Plnohodnotný ethernetový modem

Plnohodnotný ethernetový modem

(firemní článek FCC Průmyslové systémy)

Převodníky sériových rozhraní na Ethernet se využívají jako jednoduchá cesta, pomocí níž lze připojit běžná zařízení se sériovým rozhraním do sítě průmyslového Ethernetu, nebo pro připojení vzdálených zařízení, např. PLC prostřednictvím intranetové nebo internetové sítě.

Firma FCC Průmyslové systémy dodává již druhým rokem převodník Advantech ADAM-4570, vyráběný firmou Westermo Teleindustri, který se osvědčil již v mnoha aplikacích. Jeho největším omezením však je, že jej nelze použít k propojení dvou libovolných zařízení. Na jedné straně vždy musí být PC s instalovaným operačním systémem Windows NT/2000 a speciálním driverem (ovládačem), který vytváří virtuální sériové rozhraní. Dalším omezením je skutečnost, že je primárně určen pro přenos protokolu ASCII (American Standard Code for Information Interchange – americký standardizovaný kód pro výměnu informací) typu ADAM, a proto při přenosu jiných protokolů mohou nastat potíže.

Nyní uvádí firma na trh zcela plnohodnotný „ethernetový modem“ ED-10, kterým lze spojit v podstatě libovolná zařízení disponující sériovým rozhraním. Z  obr. 1 a obr. 2 jsou vidět široké možnosti jeho použití.

Nejjednodušší aplikací je propojení dvou přístrojů se sériovým rozhraním, které ukazuje obr. 1. K propojení je možné použít:

• „křížený“ ethernetový kabel pro krátkou vzdálenost,
• místní síť Ethernet LAN,
• intranet,
• internet (pokud je zajištěn odpovídající překlad IP adres).

Z obr. 2 jsou zřejmé další možnosti použití ED-10. Lze jím připojit vzdálený segment sítě nebo vzdálenou stanici, opět prostřednictvím sítě Ethernet LAN, intranetu nebo internetu. Výhodou je, že k převodníku se lze připojit přes rozhraní RS-232 a RS-422 i přes poloduplexní rozhraní RS-485. Ušetří se převodníky rozhraní a síť se zjednoduší.

V čem se ED-10 liší od jiných převodníků sériových rozhraní na Ethernet?

Jeho přednosti vyniknou při uvědomění si dvou základních překážek, na které naráží přenos sériových protokolů prostřednictvím internetových technologií:

1. Převodník balí pakety TCP/IP (Transmission Control Protokol – protokol poskytující bezchybné spojení mezi dvěma kooperujícími programy/Internet Protokol – síťový protokol) podle jiných pravidel než přenášený protokol. Výsledkem je, že koncové zařízení detekuje přijatý paket jako neúplný nebo poškozený.

2. Nedefinovatelná zpoždění paketů v síti Intranet nebo Internet způsobuje, že koncová zařízení hlásí výpadek spojení, neboť většina sériových protokolů pro detekci selhání komunikace používá metodu „timeout“ (vypršení času).

Jak se s těmito překážkami vypořádá ED-10?

Nedefinovatelné zpoždění v síti je neodstranitelnou vlastností nespojované komunikační sítě, která je základem všech internetových technologií. Lze je však různými způsoby snižovat. Jedním z nich je volba vhodného protokolu. Modem ED-10 nepoužívá k přenosu dat obvyklý protokol TCP/IP, ale protokol UDP (User Datagram Protocol). Ten nenavazuje spojení a nepotvrzuje jednotlivé pakety. Oprávněně se předpokládá, že jde o převodník určený k přenosu sériových protokolů vyššího typu, které tyto služby již zajišťují samy o sobě. Tak se podstatně zkrátí doba přenosu paketu a případná zpoždění se dostanou do rozsahu akceptovatelného nastavením „timeoutů“ na přijímací straně.

Kompatibilitu telegramů přenášeného sériového protokolu s pakety UDP řeší modem ED-10 uplatněním zásady, že je- -li to možné, balí se jeden telegram do jednoho paketu UDP. Sice to omezuje délku přenášeného telegramu na 256 znaků, ale podstatným způsobem se zvyšuje spolehlivost přenosu. Konfigurační program ED-10 poskytuje několik účinných nástrojů k nastavení pravidel pro vytvoření paketu UDP. Tato pravidla přitom vycházejí z vlastností obvyklých sériových protokolů.

Z příchozího toku dat lze vytvořit paket UDP v okamžiku:

• když je detekován zvolený znak; tato možnost je výhodná pro přenos protokolů, pro které je charakteristický ukončovací znak telegramu. Například v protokolech ASCII to obvykle bývá CR/LF (carriage return/line fied), v binárních protokolech některý z řídicích znaků, např. EOF (end-of-file). Po přijetí tohoto znaku jsou všechna předchozí data zabalena do jednoho paketu UDP a odeslána. Navíc lze zvolit, zda bude ukončovací znak k  paketu UDP přibalen, nepřibalen, či nahrazen jiným;

• je-li mezi příchozími znaky časová prodleva delší, než je nastaveno; některé sériové protokoly, např. ty, které jsou odvozeny z principů Profibusu, používají jako oddělovače telegramů časové prodlevy. Je-li přerušen tok dat na sériovém portu na dobu delší, než je nastaveno, zabalí ED-10 všechny předchozí znaky do paketu UDP a odešle je;

• když je dosaženo nastaveného počtu znaků; tato možnost je využitelná spíše tam, kde mají připojená zařízení omezenu kapacitu vstupního „bufferu“ (vyrovnávací paměť). Kromě prostého balení lze nastavit i některé podmínky fragmentace paketů UDP.

Zmíněné podmínky lze kombinovat a nastavit tak pravidla vyhovující i komunikaci s velmi speciálním zařízením.

V ceně ED-10 je komfortní konfigurační program, který umožňuje nastavit parametry modemu při připojení k lokálnímu konfiguračnímu rozhraní RS-232. Další možností je dálková komunikace s využitím klientu Telnet.

Modem ED-10 lze také použít v aplikacích jako na obr. 1, nutný speciální driver (ovládač) je však třeba vytvořit vlastními silami. K dispozici je však zdrojový text příkladu driveru v jazyce C.

Během téměř šesti let, po které prodáváme výrobky firmy Westermo Teleindustri, jsme se již několikrát přesvědčili o tom, že se tento výrobce nesnaží být na trhu za každou cenu první s „horkou“ technickou novinkou. Je-li však nový výrobek již uvolněn do distribuce, lze se naprosto spolehnout, že má promyšlenou technickou koncepci, vysokou úroveň konstrukce i zpracování a již je zbaven „dětských nemocí“. Jsme přesvědčeni, že nejinak tomu bude i v případě ED-10.

FCC Průmyslové systémy s. r. o.
info@fccps.cz
www.fccps.cz

400 11 Ústí nad Labem, SNP 8, tel.: (047) 277 41 73, fax: (047) 277 21 15
603 00 Brno, Vinařská 1a, tel.: (05) 43 21 56 54, fax: (05) 43 21 56 55
182 00 Praha 8, U Slovanky 3, tel.: (02) 66 05 20 98, fax: (02) 68 80 819