会社のニュース Modbusゲートウェイの進化の種類と選択ガイド

産業用機器やセンサーを 膨大な量のデータを生成する 静かな伝達機として想像してくださいこのデータ が 制御 センター に 届く 効率 と 精度 は,通信 プロトコル に 大きく 依存 し て い ますModbusは,産業環境で広く採用されているプロトコルで,この重要な役割を担っています.しかし,従来のModbus RTUは,速度とスケーラビリティの限界に直面しています.ネットワークベースの Modbus TCP の開発を促すこのプロトコルの間のギャップを埋めるために Modbusゲートウェイが生まれましたこの記事では,基本的なプロトコルコンバーターから構成可能なゲートウェイまで4つの異なるタイプのModbusゲートウェイを調査し,それらの進化を強調します.エンジニアの実用的な選考基準.

Modbusゲートウェイは,Modbus TCP プロトコルを Modbus RTU/ASCII プロトコールに変換するデバイスである.産業自動化では,Modbus は機器やセンサーからのデータ取得に使用されている.しかしRS485ベースの従来のModbus RTU (またはASCII) プロトコルは,送信速度と拡張性が限られている. ネットワークの需要の増加に対応するために,イーサネットベースのModbus TCPが導入された.Modbusゲートウェイは,Modbus TCP と RTU/ASCII デバイス間のブリッジとして機能する.産業自動化システムにおいて重要な役割を果たしています.

Modbusゲートウェイの進化は,データ送信におけるより高い効率性と柔軟性に対する産業部門の追求を反映しています.ストレージゲートウェイ各タイプは特定の課題に対応しています.その強みや弱点を理解することで,エンジニアはアプリケーションに最適なソリューションを選択できます.

最古のModbusゲートウェイでは,基本的なデータ形式の変換が提供されていた.例えば,機能コード03を使用してアドレス00で1つのレジスタを読み取るModbus RTU (RS485端末) コマンドは:01 03 00 00 00 01 84 0aどこに84 0ACRC チェックサムである.対応する Modbus TCP コマンド (ネットワーク側) は:00 00 00 00 00 06 01 03 00 00 00 01単純なシリアルサーバーは"透明な送信"モードを使用して,同じデータを送信する (01 03 00 00 00 01 84 0ARTUからTCPへの変換を達成するために,CRCチェックサム (84 0A) とヘッダー (00 00 00 00 00 06) は削除しなければならない.

この基本的な改造は初期ニーズを満たしましたが,重大な欠点があります.

• 複数のホストのサポートなし:複数の Modbus TCP ホストが同時にゲートウェイにアクセスできない.ホスト A とホスト B が同時に送信するときにデータ衝突が発生し,RS485 バス通信が破損する.
• 応答障害:ホストAへの応答も ホストBに送られ データ汚染を引き起こします

基本的には時代遅れですが,単純なプロトコルコンバータを理解することはゲートウェイ開発の文脈を提供します.変換プロトコルとして"Modbus TCP to RTU"を選択し,先端オプションで"マルチホスト"と"RS485衝突防止"を無効にすると,このモードが有効になります..

マルチホスト Modbusゲートウェイは,単純な変換器の限界に対処する.ホスト A と B がゲートウェイに同時にアクセスすると,これらのゲートウェイは衝突を防ぐためにバス仲裁を実装する.さらに,ホストAへの応答はホストBに転送されず,干渉を排除します.

コミュニケーションのステップ

1. ゲートウェイはホストAからのクエリを受信するとバス利用可能性をチェックします. 怠惰の場合,リクエストはRS485バスに送られます. そうでなければ,待機します.
2. ゲートウェイはクエリホスト (Host A) を記録する.
3. RS485デバイスが応答すると,ゲートウェイは Modbus TCP 形式にデータを変換し,ホスト A にのみ転送します.

利点:

• 複数のホストを同時にアクセスできます
• バスの衝突や応答の干渉を防ぐ

欠点:

• 応答時間が遅いホストはRS485バスの遅延により,データのために50~100msを待たなければならない.
• 多くの宿主でタイムアウトリスク:遅い応答は大きなネットワークでタイムアウトの可能性を高めます

ZLAN5142のような初期のモデルは,多ホストモードにデフォルトで設定されている.新しいデバイス (例えば,ZLAN5143ファームウェア ≥1.565),このモードは,設定ツールで"RS485バス衝突待ち時間"を ≤2秒に設定することで有効にします..

ストレージゲートウェイは,データを事前取得およびキャッシングすることによって速度を最適化します.リアルタイムでデバイスをクエリするのではなく,頻繁にアクセスされるレジスタをローカルに保存し,応答時間を 1 〜 2 ms に短縮します.

主要な特徴:

• 自己学習手動設定なしで要求されたレジスタを自動的に記録します.
• 先制的な問い合わせ:定期的なアンケートにより,キャッシュされたデータを更新する レジスタが学習されます.

利点:

• キャッシュされたデータに対する ほぼ即時の応答です
• ゼロ設定操作

制限:

• 最初のクエリの遅延:最初のリクエストにはまだ RS485 バス アクセスが必要です
• デバイス互換性:攻撃的なアンケートによりいくつかの機器が圧倒される可能性があります. "RS485 無効時間"を調整することでこれを緩和します.
• 古いデータ:キャッシュされた値はミリ秒遅れている可能性があります.
• タイミングの問題:時間に敏感なアプリケーションで連続的な読み書き操作を妨害します

ストレージモードは,ZLAN5143のような現代のゲートウェイのデフォルトである.問題 2 〜 4 は,動作が遅いものの,マルチホストモードに戻ることで解決できる.

構成可能なゲートウェイ (例えば,ZLMBゲートウェイ) は,レジスタマップを事前に定義することで,最初のクエリのレイテンシーをなくします.ストレージゲートウェイとは異なり,手動設定が必要ですが,優れた効率を提供します.

利点:

• 初期要求を含むすべての問い合わせに迅速な対応です
• コマンド統合:異なるレジスタを隣接する TCP アドレスにマップし,単一のクエリデータ集積を可能にします.
• アドレスの再マッピング:分離式レジスタを論理ブロックに再編成します

欠点:

• 手動設定が必要で,ストレージゲートウェイはシンプルな展開に好ましい.
• 古いデータや時間制限などのストレージ関連の問題を継承します

構成可能なモードをサポートするモデル (例えば,ZLAN5143 固件 ≥1.579, ZLAN7144 固有ソフトウェア ≥1.491) は,レジスタマッピングを定義するために専用の設定ツールを使用します.

構成可能なゲートウェイは最高効率を提供するが,設定が必要である.ストレージゲートウェイは速度とシンプルさのバランスを提供するが,マルチホストモードは互換性のないデバイスのバックアップである.単純なプロトコルコンバータは衝突リスクのためにめったに使用されません.