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个关键因素。
2.署理方式通信
署理方式旨在克服明显传输方式的缺点,使得两端都能独立进行协议转换。一方面,网关中的每个串口都可以作为RTU master自动轮询外部设备;另一方面,该网gate还可以作为Modbus TCP服务器,被SCADA 系统轮询支撑。这一点使得署理模式下的首要特点是带有内置存储器,有助于无缝检索并增加了SCADA 程序设计上的灵活性。
对于体系集成商而言,无论何时如何轻松装备都是重中之重。在署理模式下作为RTU master 的 网gate 可以设置许多 Modbus 指令。为了节省装备时间,一些品牌 支持CSV 文件,可以用Excel轻松装备 网gate。
3.智能模式通讯
如果您对明显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 gateway 的智能模式能够学习并记忆来自 SCADA 系统发来的 Modbus 指令。一旦学会某条指令,该 网gate 就像处于 署理模式一样,将自动发送 Modbus 请求到相关 Modbus 设备。
由于 数据保存在 网gate 的存储器 中, SCADA 系统 可以直接从存储器 中获得 Modus 呼 应 数据,不必等待 Modus 设备 传递 数据,从而极大提升了通讯效率。你只需点击 Web Console 上的一个按钮,就可启动该 Net gate 学习新功能。当此时,对于 SC ADA 系统 而言,由于只需从 Net gate 经由 以太网络 传至上位机,因此访问或修改这些配置变得更加迅速。此外,当你需要访问或修改这些配置时,你也不会再遇到长期等待。
方案好坏?一试便知!
我们测试了8/16系列中的16路工业Net gate 在三种不同工作状态下的性能,其中包括支持清晰、代理和智能三种工作状态。此测试涉及使用同一款Net gate 连接八台外设,每台外设发送16字节消息,所以本次测试总共涉及2048字节消息。
结果显示,在代理工作状态下,最快速度为41毫秒,而智能工作状态为312毫秒,以及7502毫秒(基于普通工作)。另外,与代理或智能模型相比,本测试发现使用常规策略并不保证准确性的增强,因为其较慢的扫描速度导致实际采样值远低于其他两者,如图所示。
结论很清楚:由于其较长的扫描周期,本次实验显示出常规策略并不适合大规模环境。如果你打算建立全新的 SC ADA 体系,则代理模态似乎最合适,因为它既能快速采样又能以包形式有效地交换信息。而如果你希望利用最小成本和精力改进现有的体制,则智慧模态则提供最佳途径。
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