数据收集与监控体系(SCADA)能够远程监测电子参数,广泛应用于功率监测领域。通常,SCADA系统采用ModbusTCP等工业以太网协议,而在数据生成过程中,由串口表计/终端设备支持的ModbusRTU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实现所需的协议转化,但这需要在程序设计上投入大量资源。因此,用户倾向于部署网关,以便轻松完成ModbusTCP和ModbusRTU协议之间的转换。那么,在什么情况下可以使用哪种方式进行数据收集呢?哪种方式能够提供最快的数据收集速度?
明线传输通讯
明线传输通讯是许多Modbus网关提供的基本功能。这类网关配置简单方便,但明线传输通讯存在一个显著缺点:每个串口只能同时处理一个请求-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,扫描时间可能不是大问题。但是在大规模应用中,这将导致系统运行效率低下。在这种情况下,大量设备通过RS-485接口以菊花链式拓扑与网关的串口相连,网关只能顺序处理多个同步请求,这会形成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。此时减少扫描时间成为优化网络通信的一大关键因素。
署理方式通讯
署理方式旨在克服明线传输方式的问题,使得两端都能独立进行协议转换。一方面,每个串口都可作为RTU master自动轮询各外设;另一方面,该网关还可用作ModbusTCP服务器,被SCADA体系轮询支撑署理方式的首要特点是带有内置存储器,有助于完成无缝检索,并增加了对SCADA程序设计灵活性的提升。
对于企业而言,无论如何简化装备流程都是重中之重。在署理模式下作为RTU master 的网关可以设置许多 Modbus 指令。为了节省装备时间,一些品牌支撑CSV文件,可以利用Excel轻松地配置这些指令。
智能方式通讯
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 工业门户的大型系列智能网络适配器学习并记忆来自 SCADA 系统发来的 Modbus 指令。一旦学会某条指令,该网络适配器就像处于代理模式,将自动发送 Modbus 请求到相关 Modbus 设备。
由于数据保存在 网络适配器 中,上位机可以直接从存储器获取 Modbus 响应,不必等待 Modus 设备回复,从而显著提高了通信性能。当您点击Web Console上的按钮,您即可启动网络适配器学习新功能。
关于方案好坏,一试便知:
我们比较了支持三种方法8/16 口MGateMB3660-8/16系列中的16 口工业门户的大型系列测试了它们之间的协议转换速度。大型系列中的每 16 个串行端口均连接八个外设,每个外设发送 16 字节 数据,所以一次测试共需收集 2048 字节 数据。
结果显示,对照图所示,其中使用代理模式工作时最快,最短为41 毫秒。而智能和明线工作则分别需要312 毫秒和7502 毫秒。
此外,与代理或智能模型相比,即使使用常规明线传输模型,也无法保证所有参数被准确捕捉到的程度,如同图所示,因为慢速扫描导致捕获到的数量远少于其他两个模型。
结果清楚地表达出:由于其较长但固定周期,它并不适合大规模运用。如果想搭建全新的 SCADA 系统,则代理模式是一个很好的选择,其优势明白无误:它可以快速且以包形式传送信息。但若想以较低成本及精力改进现有 SCADA 系统,则智能模式则更具吸引力。
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