Sterowanie elektrozaworami na długości 500m z wykorzystaniem PLC

Witam,
Planuję wdrożyć system sterowania elektrozaworami na działce. Działka ma niecałe 500 metrów długości, a co około 55 metrów chcę umieścić po dwa elektrozawory obok siebie – łącznie 18 sztuk. Na jednym z końców działki, gdzie znajduje się zasilanie, planuję zamontować sterownik PLC, który będzie sterował zaworami. Cewki zaworów zasilane są napięciem 24 VAC i pobierają prąd rozruchowy 300 mA. W danym momencie będą wysterowane maksymalnie dwa zawory.

Mam trzy pomysły na realizację:
1. Zastosowanie PLC, transformatora 230/24 VAC oraz 18 przekaźników, którymi sterowałbym bezpośrednio z PLC. Wadą tego rozwiązania są wysokie koszty związane z okablowaniem – ze względu na dużą ilość żył, długość przewodów i potrzebne przekroje.

2. Wykorzystanie PLC oraz jednego przewodu zasilającego poprowadzonego wzdłuż działki do wszystkich elektrozaworów. Co 55 metrów umieściłbym lokalny, 2-kanałowy przekaźnik sterowany przez Modbus RTU, zasilany lokalnie z 24 VAC. Przewód zasilający planuję 3×2,5 mm², a sterujący 1×2×0,75 mm² ekranowany. Pytanie: czy ktoś z Was korzystał z przekaźników sterowanych przez Modbus RTU? Będę wdzięczny za linki lub modele. Liczę na jakieś komentarze co do takiego podejścia.

3. Komunikacja bezprzewodowa – np. LoRaWAN – pomiędzy sterownikiem a modułami sterującymi zaworami w terenie. Myślałem o komunikacji LoRa. Szukam sterownika obsługującego LoRaWAN, odpowiedniej bramki oraz modułów, które lokalnie będą mogły otwierać i zamykać elektrozawory. Czy ktoś z Was testował takie rozwiązania?

Wszystkie sugestie/rady mile widziane.

Pozdrawiam,
Dawid
AI: Czy masz już wybrany konkretny model sterownika PLC lub preferujesz jakąś markę/typ? To może pomóc w doborze kompatybilnych modułów Modbus RTU lub rozwiązań LoRaWAN.
Nie
AI: Czy na działce masz dostęp do internetu lub sieci GSM? Pytam w kontekście ewentualnej bramki LoRaWAN i zdalnego sterowania.
Nie

Po RS485 może to zadziałać, tylko nie bierz nadziewanych chińskich modułów. Z nimi nawet na 60-70 po dobrym kablu Profibusowym, były problemy z komunikacją. Rozważ też przeniesieni PLC mniej więcej na środek linii i podziel odległości na pół.
Weź też pod uwagę, że cewki przekaźników mogą się wyłączać z opóźnieniem na bardzo długich przewodach na ich cewce.

Ja kiedyś robiłem rs-485 na 100m skrętki i AVRach, da się, ale gotowych modułów nie testowałem. Jak masz możliwość dać kabel, dawałbym kabel i unikał radia.
Do 300mA 24VAC możesz użyć triaki. Zastanów się jak taka elektronika montowana przy zaworach (czyżby pod ziemią) wytrzyma wilgoć?
Dla linki 2,5mm i 0,3A 1km wychodzi 2,4V spadku. Myślę że zawór zadziała, ale jest to sporo powyżej 3% spadku na przewodzie. Przy dwóch na raz na końcu linii może być więcej.

Ja mam inny pomysł, pod warunkiem że miałbyś cewki DC (lub sobie dobrał stosowny prąd do tych swoich, bo zazwyczaj one się mocno nie różnią), mógłbyś dać gruby wspólny + (to 2,5 powinno dać radę), zasilacz na wyższe napięcie niż 24 (do policzenia) pojedynczy cienki przewód (typu 0,75) od każdej cewki i sterowane (w sensie włącz/wyłącz) źródła prądowe. One zadbają żeby płyneło tyle, ile trzeba, w końcu pole magnetyczne (siła elektromagnesu) zależy od prądu. Najprostsze źródło to 2 tranzystory i kilka oporników, lepsze to tranzystor i wzmacniacz operacyjny. Może są jakieś "moduły arduino" na rynku.
Pozostaje rozważyć czy linka 0,75 wytrzyma mechanicznie, bo prądowo 0,3A bez problemu. Jak mądrze zbudujesz źródło, to możesz sterować bezpośrednio z PLC.

ps. opcja bez elektroniki, to zasilacz na wyższe napięcie i oporniki do kompensacji długości przewodów. To gorzej ogarnie temat włączy jeden, włączone dwa, ale też możesz rozważyć.

Trochę przesadzasz zawór ma 300mA, dwa zawory czyli 600mA ciągłego poboru mocy.

Jeśli zasilanie musi być w pierwszej stacji to rozważył bym zasilanie 230V do każdej stacji i transformatory w stacjach.
Moduł przekaźnikowy też trzeba będzie z czegoś zasilić (zazwyczaj 24V DC).
Jeśli można stację zasilającą umieścić w połowie zasilanego odcinka to zredukujemy spadek napięcia o połowę.

Rozwiązanie z dwoma źródłami prądowymi to dobry pomysł.

1000 m przewodu 0.5 ma niecałe 40 om, to jest mniej niż 20V spadku napięcia dla jednego zaworu. Czyli wystarczy zasilanie 48V, ale potrzebne będą 2 żyły powrotne, osobna dla każdego zaworu z pary. Łącznie 20 żył.

Można przeliczyć kilka wariantów żeby zoptymalizować koszt kabla: napięcie zasilania do 60V, połączenie macierzowe (2x9, 3x6, 4x5) - potencjalnie może wystarczyć tylko 9 żył.