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日志

工业通讯中常见设备概念解释

董维康_MES专家  发布于:2013-09-16

接口转换器,串口服务器,通讯管理机,协议网关,数据采集网关、连接设备、交换机、 … 这些概念在工业通讯中经常听到,但经常搞得人是云里雾里,混沌不清 ?2183【中国自动化网社区】a303e5【http://sns.ca800.com】a09b


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如希望了解这些产品他们的区别,需要从这些通讯产品的原理有所了解。

首先,让我们从针对所有数据通讯的基本模型- OSI 模型开始。 
通讯的基本原理是使用 OSI 模型的不同层作为子集。第一层表示最底层,也就是物理通讯线路的电气信号。OSI模型的第 7 层是用户层,在这一层两种设备才能交换和理解相互之间的数据。一个简单的例子是我们不仅需要听到其他人讲话,还要理解对方的语言,这就相当于理解 “ 数据 ” 的含义。使用相同的第 7 层协议的设备,就像说一种语言一样能够自由地交换和理解数据。
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基于OSI模型的通讯原理如下图:103f937【中国自动化网社区】d994ca【http://sns.ca800.com】32e

工业通讯中常见设备概念解释 
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基本的 RS-232 接口仅仅定义了第一层,能够确保两个 RS-232 设备之间进行电气连接而不会造成电气冲突。但是要在两个设备之间进行通讯和数据解释,则需要两个设备都使用相同的应用层协议,来定义通讯规则和数据格式。 

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1. 接口转换器和中继器 
接口转换器(也就是我们常说的 RS-232 <-> RS-485 转换器等)工作在 OSI 模型的第 1 层和第 2 层。它们做的是将电气信号从一个物理媒体转移到另一个物理媒体。

接口转换器在工业场合种十分有用,可从一种物理媒体转发至另一种,但仅仅是信号的转发,而不进行任何应用层的附加功能。 

当信号通过很长的电缆进行传输的时候,就会减弱和畸变,我们称之为衰减。如果电缆长到一定程度,衰减最终会导致信号无法识别。中继器就是用来使衰减的信号增大并传得更远。它工作在 OSI 物理层来重新生成通讯信号并将其重发到其它网段。 

中继器主要用于延长网络上节点之间的通讯距离。中继器将减弱的信号从一个段获取并进行重新生成,然后转送到下一个段。中继器既不翻译也不过滤任何信息。只有两个段使用相同的访问方法的时候才能使用中继器。 


2. 串口服务器
串口服务器工作在 OSI 模型的 1-4 层。它进行连接建立、重发和错误处理等。数据可以方便地通过网桥进行交换,但是是以匿名数据块进行发送的。第 4 层本身没有数据处理机制。
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对于以太网,串口服务器非常多地用于将串行网络,例如 RS-232 桥接到以太网。串口服务器具有完整的TCP/IP 协议栈,在它的串口侧,串口数据封装在 TCP/IP 帧中,然后通过以太网传送。这听上去有些像接口转换器,但串口服务器进行了更复杂的时序和协议处理。 

如果串口服务器于基于 PC 的系统通讯, PC 通常运行应用软件来从 TCP/IP 帧中提取数据。 PC 上的软件将创建一个虚拟的串口用于与设备通讯。这种方式不需要向原有的应用添加任何新功能,就可将数据在 PC 和设备之间进行透明传输,既便需要对软件和硬件进行改动,也非常少。大多数情况下,最终用户看不到直接的串行连接,它已被以太网上的虚拟端口所取代。
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使用这种方式,设备服务器可以实现将位于很远的 PC 通过以太网与串行设备交换数据。 
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3. 协议网关
协议网关工作在OSI模型的1~7层。这里需要注意的是,协议网关虽然工作到了第7层应用层,但在应用层上,只是将应用层的两种协议之间进行映射对接,而不是将应用层的协议中的数据进行解析,重新打包和格式转换,因此,协议网关适合于同类应用层协议内部之间的转换,如Modbus网关(实现ModbusRTU和ModbusTCP之间的完全转换)。
 

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4. 数据采集网关b7f47【中国自动化网社区】c16916【http://sns.ca800.com】1beef9

数据采集网关也工作在OSI模型的1~7层,数据采集网关可实现不同结构和协议的通讯之间的互联,它相对协议网关来说,不仅仅可以实现协议之间的转换,而且还能将协议中包含的数据进行完全的解析,重新打包和格式转换。它们可以实现在不同网络之间进行重新打包和格式转换,因此一种网络能够理解其它网络的应用数据。b7f47【中国自动化网社区】c16916【http://sns.ca800.com】1beef9


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数据采集网关将信息重新打包以符合目的系统的需要。数据采集网关能够修改报文的格式因此可以符合接收端的应用程序。网络通常用来连接两个不可能使用相同通讯协议和数据格式的系统。b7f47【中国自动化网社区】c16916【http://sns.ca800.com】1beef9


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数据采集网关集成了 OSI 模型 1 至 7 层的全部内容。这就实现了真正意义上两个网络之间的数据翻译和处理,并达到了真正联接两个网络的目的。
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来自为知笔记(Wiz)

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