروتکل‌های ارتباطی مختلف سازگار هستند و از یکپارچگی یکپارچه با سیستم‌های موجود اطمینان می‌دهند و قابلیت‌های نظارت و کنترل بلادرنگ را ارائه می‌دهند.

اگر به سیستم‌های ذخیره انرژی باتری ما علاقه دارید یا در مورد رابط‌های ارتباطی سؤالی دارید، لطفاً برای بحث بیشتر و مذاکره در مورد خرید با ما تماس بگیرید. ما متعهد هستیم که بهترین راه حل های در کلاس ذخیره انرژی را متناسب با نیاز شما به شما ارائه دهیم.

مراجع

• "شبکه های ارتباطی صنعتی: راهنمای مرجع" نوشته توماس ال. ویلیامز
• "سیستم های ذخیره انرژی باتری: طراحی، بهره برداری و یکپارچه سازی" توسط ییلو لیو
• مستندات فنی از سازندگان مختلف قطعات BESS