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;然而,明线传输方式通讯有一定的缺点,每个串口只能同时执行一个请求-响应操作,因此SCADA系统必须顺序等待每次响应:
如果一个网关仅连接几个串口表计/终端设备,那么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,上位机只能顺序响应多个同步请求,这会造成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,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延。这就是为什么减少扫描时间成为优化网络通信的一个关键因素。
署理方式通讯
署理方式旨在克服明线传输方式的一些缺点,使得网关两端可以独立进行协议转换。一方面,网关每个串口都可以作为RTU master自动轮询各个外设;另一方面,该网关还可以作为Modbus TCP服务器,被上位机轮询支撑署理方式的首要特点是带有内置存储器,这有助于完成数据无缝检索,并且增加了上位机程序设计的灵活性。
对于体系集成商而言,将产品轻松安装永远是一个重心。在署理模式下作为RTU master 的 网络管理中心 可以设置许多 Modbus 指令,以节省安装时间,有些品牌甚至支持 CSV 文件,可以利用 Excel 轻松配置网络管理中心。
智能模式通讯
如果您对明线传输模式下的扫描时间感到不满,那么优化当前体系就是您的最佳选择。Moxa MGate MB3660 工业网络管理中心 的智能模式能够学习并记忆来自上位机发来的每一条 Modbus 指令。一旦学会某条指令,该网络管理中心就像处于署理模式一样,它会自动发送 Modbus 请求到相关 Modbus 设备。
因为保存在网络管理中心存储器中的数据,上位机只需从存储器直接获得 Modbus 响应,无需等待 Modbus 设备发送回复,从而显著提升了通信性能。此时,您只需点击 WebConsole 上的一个按钮即可启动网络管理中心学习新功能。此时,对于上位机来说,由于是从网络管理中心获取信息,所以整个过程不会再受到任何其他因素影响。
方案好坏?一试便知
我们对三种不同的8/16 口MGateMB3660系列中的16 口工业网络管理中心进行了测试,其中包括支持三种不同类型(清晰、代理和智能)的8/16 口MGateMB3660-8/16系列中的16 口工业 网络控制单元 每个端口均连接八台外设,每台外设传送十六字节之类的大量数值,所以每次测试共须采集2048 字节之类的大量数值。
测试结果显示,当代理为主的时候,即使没有任何人帮助它,也能很快地让所有参数准备妥当,只花费41 毫秒。而相比之下,用智能或清晰策略需要312 毫秒或7502 毫秒才能做同样的事情。
此外,与代理或智能策略相比,在使用古老但依然有效的是基本策略的情况下,即使没有帮助也无法保证采集到的数值更加准确,如图所示,因为其扫描速度慢,其采用的数值要远低于代理和智能策略。
结论已经清楚:由于其所必需用于逐步检查及处理由此产生的问题数量较高,而且因为其涉及搜索与处理大量数字总体而言,不适合扩展至更大规模范围内。如果想搭建全新的 SCADA 系统,则代理是一项极佳选项。当你希望利用最小成本并精力最大限度地改进现有的 SCADA 系统时,则智慧计划是一个绝佳选择。
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