Unternehmensnachrichten über Modbus-Gateways: Entwicklung, Typen und Auswahlleitfaden

Stellen Sie sich industrielle Instrumente und Sensoren als stille Boten vor, die riesige Datenmengen erzeugen.Die Effizienz und Genauigkeit, mit der diese Daten die Kontrollzentren erreichen, hängt stark von den Kommunikationsprotokollen abModbus, ein weit verbreitetes Protokoll in industriellen Umgebungen, spielt diese zentrale Rolle.die Entwicklung des netzwerkbasierten Modbus-TCPUm die Lücke zwischen diesen Protokollen zu schließen, sind Modbus-Gateways entstanden.Dieser Artikel untersucht vier verschiedene Arten von Modbus-Gateways – von grundlegenden Protokollkonvertern zu konfigurierbaren Gateways – und hebt deren Entwicklung hervor., Vorteile, Nachteile und praktische Auswahlkriterien für Ingenieure.

Ein Modbus-Gateway ist ein Gerät, das Modbus TCP-Protokoll in Modbus RTU/ASCII-Protokoll konvertiert.AllerdingsIn den letzten Jahren haben die traditionellen Modbus-RTU- (oder ASCII) -Protokolle auf Basis von RS485 unter begrenzten Übertragungsgeschwindigkeiten und Skalierbarkeit gelitten.Modbus-Gateways dienen als Brücke zwischen Modbus TCP und RTU/ASCII-Geräten, die eine entscheidende Rolle bei industriellen Automatisierungssystemen spielen.

Die Entwicklung von Modbus-Gateways spiegelt das Streben des Industriezweigs nach höherer Effizienz und Flexibilität bei der Datenübertragung wider.SpeichergatewaysDabei werden die Stärken und Schwächen der einzelnen Arten von Geräten und konfigurierbaren Gateways verglichen, sodass die Ingenieure die optimale Lösung für ihre Anwendungen auswählen können.

Die frühesten Modbus-Gateways lieferten die Umwandlung von Basisdatenformaten.01 03 00 00 00 01 84 0a, wo84 0Aist die CRC-Checksumme. Der entsprechende Modbus-TCP-Befehl (Netzwerkseite) wäre:00 00 00 00 00 06 01 03 00 00 00 01Einfache serielle Server verwenden einen "transparenten Übertragungsmodus" und senden die gleichen Daten (01 03 00 00 00 01 84 0AUm die Umwandlung von RTU in TCP zu erreichen, wird die CRC-Checksumme (84 0A) und Kopf (00 00 00 00 00 06) müssen entfernt werden.

Diese grundlegende Umstellung hat zwar die ursprünglichen Bedürfnisse erfüllt, hat aber erhebliche Nachteile:

• Keine Unterstützung für mehrere Hosts:Mehrere Modbus-TCP-Hosts können nicht gleichzeitig auf das Gateway zugreifen.
• Reaktionsstörungen:Antworten auf Host A werden auch an Host B gesendet, was zu Datenkontamination führt.

Obwohl weitgehend veraltet, bietet das Verständnis einfacher Protokollkonverter einen Kontext für die Gateway-Entwicklung.Wenn Sie "Modbus TCP to RTU" als Konvertierungsprotokoll auswählen und "Multi-Host" und "RS485 Kollisionsverhütung" in erweiterten Optionen deaktivieren, wird dieser Modus aktiviert.

Multi-Host-Modbus-Gateways lösen die Einschränkungen einfacher Konverter. Wenn Hosts A und B gleichzeitig auf das Gateway zugreifen, implementieren diese Gateways Bus-Arbitrage, um Kollisionen zu vermeiden.Zusätzlich, werden die Antworten auf Host A nicht an Host B weitergeleitet, wodurch Störungen beseitigt werden.

Kommunikationsschritte

1. Das Gateway überprüft die Verfügbarkeit des Busses, wenn es eine Abfrage von Host A erhält. Wenn die Anfrage nicht ausgeführt wird, wird sie an den RS485-Bus gesendet; andernfalls wartet sie.
2. Das Gateway zeichnet den abfragenden Host (Host A) auf.
3. Wenn das RS485-Gerät antwortet, wandelt das Gateway die Daten in Modbus TCP-Format um und leitet sie ausschließlich an Host A weiter.

Vorteile:

• Ermöglicht gleichzeitigen Multi-Host-Zugriff.
• Vermeidet Kollisionen mit Bussen und Störungen bei der Reaktion.

Nachteile:

• Langsame Reaktionszeiten:Die Hosts müssen aufgrund der RS485-Bus-Latenzzeit 50-100 ms für Daten warten.
• Timeout-Risiken bei vielen Wirten:Langsamere Reaktionen erhöhen die Wahrscheinlichkeit eines Timeouts in großen Netzwerken.

Frühe Modelle wie ZLAN5142 wurden standardmäßig im Multi-Host-Modus installiert.Dieser Modus wird aktiviert, indem in den Konfigurationswerkzeugen "RS485 Bus Collision Wait Time" auf ≤2 Sekunden eingestellt wird..

Speicher-Gateways optimieren die Geschwindigkeit, indem sie Daten vorab abrufen und zwischenspeichern.

Hauptmerkmale:

• Selbstlernen:automatisch angeforderte Register ohne manuelle Konfiguration aufzeichnen.
• Vorbeugende Anfragen:Periodisch erlernte Register zur Aktualisierung von zwischengespeicherten Daten.

Vorteile:

• Fast sofortige Antworten für zwischengespeicherte Daten.
• Einsatz mit Nullkonfiguration.

Einschränkungen:

• Verzögerung der ersten Abfrage:Erste Anfragen erfordern immer noch RS485 Buszugang.
• Kompatibilität der Geräte:Eine aggressive Umfrage kann einige Instrumente überfordern, was durch die Anpassung der "RS485 Leerlaufzeit" gemildert wird.
• Veraltete Daten:Cached-Werte können um Millisekunden verzögert sein.
• Zeitungsprobleme:Stört sequentielle Lese- und Schreiboperationen in zeitkritischen Anwendungen.

Der Speichermodus ist der Standard für moderne Gateways wie ZLAN5143.

Konfigurationsfähige Gateways (z. B. ZLMB-Gateways) eliminieren die Verzögerung der ersten Abfrage, indem sie Registerkarten vordefinieren. Im Gegensatz zu Speicher-Gateways erfordern sie eine manuelle Konfiguration, bieten jedoch eine höhere Effizienz.

Vorteile:

• Schnelle Antworten auf alle Anfragen, einschließlich der ersten Anfragen.
• Befehlskonsolidierung:Karten unterschiedliche Register in angrenzende TCP-Adressen, die Aggregation von Daten in einer einzigen Abfrage ermöglichen.
• Adresswechsel:Reorganisiert diskrete Register in logische Blöcke.

Nachteile:

• Erfordert eine manuelle Einrichtung; Speichergateways sind für einfache Bereitstellungen vorzuziehen.
• Erbt Speicherprobleme wie veraltete Daten und zeitliche Einschränkungen.

Modelle, die den konfigurierbaren Modus unterstützen (z. B. ZLAN5143 Firmware ≥1.579, ZLAN7144 Firmware ≥1.491) verwenden spezielle Konfigurationswerkzeuge zur Festlegung von Registerzusammenstellungen.

Konfigurationsfähige Gateways bieten die höchste Effizienz, erfordern jedoch eine Einrichtung.Einfache Protokollkonverter werden aufgrund von Kollisionsrisiken selten verwendet.