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,用户倾向于使用网关来轻松实现Modbus TCP和Modbus RTU协议之间的转换。那么,网关在数据收集方面有哪些方式可用?哪种方式能提供最快的数据收集速度?
明线传输方式通讯
明线传输方式通讯通常是Modbus网关市场上的标准配置。它可以简单方便地完成明线传输方式的转换。但明线传输方式通讯存在一个显著缺点:每个串口只能同时执行一项请求-应答操作,因此SCADA系统必须等待每次应答:
如果一个网关仅连接几个串口表计/终端设备,扫描时间可能不是问题。但是在大规模应用中,这会导致系统运行不稳定。在这种情况下,大量设备通过RS-485接口以菊花链拓扑结构连接到网关的串口上,网关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。例如,如果一个网关连接128台设备,那么从第一个到最后一个设备读取数据之间存在巨大的时间差异。此外,每次都要减少扫描时间对于优化网络通信至关重要。
署理方式通讯
署理方式旨在克服明线传输方式的问题,使得网关两端可以独立进行协议转换。一方面,每个串口作为RTU master自动轮询各个外设;另一方面,该网_gateway还可作为Modbus TCP服务器,被SCADA系统轮询。这使得支撑署理模式的net-gate具有内置存储器,有助于完成无缝检索,并增加了对SCADA程序设计灵活性的需求。
对于体系集成商而言,无论何时如何快速部署都是重中之重。在署理模式下,以RTU master身份工作的net-gate可以设置许多Modbus指令。此外,还有一些品牌支持CSV文件格式,可以使用Excel轻松部署net-gate。
智能化通信
如果您对明线传输模式下的扫描时间感到不满意,那么优化当前体系就是您的最佳选择。Moxa MGATE MB3660 工业gateway 的智能功能能够学习并记忆来自 SCADA 系统发来的 Modus 指令。一旦学会某条指令,该 gateway 就像处于代理状态一样,从而自动发送 Modus 请求到相关 Modus 设备。
由于所有保存在 netgate 存储器中的数据,当 SCADA 系统直接从存储器获取 Modus 应答时,不再需要等待 Modus 设备发送回应,从而显著提升了通信性能。而且,只需通过 Web Console 上的一个按钮,就能启动 gateway 的新功能学习过程。当此类情况发生时,即使处理大批量访问也不会造成长期延迟。
方案好坏?只需亲自尝试就知道
我们测试了 MGate MB3660 8/16系列中的16路 industrial 网gate 在三种不同类型(clear, proxy 和 intelligent)的 protocol 转换速度,以评估它们是否适用于高效率的大规模应用环境。在这个实验中,我们发现使用 proxy 模式进行网络交互能够提供最快的一致性能,因为它允许 gateway 自动检测和管理来自不同 device 的流量。
相比之下,由于其较慢的扫描频率,与 clear 或 intelligent 模式相比,对 network 通信效率影响最大的是 traditional clear 模式。而且,如图所示,由于其更长、更不规律的事务处理周期,它无法实时捕获或报告所有关键 metric 数据点。
综上所述,本研究揭示了一组关键信息:虽然 traditional clear mode 提供了一种简单直观易用的界面,但它并不适合高负载或复杂场景中的生产环境。如果你正在寻找一种既经济又有效地提高现有 SCADA 系统性能的手段,则考虑使用 smart mode 是非常值得推荐的一个选项。这是一种创新的解决方案,它利用先进技术来识别并优化你的特定业务流程,为你的组织带来了潜力性的利益增值机会。