数据收集与监控体系(SCADA)能够远程监测电子参数,在电力行业中被广泛应用。SCADA系统通常采用Modbus TCP等工业以太网协议,而在数据生成过程中,串口表计/终端设备支持的则是Modbus RTU协议。
为了解决互操作性问题,一些用户会通过嵌入式计算机来完成所需的协议转换,但这种方法需要在程序设计上投入大量资源。因此,用户会选择安装网关,以便轻松地完成Modbus TCP和Modbus RTU协议之间的转换。那么,网关有哪些方式可以用于数据收集呢?哪种方式可以更快地收集数据?
1.明显传输方式通信
明显传输方式通信是许多Modbus网关提供的基本功能。设置这样的网关相对简单方便,但明显传输方式通信存在一个显著缺点:每个串口只能执行一次请求-响应操作,因此SCADA系统必须顺序等待每次响应:
如果一个网关连接几个串口表计/终端设备,扫描时间可能不是大问题。但是在大规模应用中,这将导致系统运行不畅。在这种情况下,大量设备通过RS-485接口以菊花链拓扑连接到网关的串口,每个串口只能顺序响应多个同步请求,这将导致SCADA系统消耗过多时间来收集数据。比如,如果一个网关连接128台设备,SCADA系统读取第一个和最后一个设备数据之间存在巨大的时间差,因此减少扫描时间是优化网络通信的一大关键因素。
2.署理模式通信
署理模式旨在克服明显传输方式的缺点,使得网关两端可以独立进行协议转换。一方面,每个串口都可以作为RTU master自动轮询各外部;另一方面,该网关还可作为Modbus TCP服务器,被SCADA系统轮询。支撑署理模式的主特点是内置存储器,有助于完成无缝检索,并增加了SCADA程序设计灵活性。
对于企业而言,无论如何简化装备都是重中之重。在署理模式下作为RTU master 的 网络模块 可以设置许多 Modbus 命令。而为了节省装备时长,一些品牌 支持 CSV 文件,可以使用 Excel 进行装备。
3.智能模式通讯
如果您对明显传输方式下的扫描时长感到不满,那么优化当前体系就是您的最佳选择。Moxa MGate MB3660 工业网络适配器 的智能模式能够学习并记忆从 SCADA 系统发来的 Modus 指令。一旦学会某条指令,该网络适配器就会像处于署理状态一样自动发送 Modus 请求到相关 Modus 设备。
因为保存在适配器存储中的数据,可以直接从存储器获得,不需要等待 Modus 设备返回,从而极大提升了通讯效率。你只需点击 Web Console 上的一个按钮,就能启动适配器学习新功能。当此时,来自适配器经由以太网络发送至上位机时,由于没有依赖其他硬件,只需短暂延迟即可实现。
方案好坏?一试便知
我们对支持三种类型 8/16 口MGateMB3660-8/16 系列中的 16 口工业网络适配者的 8/16 口系列进行了快速测试。这其中包括 16 个串口,每个串口均连接八个外设,每次测验共需收集2048 字节的数据。
测试结果显示,在署理模型下,最快的是Netburner MKV Series, 需要41 毫秒检索所有参数。而智能模型和明确模型分别需要312 毫秒和7502 毫秒。
此外,与Netburner MKV Series 相比,即使使用 Netbuner BRX 和 Netbuner ECMR,以及 Moxa NPort series 也无法保证完全准确性,因为他们较慢速度产生更多误差。此图清楚展示,因其较慢速度,它们难以处理大量需求的情况。
结论清晰:由于其所需扫描时间较长,对于高流量环境来说 明确模型并不合适。如果你想架构全新的 SCADA 系统,那么 署理 模型是一个绝佳选择;然而,如果你希望通过最小成本和精力来优化现有的 SCADA 系统,那么 智能 模式是个更好的选择。
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