一、概述
在對多種計算機系統和硬件配置進行更新的過程中,中西部生產商的工廠經理需要一個集中型網絡,可以連接四分之三英里距離范圍內的三棟樓宇,如果配對使用,則連接距離更遠。
由于各式各樣的遺留設備主要利用的都是串行連接,而串行連接在距離和聯網方面是有限的,這就提出了一個相當復雜的挑戰。
這種情形是很常見的。事實上,隨著計算機軟件和硬件技術的進步,性能極佳的遺留系統與先進的數據采集 (DAQ)、可編程邏輯控制器(PLC)、工業計算機以及其它重要系統之間的聯通障礙正逐步增大。
串口技術所面臨的困難有:
1、連接遠程設備或網絡的局限性
2、潛在連接數量較低
3、對遠程設備的監視和控制更加困難
4、軟件和固件升級必須在本地進行
5、 不同類型網絡不可以相互通信
隨著新技術的發展,將任意數量或類型的串口設備連接到以太網已經變得便捷而廉價。人們使用以太網串口服務器建立連接,管理通信,并在世界范圍內傳輸數據。
二、串行通信歷史回顧
串口的應用始于1960, RS-232 的初始版本于1969 得到認證。其標準主要適用于通信設備如電話調制解調器,串行接口稱為COM 口。
目前串口通信的最大速率,RS-232 是20Kbps,RS-422/485 是300Mbps。就距離范圍來說,RS-232 通常為50 英尺,RS-422/485 為4000 英尺,當然還可以用中繼器進行擴展。一個串行局域網的最大設備數量為32 個,通過中繼器這個數值還可以更大,但最大不能超過所用設備的地址限制(通常為256) 。
多年以來,串行技術與連接設備都得到了很大的發展。串口設備仍有大量應用,設備電纜和軟件的大量庫存證明了這一點。毫無疑問,串行連接仍然是工商業及醫療應用中的廣泛標準。盡管如此,外接串口已經不是PC 上的標準配置,串口技術也不再是研究的主課題。原因是以太網串口服務器的出現很好地彌補了這種技術差距。
三、以太網局域網歷史
1969 年11 月美國國防部贊助了UCLA 和Stanford 兩地計算機的試連接。這是首次使用同一協議將不同操作系統的計算機實現有效連接。這是通過標準電話線來實現的,數據速率是50 Kbps。這是首個真正的網絡操作系統,是Internet 和以太網的原型。
隨著更多計算機的接入,其它類型的網絡也被開發出來并連接到一起。研究可以改進技術。1974 年,以太網的基本原理被提出;到1976 年,第一代以太網技術部署完成,當時的運行速率只有3 Mbps。
在90 年代,由于其卓越的速率,較低的成本,多功能性,可靠性以及其連接多個其它網絡系統和設備的能力,以太網成為所有局域網最常用的協議。
雖然以太網傳輸數據的速率在不斷提高,它們對傳輸中的數據的影響相對來說是較小的,因為這些串行數據的速率通常都是千比特而不是兆。
四、以太網串口服務器簡介
新近開發出的串口到以太網技術使得通過以太網連接串口設備成為可能。組成這一技術的線纜和軟硬件統稱為以太網串口服務器(或簡稱串口服務器)。
以下是使用以太網建立連接的一個簡單圖示:

使用串口服務器的主要優點有:
1. 升級訪問 – 遠距離連接串口設備
2. 節省成本 – 無需更改現有軟件與串口設備進行通信
3. 無縫通信 – 串口設備通過以太網的連接對設備和軟件來說都是透明的
4. 充分利用現有設備 – 用以太網啟動COM 端口
5. 保護功能性原始網絡 – 將串行網絡連成一個或多個局域網的子網
6. 節省人力 – 可遠程訪問串口設備
7. 節省時間 – 通過以太網可更快更簡單地更新串口設備軟件
五、串口到以太網:需要注意的問題
不是所有的橋接串口到以太網連接障礙的方法都有同樣的效果。以下是需要注意的事項:
1、硬件選項 – 串口數量、desktop、面板和DIN 軌安裝等都可自行選擇
2、支持RS-232、 RS-422 及RS-485
3、“信道通信”, 因此以太網對串口設備來說是不可視的
4、運行模式 – 虛擬COM 端口,TCP/IP 和UDP/IP.
5、多個TCP 客戶端連接
6、訪問串口服務器菜單設置,加上Telnet 和Console 模式配置服務器,可進行遠程升級、恢復系統默認及選擇串口設置等
7、網絡服務器,可通過任意WEB 瀏覽器管理
8、可通過任何一臺聯網PC 修正故障
9、軟件可容易地進入串口服務器進行固件、端口和硬件狀態的配置、更新及分析
10、TCP 連接中斷時自動重新連接
11、IP30 等級工業環境機殼
12、輕薄設計,可DIN 軌或面板安裝
13、寬溫
14、支持PC 虛擬COM 口
15、兼容Modbus TCP/IP
六、應用案例
串口服務器應用沒有什么明顯的限制,但在某些領域是很常用的。最常用的有照相機和照明
控制, 樓宇安防,交通管理系統,零售及電子收款機設備等。
工業設備,如PLC、驅動器、發動機控制及過程分析儀都要用到串口設備。通過陸線通信、
蜂窩技術和衛星通信來訪問串口設備也是可能的。
簡而言之,串口服務器事實上顯示了其寬泛的選擇性與可能性,使工業環境更容易地擴展、
更新以及重構。
七、經濟優勢
以太網提升訪問串口和網絡的能力使得其既可以節省成本,又可以改善功能性。
對中西部生產公司來說,串口服務器可以限制冗余,容易地橋接所需距離,并進行集中化操
作。這些節省了大量的時間和成本。
以下幾個實例有力地說明了串口服務器在工業領域的經濟效益:
1、一個煤礦需要優化對礦井狀態和設備的監控。通過現有的串口設備,串口服務器可以輕而易舉地將控制信息發送到指定位置。
2、在科羅拉多州的雪坡上,通過將現行以太網電纜兩端各置一臺串口服務器,滑雪勝地就可以通過串口信道與每個雪橇的RS-485 端口實現集中通信。這就節省了大量布置(或埋線)更多線纜的成本。
3、一加大型商業航空公司對其電腦終端機進行重組,但新的電腦沒有串口,不能連接到票證打印機。添加串口服務器很好地解決了這個問題,避免了更換成千上萬的打印機,節約了很可觀的成本。
八、小結
串口服務器為新技術所帶來的通信障礙提供了理想的解決方案。通過使用串口服務器可很好
地解決由于較長的數據傳輸距離、集中型的監控、全球性的遠程訪問、更高地安全性要求以
及更多的連接所帶來的一系列通信困難。
如果公司沒有必要地另置了串行設備和網絡,那他們簡直是在浪費。最簡單的事實就是, 給
串口設備添加以太網串口服務器是節約成本的最簡便方法,并可以通過不同方法提高效率并
增強可操作性。
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