Czym się różni serwer portów szeregowych od konwertera Modbus?

Mimo upływu lat magistrala szeregowa ma ciągle swoich zwolenników, szczególnie w rozwiązaniach przemysłowych. Chociaż sieć szeregowa nie jest cyberbezpieczna i nie można jej wykorzystać do wysyłania danych bezpośrednio do chmury, to w warunkach przemysłowych, gdzie szczególnie liczy się odporność na zakłócenia jest ona ciągle powszechnie stosowana.  Niebagatelna jest też tu prostota implementacji i duży dystans transmisji. Sieć RS opiera się na dwużyłowej magistrali, do której można podpiąć do 32 urządzeń na dystansie 1200 metrów. Stosując dodatkowe repeatery możemy spokojnie te ograniczenia poszerzać.  Ale co w przypadku, gdy jednak zdecydujemy się skorzystać z nowoczesnej infrastruktury takiej jak sieć Ethernet? W takiej sytuacji wcale nie musimy wymieniać istniejącej instalacji czy sprzętu.  Najprościej zastosować serwer portów szeregowych, który przenosi sieć RS przez Ethetnet w sposób przezroczysty. Dzięki takim technologiom możemy swobodnie łączyć starsze rozwiązania z nowszymi sieciami Ethernet czy WiFi.

Ale co to znaczy przenosi w sposób przezroczysty? Tutaj właśnie jest pewien haczyk i trzeba mieć świadomość, że inne protokoły mają zastosowanie w sieciach szeregowych a inne w sieciach Ethernet. Jeżeli mamy licznik z protokołem Modbus/RTU to serwer portów przeniesie go przezroczyście, czyli niezmieniony a tylko opakowany w pakiet TCP. Jeżeli korzystamy z funkcji wirtualnego portu, gdzie w systemie pojawia się dodatkowy port COM, to nie powinno być z tym problemu. Ale, jeżeli włączymy funkcje serwera lub klienta TCP to może się okazać, że nasza SCADA czy inny system nie będzie mógł tego protokołu Modbus/RTU przeczytać. Będziemy mieli niezgodność standardów protokołu i sieci. W takiej sytuacji trzeba sięgnąć po konwertery, które zajmują się zarówno  konwersją sieci jak i protokołów.

Serwery portów szeregowych

Co to jest serwer portów szeregowych? To urządzenie konwertujące sieć szeregową na Ethernet bez zmieniania pakietu danych, czy będą to znaki ASCII czy dedykowany protokół. Nasze serwery portów szeregowych z serii EKI umożliwiają pracę w kilku wariantach TCP/UDP Client/Server, Peer-to-Peer oraz Virtual Com. Najprostszym sposobem jest tryb  Virtual COM, czyli opcja tworzenia wirtualnych portów szeregowych. Jej wybór uruchamia odpowiedni sterownik, który sam tworzy dodatkowe porty COM widoczne w systemie operacyjnym Windows. W takie sytuacji komunikacja odbywa się tak jakbyśmy byli bezpośrednio przy urządzeniu, a sieć Ethernet jest tylko pośrednikiem. Wybierając opcję Server użytkownik jest w stanie stworzyć połączenie z portem szeregowym bez instalacji dodatkowych sterowników. Wystarczy połączyć się odpowiednim oprogramowaniem na określonym adresie IP i porcie TCP zdefiniowanym w serwerze portów szeregowych, którym będą przesyłane dane z komputera na określony RS. W takiej sytuacji musimy się upewnić, że nasz sterownik czy oprogramowanie na komputerze dysponuje taką opcją. W trybie Client kontakt inicjowany jest ze strony portu szeregowego, który łączy się z określonym hostem TCP. Jeszcze inną opcją jest komunikacja Peer-to-Peer, czyli bezpośrednie połączenie między dwoma serwerami takimi jak EKI-1511, przy wykorzystaniu sieci Ethernet. W takiej konfiguracji porty COM są przenoszone w sposób przezroczysty. Jak widać sposobów użycia jest kilka, ale sama konfiguracja i mapowanie odbywa się z wykorzystaniem łatwego w obsłudze narzędzia konfiguracyjnego lub przez przeglądarkę.

Diagram konfiguracji Client Mode

Diagram konfiguracji Server Mode

Konwertery Modbus

A co gdy oprócz interfejsów chcemy dokonać konwersji protokołu? W takiej sytuacji możemy zastosować bramki takie jak EKI-1211 czy ADAM-4572. Pozwalają one na konwersję starszych i nowszych protokołów Modbus RTU/TCP w obydwu kierunkach w trybie Master lub Slave.  W takich urządzeniach na pokładzie znajduje się minimum jeden konfigurowalny softwarowo port szeregowy RS-232/422/485 z możliwością transmisji na poziomie do 230.4 kbps. W trybie Slave każdy z portów szeregowych umożliwia przyłączenie jednocześnie do 16 hostów Master TCP i 31 urządzeń RS. W takiej konfiguracji protokół Modbus TCP jest konwertowany na Modbus RTU/ASCII. Jeżeli jest taka konieczność to możemy tu zmienić wartość adresu ID poprzez parametry w polu offset. Jest to o tyle istotne, że ID w protokole Modbus/TCP ma zazwyczaj wartość 1 a w protokole Modbus/RTU w zakresie od 1 do 255 i jest powiązana z adresacją urządzeń końcowych RS. W trybie Master konwerter pozwala na przesłanie ramek z portu szeregowego do 16 adresów IP zdefiniowanych wewnątrz tablicy danych. Dodatkowo czas timeout (ms) pozwala regulować okres oczekiwania na odpowiedź z urządzenia do którego są konwertowane ramki Modbus.

Diagram konfiguracji Master Mode	Diagram konfiguracji Slave Mode

Główne różnice

Podsumowanie

Serwery portów szeregowych i konwerter Modbus mają różne funkcje i zastosowania, mimo że oba urządzenia mogą być używane w systemach automatyki i komunikacji przemysłowej. Wybór urządzenia do konwersji zależy głównie od naszych urządzeń końcowych I/O.

Serwer portów szeregowych jest bardziej ogólnym rozwiązaniem, które może być używane w wielu różnych systemach, ale nie analizuje ani nie przetwarza protokołu komunikacyjnego.

Konwerter Modbus to urządzenie specjalistyczne, które tłumaczy dane między różnymi interfejsami Modbus i jest kluczowe w systemach automatyki wykorzystujących ten protokół.

Jeżeli chcesz dobrać sprzęt lub masz wątpliwości, skontaktuj się z nami advantech@elmark.com.pl