Wstęp
Powstanie konwerterów protokołów zrodziło się z potrzeby połączenia różnych sieci i magistral komunikacyjnych. Systemy automatyki przemysłowej i energetyki wymagają sprawnej komunikacji między urządzeniami, które często korzystają z odmiennych standardów transmisji danych. Liczba dostępnych protokołów jest ogromna co może przysporzyć problemy z doborem odpowiedniego konwertera. Ten problem postaramy się rozwiązać w tym artykule.
Zasada działania oraz dostępne produkty
Seria MGate to konwertery protokołów firmy Moxa, które umożliwiają komunikację między urządzeniami działającymi w różnych standardach przemysłowych. Jego zadaniem jest tłumaczenie ramek tak, aby zapewnić poprawną wymianę informacji między systemami, które natywnie nie są ze sobą kompatybilne.
W naszej ofercie dostępne są modele obsługujące szeroki zakres protokołów, w tym Modbus TCP/RTU/ASCII, PROFINET, PROFIBUS, EtherNet/IP, EtherCAT, DNP3, IEC 60870-5-101/104, IEC 61850, BACnet/IP, CANopen, oraz J1939. Rodzaj konwersji zależy od wybranego modelu i może obejmować zarówno translację między wersjami tego samego protokołu, jak i pełną wymianę danych między różnymi standardami, dostosowując formaty ramek i logikę komunikacji.
Aby lepiej przybliżyć zasadę działania konwerterów protokołów, przygotowaliśmy osobny artykuł poświęcony temu zagadnieniu. Zachęcamy do zapoznania się, link znajduje się poniżej.
Jak działa konwerter protokołu? - Elmark Automatyka
Kryteria wyboru odpowiedniego modelu MGate
Dobór odpowiedniego konwertera protokołów MGate wymaga uwzględnienia kilku kluczowych kryteriów, takich jak rodzaje protokołów w którym komunikują się urządzenia, ich role w sieci, ilość przesyłanych danych oraz liczba komunikujących się urządzeń.
Określenie roli w komunikacji
Jednym z pierwszych kroków przy wyborze odpowiedniego konwertera protokołów jest prawidłowe określenie roli urządzeń w systemie komunikacyjnym. W świecie automatyki przemysłowej wyróżnia się dwa główne typy urządzeń:
Urządzenie nadrzędne (Master, Client, Scanner, IO Controller) to element systemu, który inicjuje komunikację, wysyła zapytania i steruje innymi urządzeniami. Przykładami urządzeń nadrzędnych są systemy SCADA lub sterowniki PLC.
Urządzenie podrzędne (Slave, Server, Adaptor, IO Device, Outstation) odpowiada na zapytania urządzenia nadrzędnego i przekazuje mu wymagane dane. Do tej grupy zaliczają się np. liczniki energii, czujniki, urządzenia I/O.
Aby prawidłowo określić rolę urządzenia, warto przeanalizować jego dokumentację techniczną, w której często sprecyzowane jest, czy dane urządzenie działa jako Master czy Slave. Pomocne jest również zrozumienie struktury sieci. Analizując schemat połączeń, można określić, które urządzenie inicjuje komunikację. Kolejnym istotnym aspektem jest interakcja w systemie. Jeśli dane urządzenie jedynie odbiera polecenia i przesyła informacje, najprawdopodobniej pełni ono funkcję urządzenia podrzędnego.
Nieprawidłowe określenie roli urządzenia może prowadzić do błędnego wyboru konwertera protokołów. Dlatego warto poświęcić czas na dokładne przeanalizowanie sposobu komunikacji przed wyborem odpowiedniego modelu MGate.
Narzędzia ułatwiające dobór konwertera
Po określeniu protokołów komunikacyjnych używanych przez urządzenia oraz ich roli w sieci, warto skorzystać z narzędzia online udostępnionego przez firmę Moxa, które znacząco ułatwia dobór odpowiedniego modelu konwertera.
Aby z niego skorzystać, należy przejść na stronę producenta Moxa, a następnie z górnego menu wybrać zakładkę Products i z rozwijanej listy kliknąć Protocol Gateways.
W sekcji Protocol A i Protocol B wybieramy protokoły, w których komunikują się nasze urządzenia. Ustalamy również ich role. Po dokonaniu wyboru, po prawej stronie ekranu pojawią się rekomendowane konwertery MGate, dostosowane do wskazanych parametrów komunikacji.
Producent przygotował również tabelę umożliwiającą szybki dobór odpowiedniego konwertera. Wystarczy wybrać odpowiednią komórkę w kolumnie odpowiadającą naszemu urządzeniu A oraz odpowiedni wiersz dla urządzenia B. Punkt przecięcia tych dwóch wartości wskaże kompatybilne konwertery MGate. Link do tabeli zamieszczamy poniżej.
https://www.moxa.com/Moxa/media/Resources/DownloadFile/moxa-mgate-series-selection-table.pdf
Ilość zapytań, rozmiar pamięci oraz liczba podłączonych urządzeń
Oprócz poprawnego doboru protokołów i ról komunikacyjnych istotne są również ograniczenia techniczne samych konwerterów. Należą do nich m.in. maksymalna liczba obsługiwanych zapytań, rozmiar dostępnej pamięci oraz liczba urządzeń, które mogą być jednocześnie obsługiwane.
- Liczba zapytań i obiektów danych – W zależności od używanego protokołu, konwerter może być ograniczony pod względem liczby zapytań, jakie może obsłużyć lub liczby obiektów danych, które da się zdefiniować. W przypadku protokołów takich jak Modbus, urządzenie wysyła konkretne zapytania do zdefiniowanych adresów. Tu istotnym ograniczeniem może być maksymalna liczba zapytań, jaką da się skonfigurować w konwerterze. Przykładowo, niektóre modele pozwalają na zdefiniowanie 100 aktywnych zapytań, co może być niewystarczające w bardziej rozbudowanych aplikacjach. Z kolei w protokołach opartych na modelu danych obiektowych, takich jak IEC 61850, komunikacja opiera się na strukturze logicznych obiektów. W tym przypadku ograniczeniem staje się liczba obsługiwanych obiektów danych, które konwerter może jednocześnie przetwarzać lub mapować.
- Pamięć operacyjna – Ograniczona pamięć wewnętrzna urządzenia wpływa na ilość danych, które mogą być jednocześnie buforowane i przetwarzane. W przypadku bardziej złożonych aplikacji, w których komunikacja odbywa się z dużą liczbą urządzeń i przy wysokiej częstotliwości zapytań, może to stanowić ograniczenie.
- Liczba urządzeń w sieci – Każdy model ma określoną liczbę obsługiwanych sesji komunikacyjnych. Oznacza to, że nawet jeśli fizycznie możliwe jest podłączenie wielu urządzeń, to logicznie konwerter może nie być w stanie utrzymać komunikacji z więcej niż kilkoma jednocześnie.
W dokumentacji technicznej każdego modelu MGate producent precyzuje te parametry. Przy projektowaniu systemu warto je zestawić z planowaną liczbą urządzeń i częstotliwością wymiany danych.
Compatibility guide – zgodność konwertera z protokołem
Aby upewnić się, że wybrany konwerter protokołów MGate obsługuje wszystkie niezbędne funkcje wymagane przez naszą aplikację, warto sięgnąć po dokumentację dostępną na oficjalnej stronie producenta. Wystarczy wyszukać interesujący nas model urządzenia, a następnie przejść do zakładki „Resources”, gdzie znajduje się dokument o nazwie „Compatibility Guide”. Zawiera on szczegółowe informacje na temat zaimplementowanych funkcji poszczególnych protokołów, co pozwala zweryfikować, czy dany konwerter spełnia konkretne wymagania funkcjonalne stawiane przez nasz system.
Tech Note – przykłady konfiguracji w popularnych scenariuszach
Warto zapoznać się z plikami w zakładce „Tech Note”. Zawierają one przykładowe poradniki konfiguracyjne dla różnych wariantów, w których możemy skonfigurować nasze urządzenie. Zazwyczaj opisane są najpopularniejsze przypadki konfiguracji. Dokumenty te pokazują cały proces od połączenia sprzętowego, przez ustawienia komunikacyjne, aż po przygotowanie wizualizacji i testy działania. Dzięki temu nawet mniej doświadczeni użytkownicy mogą sprawnie wdrożyć urządzenie w swoim środowisku.
Podsumowanie
Dobór konwertera protokołów oparty na analizie obsługiwanych protokołów i ról urządzeń zazwyczaj stanowi solidną podstawę. Warto jednak pamiętać, że pominięcie ograniczeń technicznych może prowadzić do przeciążeń, opóźnień w komunikacji lub utraty danych. Aby mieć pewność, że wybrany model MGate spełni wymagania danego systemu, należy zwrócić uwagę na kilka kluczowych aspektów:
- Prawidłowe określenie protokołów komunikacyjnych, w jakich pracują urządzenia
- Precyzyjna identyfikacja ich ról w sieci
- Uwzględnienie liczby zapytań/obiektów
- Analiza wymaganej przepustowości
- Oszacowanie liczby urządzeń, które będą jednocześnie obsługiwane
Dzięki takiemu podejściu możemy mieć pewność, że wybrane rozwiązanie będzie działać sprawnie w praktyce, wspierając stabilną wymianę danych między urządzeniami.
