數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng) (SCADA) 能夠遠(yuǎn)程監(jiān)測電子參數(shù)，被廣泛用于功率監(jiān)測應(yīng)用中。其中，SCADA系統(tǒng)通常采用Modbus TCP等工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)議，而在監(jiān)測過程中生成重要數(shù)據(jù)的串口表計/終端設(shè)備支持的卻是Modbus RTU協(xié)議。

　　為解決互操作性問題，部分用戶會通過嵌入式計算機(jī)完成所需的協(xié)議轉(zhuǎn)換，但該解決方案需要在程序設(shè)計上投入額外資源。因此，用戶會選擇部署網(wǎng)關(guān)，輕松實(shí)現(xiàn)Modbus TCP和Modbus RTU協(xié)議之間的轉(zhuǎn)換。那么網(wǎng)關(guān)有哪些模式可用于數(shù)據(jù)采集呢?哪種模式采集數(shù)據(jù)的速度最快?

　　1.透明傳輸模式通訊

　　透明傳輸模式通訊通常是Modbus網(wǎng)關(guān)市場的標(biāo)配。部署能夠?qū)崿F(xiàn)透明傳輸模式轉(zhuǎn)換的網(wǎng)關(guān)相當(dāng)簡單快捷;然而，透明傳輸模式通訊有一個顯著的缺點(diǎn)，每一個串口在同一時間只能執(zhí)行一項協(xié)議請求-響應(yīng)的操作，因而SCADA系統(tǒng)必須依次等待每次響應(yīng)：

　　若一個網(wǎng)關(guān)僅連接幾個串口表計/終端設(shè)備，掃描時間或許不是大問題。然而在大規(guī)模應(yīng)用中會導(dǎo)致系統(tǒng)運(yùn)行失敗。在這種情況下，大量設(shè)備通過RS-485接口以菊花鏈?zhǔn)酵負(fù)渑c網(wǎng)關(guān)的串口連接，網(wǎng)關(guān)只能依次響應(yīng)多個同步請求，這會造成SCADA系統(tǒng)耗費(fèi)過多時間來采集數(shù)據(jù)。比如，一個網(wǎng)關(guān)連接128臺設(shè)備，SCADA系統(tǒng)讀取第一個和最后一個設(shè)備數(shù)據(jù)之間存在著巨大的時間差。因此，減少掃描時間是優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)通訊的一大關(guān)鍵因素。

　　2.代理模式通訊

　　代理模式旨在克服透明傳輸模式的缺點(diǎn)，使網(wǎng)關(guān)的兩端能夠獨(dú)立進(jìn)行協(xié)議轉(zhuǎn)換。一方面，網(wǎng)關(guān)的每個串口都可作為RTU master主動輪詢各個儀表;另一方面，該網(wǎng)關(guān)還可用作Modbus TCP服務(wù)器，被SCADA系統(tǒng)輪詢。支持代理模式的網(wǎng)關(guān)的首要特點(diǎn)是帶有內(nèi)置存儲器，這有助于實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)無縫檢索，而且增加了SCADA程序設(shè)計的靈活性。

　　對于系統(tǒng)集成商而言，如何實(shí)現(xiàn)輕松配置永遠(yuǎn)是重中之重。在代理模式下，作為RTU master的網(wǎng)關(guān)可以設(shè)置許多Modbus指令。為了節(jié)省配置時間，某些品牌的網(wǎng)關(guān)支持CSV(逗號分隔值)文件，可使用Excel輕松配置網(wǎng)關(guān)。

　　3.智能模式通訊

　　如果您對透明傳輸模式網(wǎng)關(guān)所耗費(fèi)的掃描時間感到不滿，那么優(yōu)化當(dāng)前系統(tǒng)是您的最佳選擇。Moxa MGate MB3660工業(yè)網(wǎng)關(guān)的智能模式能夠?qū)W習(xí)并記憶每一個從SCADA系統(tǒng)發(fā)來的Modbus指令。一旦學(xué)會某條指令，網(wǎng)關(guān)便如同處于代理模式，主動發(fā)送Modbus請求到相關(guān)Modbus設(shè)備。

　　由于數(shù)據(jù)保存在網(wǎng)關(guān)的存儲器中，SCADA系統(tǒng)能夠直接從存儲器中獲得Modbus響應(yīng)數(shù)據(jù)，無需等待Modbus設(shè)備傳遞數(shù)據(jù)，從而顯著提升了通訊性能。您只需通過Web Console上的一個按鈕便可啟動網(wǎng)關(guān)的指令以學(xué)習(xí)新功能。對于SCADA系統(tǒng)而言，掃描時間將會大大減少，因為此時數(shù)據(jù)傳輸只需從網(wǎng)關(guān)經(jīng)由以太網(wǎng)傳至上位機(jī)。Modbus設(shè)備等待被訪問的時間也將大幅縮短。

　　方案好壞?一試便知

　　我們對支持透明、代理和智能三種模式的8/16口 MGate MB3660-8/16 系列中的16口工業(yè)網(wǎng)關(guān)進(jìn)行了協(xié)議轉(zhuǎn)換速度測試。網(wǎng)關(guān)的16個串口均連接八個儀表，每個儀表傳輸16字節(jié)的數(shù)據(jù)，所以每次測試共需采集2048字節(jié)的數(shù)據(jù)。

　　測試結(jié)果顯示，代理模式下的網(wǎng)關(guān)傳輸速度最快，檢索所有參數(shù)的時間僅為41毫秒。而智能模式和透明傳輸模式則分別花費(fèi)了312毫秒和7502毫秒。

　　此外，與代理或智能模式的網(wǎng)關(guān)輪詢機(jī)制相比，通過傳統(tǒng)透明傳輸模式的網(wǎng)關(guān)采集的數(shù)據(jù)也并不一定更加精確。如下圖所示，由于掃描速度慢，通過透明傳輸模式采集到的數(shù)據(jù)點(diǎn)要遠(yuǎn)遠(yuǎn)少于代理和智能模式。

　　顯然，測試的結(jié)果表明，透明傳輸模式由于其所需的掃描時間較長，故不適合大規(guī)模應(yīng)用。若想架構(gòu)全新SCADA系統(tǒng)，代理模式是上佳之選。其優(yōu)點(diǎn)顯而易見：能夠快速掃描并以數(shù)據(jù)包形式傳輸數(shù)據(jù)。但若想用較少的成本和精力優(yōu)化現(xiàn)有的SCADA系統(tǒng)，智能模式則是最佳選擇。

MGate MB3660 系列

　　● 作為代理網(wǎng)關(guān)時，新功能Command Learning可以幫助省卻輸入繁瑣的SCADA Modbus 指令

　　● 擁有主動或并行輪詢方式，可提高通訊性能

　　● 支持串口(Master)與串口(Slave)的通信

　　● 2個以太網(wǎng)口，支持同一個IP地址或雙IP地址

　　● 支持SD卡，用于配置備份

　　● 具有8口/16口兩個版本系列

　　● 最多可訪問256臺Modbus TCP Master/Client設(shè)備，或連接128 臺Modbus TCP Slave/Server 設(shè)備

　　● 寬范圍雙VDC或VAC電源輸入

　　● 具有繼電器報警功能

　　● 2 kV隔離保護(hù)(僅限I型號)

（轉(zhuǎn)載）