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工业级以太网网关的性能和管理优化

摘要
        为优化生产、提升效率、降低运营成本,管理人员通常会利用工业网络来管理各类智能设备。随着对网络优化需求的增加,越来越多的管理人员会采用最流行的工业以太网协议——Modbus TCP 协议,搭配工业以太网网关来集成大量的现场设备。事实上,Modbus TCP 协议是一种公开的协议,可以让管理人员根据远程控制应用来快速的客制自己的程序。
        对某些关键的工业应用,如石油和天然气行业,即使是单个链路发生故障也会对整体系统的工作效率产生巨大影响。正因如此,对过程自动化而言,可靠的系统性能和管理就变得非常重要。这篇文章,我们会为您提供一些小贴士,帮助您优化多种设备的系统整合,以及如何提升设备的性能和管理。
概述
        越来越多的工业应用中会使用各类工业网络协议,例如EtherNet/ IP、PROFINET 和Modbus TCP,用于控制中心的实时数据采集,来提升系统响应时间,并降低运营成本。由于Modbus TCP 协议的开放性以及安装的方便性,因而变成其中常用的一种工业网络协议。
        但工业应用中各类不同设备仍在运行,他们都采用各自的协议。因此,管理人员会使用工业网关,通过Modbus TCP 集成底层设备,从而保证系统的正常运行,也可以保留原有设备而降低整体的运营成本。有了工业网关,即使是来自不同现场协议(如PROFIBUS 和Modbus RTU/ ASCII)的数据流都可以整合到一个Modbus TCP 网络,从而大大减少运营成本和整合时间。
        Modbus TCP 协议采用“主 - 从”技术,当主站发送一个请求给从站,从站会在一个连续周期内将数据反馈给主站。在某些情况下,必须在一个预先设定的时间间隔内发送回复,否则会被认为超时,从而引发通讯故障。网关的作用就像一个桥梁,它可以使两台或多台采用不同协议的设备彼此建立通讯连接。
        它具有强大的处理能力来尽快执行请求,也非常易于管理。然而,链路故障可能会导致周期内的数据延迟,从而影响整个运行效率,特别对关键应用(如石油和天然气)而言,这样的延迟是非常致命的。因此,过程自动化的系统性能和管理就变得非常重要。
怎样的网关才可以优化系统性能

处理能力
        对一台工业网关而言,处理能力是非常重要的,因为它支持各种工业以太网接口,无论是作为主站或从站,都能处理多个连接。当作为从站,管理人员可通过网关同时获取多个主站发来的数据信息;而作为主站,网关又必须连接多台从站设备,并且保证设备之间的正常通讯。若要处理一个广域网连接,网关必须具备足够的处理能力来支持多个连接,同时在一个预设的时间范围内处理所有请求,而不影响响应时间。
        有些网关只使用16 位元处理器,这样会限制网关在设备支持和响应时间上的能力。而具备更高处理能力的网关可以同时支持多台设备,但并不影响响应时间和数据传输的可靠性。这就是为什么某些网关最多可支持16 个接入连接,而某些网关只能提供8 个连接。

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