基于串口服务器组网的自来水厂供水监控系统
概述 系统描述 解决方案 连接示意图 适用产品型号

RS-232串口以及RS-485总线由于使用简单,价格低廉,在工业现场控制领域得到了广泛的应用,但是RS-232串口只支持点对点的通信模式,而RS-485总线支持点对多点,一主多从的闭环通信模式,整个通信网络依赖于单台通信主机的缺陷,也就是说一旦通信主机(大多情况下是采用计算机作为主机,而计算机由于软硬件复杂,出现死机等问题的概率相对较高)出现问题,整个系统都会陷入瘫痪从而不能使用。工业以太网技术由于其开放性以及可扩展性在工业控制领域得到了广泛的应用,将原有的基于RS-232串口以及RS-485总线通信的工业现场控制系统升级为基于工业以太网通信已经成为趋势。

系统描述

自来水厂供水监控系统主要由变频器,PLC,智能仪表,水泵,传感器以及计算机监控软件组成,监控系统利用传感器采集水位,水压以及水泵的运行状态供计算机分析,计算机收集相关数据进行分析之后再利用变频器以及PLC控制水泵的运转,保证整个系统的稳定运行。由于原有的大多变频器,PLC只具备有RS-232/485串口,自来水厂供水监控系统大多是基于串口组网通信,前文所述,基于串口组网通信一旦计算机出现问题,其影响是全面性的,可能会导致整个系统的正常运转,采用串口服务器将原有的基于串口组网通信的监控系统改造成为基于工业以太网通信的监控系统,可以设置多机冗余热备份,保证单台计算机出现问题,并不会影响整个系统的正常运转。

解决方案

某自来水厂改造工程,原有的变频器,PLC都是采用RS-232串口或者RS-485串口与计算机通信,当RS-232串口设备较多的时候,则在现场放置计算机,并在计算机的PCI插槽上安装多用户卡用于扩展出多个RS-232串口与RS-232串口设备通信,上位机与相关设备采用星型拓扑结构。而基于RS-485串口的相关设备,则采用RS-485总线进行连接,在计算机附近通过485转换器将其转换为RS-232串口与计算机连接通信,RS-485总线采用手牵手的总线式拓扑结构(注:RS-485总线也可以利用485集线器将其改造为星型拓扑结构接线方式)。各个地方的计算机各自组成一个子系统,他们再通过以太网相互通信交换数据,共同组成供水监控系统。

监控系统不管是采用星型拓扑结构还是总线式拓扑结构,都存在一个问题,某个地方的单台计算机的子系统的正常运转完全依赖于该计算机且不能冗余热备份,不管是采用多用户卡的计算机还是通过485转换器连接的RS-485总线,只要该子系统的计算机出现问题,同时就会导致整个子系统的数据不能采集以及相关设备不能控制,就会导致监控系统的某个部分不能运转,由于其牵涉的部分较大可能会导致整个系统不能正常运转。还有就是由于RS-232/485串口通信距离有限,通信速率较低以及易受变频器,水泵等相关设备的干扰,可靠性较低,不能满足现代化供水的需要。

自来水厂采用深圳市鼎信鸿达科技有限公司的N-3000型串口服务器以及N-316型机架式串口服务器对供水系统进行改造,使其基于串口服务器组网并连接工业以太网采集数据和控制供水过程,很好的满足了自来水厂的信息化网络化要求。由于需要将工业以太网延伸至工业现场且要求具备冗余环网自愈功能,自来水厂采用带有光纤接口且支持环网的NIES-608-2F型工业以太网交换机来建设工业以太网。组网情况如下:

NIES-608-2F型工业以太网交换机的光纤接口组成光纤冗余环网,以太网接口与相关以太网设备连接,而N-316型机架式串口服务器以及N-3000型串口服务器作为工业以太网上的一个网络节点,N-316向下提供十六个RS-232串口,将其放置在RS-232设备相对集中的地方并与之连接,通过其将接收的串口数据流转换为基于TCP/IP协议的数据包,并通过其提供的以太网接口经由工业以太网传给指定的计算机,而N-3000向下提供一个RS-485串口与监控系统中的RS-485总线连接,由于其价格相对低廉,可以将原有比较大的RS-485总线划分为多个小的RS-485总线与多个N-3000连接,同样的,N-3000提供串口转以太网功能,实现RS-485串口数据与基于TCP/IP协议的以太网IP数据包的双向透明转换,将串口数据接入工业以太网传给指定的计算机。

综上所述,自来水厂将所有的串口设备全部网络化接入至以太网,计算机通过基于TCP/IP协议编程的监控软件对串口服务器进行管理,并通过其读取串口设备的数据参数以及向相应的串口设备发送控制指令,由于串口服务器能够同时支持多个TCP连接,且工业以太网采用的是冗余环网结构,监控系统设置两台计算机同时与其保持连接,一台作为主控主机接收数据以及发送控制指令,另外一台接收数据但是不发送控制指令作为冗余热备份主机,一旦主控主机或者其所在的线路出现问题,冗余热备份主机以及光纤冗余环网上的冗余备份链路立即启用,保证系统能够及时运行不出现中断情况。同时由于串口服务器采用无硬盘无风扇工业级设计方案,可靠运行时间长,故障率低,还有就是由于将较大的RS-485总线划分为多个小的RS-485总线,使得即使串口服务器故障,对整个系统的影响也仅仅只是局部的,不影响全局。

连接示意图
基于串口服务器组网的自来水厂供水监控系统
适用产品型号
N-3000型串口服务器 NIES-608-2F型工业以太网交换机
 
N-316型机架式串口服务器  

 

公司简介 产品索引 解决方案 技术通信 客户服务 下载中心 联系方式