Các chế độ hoạt động của cổng COM trong bộ chuyển đổi RS-232/422/485 sang EthernetCác chế độ hoạt động của cổng COM trong bộ chuyển đổi RS-232/422/485 sang Ethernet
Khái quát về bộ chuyển đổi serial RS-232/422/485 sang Ethernet
Các sản phẩm chuyển đổi từ serial RS-232/422/485 sang Ethernet mã NPort cho phép những thiết bị RS-232/422/485 truyền thống có khả năng kết nối mạng, trong đó NPort là một máy tính nhỏ được trang bị một CPU, hệ điều hành thời gian thực, các giao thức truyền thông TCP/IP, có thể chuyển đổi dữ liệu giữa hai định dạng Serial và Ethernet. Chính vì vậy, máy tính của người dùng có thể truy cập, quản lý và cấu hình điều khiển các thiết bị thông qua Ethernet từ bất kỳ nơi đâu. Các mạng SCADA và hệ thống thu thập dữ liệu truyền thống dựa vào cổng Serial (RS-232/422/485) để tập hợp dữ liệu từ rất nhiều các loại thiết bị khác nhau. Thiết bị NPort hoạt động ở chế độ network cộng thêm một cổng truyền thông RS-232/422/485, chính vì vậy các hệ thống SCADA và thu thập dữ liệu sẽ có khả năng truy cập tới tất cả các thiết bị kết nối trong một mạng TCP/UDP, bất kể thiết bị đang được sử dụng tại khu vực gần xung quanh hoặc hiện trường ở xa. Sản phẩm chuyển đổi từ serial RS-232/422/485 sang Ethernet Nport là một thiết bị mạng dựa trên một IP ngoài, nên nó có thể cho phép mở rộng số cổng Serial theo yêu cầu của máy chủ. Chỉ cần máy chủ hỗ trợ giao thức TCP/IP, bạn sẽ không bị giới hạn bởi số lượng của các đường Bus máy chủ (như ISA hoặc PCI), hoặc thiếu driver cho các hệ điều hành khác nhau. Ngoài việc cung cấp các socket truy cập, bộ chuyển đổi từ serial sang Ethernet Nport còn kèm một Driver Real COM/TTY để có thể đảm bảo truyền tất cả các tín hiệu serial nguyên vẹn. Điều này còn có nghĩa là những phần mềm hỗ trợ COM/TTY đang tồn tại trên hệ thống có thể được tận dụng mà không cần phải đầu tư, bổ sung thêm phần mềm nào khác. Ba chế độ socket khác nhau: TCP server, TCP client, và UDP Server/Client. Điểm khác biệt chính giữa các giao thức TCP và UDP là: TCP đảm bảo truyền dữ liệu tin cậy bằng việc yêu cầu bên nhận gửi lại xác nhận cho bên gửi; UDP không yêu cầu kiểu xác nhận này, do đó tốc độ gửi tin nhanh hơn, ngoài ra UDP còn cho phép gửi bản tin dữ liệu quảng bá đến một nhóm các địa chỉ IP. (UDP là một giao thức không định hướng, truyền dữ liệu trực tiếp không cần xác định trước kết nối, không kiểm soát lỗi khi truyền) 
Lựa chọn chế độ hoạt động cho bộ chuyển đổi RS-232/422/485 sang Ethernet
Chế độ Real COM Bộ chuyển đổi RS-232/422/485 sang Ethernet Nport có thể làm việc trên hệ điều hành Window nhờ vào Driver COM, và cũng hoạt động được trên hệ điều hành Linux nhờ vào Driver TTY. Các Driver thiết lập một kết nối thông suốt giữa máy chủ và các thiết bị Serial bằng việc mapping (ánh xạ) địa chỉ cổng Serial của Nport tới cổng COM/TTY trên máy tính chủ (host). Chế độ hoạt động này hỗ trợ tới 4 kết nối đồng thời, vì thế nhiều máy chủ có thể lấy dữ liệu từ một thiết bị serial ở cùng một thời điểm. 
Điểm quan trọng là chế độ Real COM cho phép người dùng tiếp tục sử dụng các phần mềm được lập trình riêng cho giao tiếp serial (RS-232/422/485). Driver có nhiệm vụ chặn/giữ các dữ liệu đã gửi tới cổng COM của host, đóng gói chúng thành một gói tin TCP/IP, sau đó chuyển chúng qua Card Ethernet của máy chủ. Ở đầu kia của kết nối, Nport nhận bản tin gửi qua Ethernet, bóc tách gói tin TCP/IP sau đó gửi tới thiết bị serial phù hợp đang được kết nối tới cổng serial của Nport Chú ý Chế độ Real COM cho phép một vài máy chủ có thể truy cập, điều khiển tới cùng 1 thiết bị Nport. Driver đi kèm bộ chuyển đổi serial sang Ethernet NPort điều khiển điều kiện truy cập từ máy chủ tới thiết bị serial bằng việc kiểm tra địa chỉ IP của máy chủ. Cài đặt một danh sách các địa chỉ IP có thể truy nhập nếu ứng dụng yêu cầu địa chỉ IP hợp lệ. Chế độ RFC2217 Chế độ RFC2217 được tích hợp trong các Dòng NPort 5000A, NPort 5000AI-M12, NPort IA5000A, Nport 5600, và NPort 5600-8-DT/DTL . Chế độ RFC 2217 tương tự như chế độ Real COM, sử dụng driver để thiết lập một kết nối giữa máy chủ với thiết bị serial bằng việc mapping cổng serial trên thiết bị Nport tới cổng COM trên máy chủ. RFC2217 xác định cách thức điều khiển cổng COM dựa trên giao thức Telnet. Driver hỗ trợ RFC2217 hiện có rất nhiều trên Internet và có thể được sử dụng để thiết lập cổng COM ảo mapping tới cổng serial trên thiết bị Nport. Chế độ TCP Server Trong chế độ TCP Server, Nport cung cấp một địa chỉ IP duy nhất: địa chỉ cổng trên mạng TCP/IP. Nport sẽ chờ một kết nối từ máy chủ, cho phép máy chủ thiết lập kết nối và lấy dữ liệu từ thiết bị serial. Chế độ hoạt động này cũng hỗ trợ tới 4 kết nối đồng thời, nhằm mục đích nhiều máy chủ có thể lấy dữ liệu từ một thiết bị serial ở cùng một thời điểm. Quá trình truyền dữ liệu được minh họa như hình vẽ:- Máy chủ yêu cầu một kết nối với Nport được cấu hình trong chế độ TCP Server
- Một kết nối được thiết lập, dữ liệu có thể được truyền theo cả hai hướng – từ máy chủ tới Nport và từ Nport tới máy chủ.
Chế độ TCP Client Trong chế độ TCP Client, khi có dữ liệu serial đến, Nport sẽ chủ động thiết lập một kết nối TCP tới một máy chủ định sẵn, để tiến hành truyền dữ liệu. Sau khi dữ liệu đã truyền xong, Nport có thể tự động ngắt kết nối với máy chủ nhờ vào cài đặt TCP alive check time hoặc Inactivity time. Hình vẽ dưới đây minh họa các quá trình truyền dữ liệu:- Nport đã được cấu hình chế độ TCP Client và gửi yêu cầu kết nối tới máy chủ
- Một kết nối được thiết lập, dữ liệu có thể được truyền theo cả hai hướng- từ máy chủ tới Nport và ngược lại
Chế độ UDP So với việc truyền thông theo chế độ TCP, thì UDP nhanh hơn và hiệu quả hơn. Trong chế độ UDP, có thể gửi dữ liệu quảng bá từ thiết bị serial tới nhiều máy chủ và các thiết bị serial cũng có thể nhận dữ liệu từ nhiều máy chủ, chế độ UDP rất thích hợp cho các ứng dụng hiển thị tin nhắn. 
Chế độ kết nối theo cặp Trong chế độ này một cặp hai Nport được kết nối với nhau, thường được sử dụng để loại bỏ giới hạn 15m khoảng cách truyền trong giao tiếp qua RS-232. Cơ chế như sau: Qua cổng RS-232, Nport được kết nối tới cổng COM của máy tính hoặc các loại thiết bị cầm tay PDA. Các thiết bị serial cũng sẽ kết nối với một bộ chuyển đổi RS-232/422/485 sang ethernet Nport khác cũng qua cổng RS-232. Giữa hai Nport đó được kết nối bằng cáp Ethernet (cáp chéo). Cả hai phải trong cùng một mạng LAN hoặc với những thiết lập nâng cao, chúng có thể giao tiếp với nhau thông qua mạng WAN (ví dụ như qua một hoặc nhiều Router). Chế độ kết nối theo cặp có thể truyền cả dữ liệu và tín hiệu điều khiển modem (tuy nhiên nó không thể truyền tín hiệu DCD- Data Carrier Detect) giữa hai thiết bị Nport. Chế độ Ethernet Modem Chế độ Ethernet Modem được tích hợp trong các Dòng NPort IA5000/IA5000A, NPort 5000A, Nport 5000AI-M12 và NPort 5100 series. Chế độ Modem Ethernet được thiết kế để sử dụng trọng hệ thống cũ không hỗ trợ TCP/IP Ethernet như MS-DOS. Bằng cách kết nối các cổng serial của Nport tới cổng serial của máy tính chạy hệ điều hành MS-DOS là có thể tận dụng phần mềm hiện hữu để truyền dữ liệu qua Ethernet thay vì qua modem như thiết kế ban đầu. Chế độ Reverse Telnet Chức năng quản lý cấu hình được sử dụng rất phổ biến bằng việc sử dụng các cổng Console/ AUX hoặc các cổng COM của Router, Switch và UPS. Rtelnet làm việc như chế độ RAW, trong đó chỉ một cổng TCP được lắng nghe sau khi khởi động. Hệ thống sau đó sẽ đợi một máy chủ trong mạng thiết lập kết nối. Điểm khác biệt là chế độ RAW không cung cấp các chức năng chuyển đổi như Telnet. Nếu các thiết bị đã kết nối cần sử dụng chức năng chuyển đổi CR/LF (Carriage Return/Line Feed-ký tự kết thúc frame dữ liệu truyền thông) khi điều khiển thì người dùng cần phải chọn chế độ Rtelnet. 
Chế độ ngưng Khi một cổng nào đó được cài đặt ở chế độ Disabled, cổng đó sẽ ngưng hoạt động.
Các chế độ hoạt động của cổng COM trong bộ chuyển đổi RS-232/422/485 sang Ethernet
Khái quát về bộ chuyển đổi serial RS-232/422/485 sang Ethernet
Các sản phẩm chuyển đổi từ serial RS-232/422/485 sang Ethernet mã NPort cho phép những thiết bị RS-232/422/485 truyền thống có khả năng kết nối mạng, trong đó NPort là một máy tính nhỏ được trang bị một CPU, hệ điều hành thời gian thực, các giao thức truyền thông TCP/IP, có thể chuyển đổi dữ liệu giữa hai định dạng Serial và Ethernet. Chính vì vậy, máy tính của người dùng có thể truy cập, quản lý và cấu hình điều khiển các thiết bị thông qua Ethernet từ bất kỳ nơi đâu. Các mạng SCADA và hệ thống thu thập dữ liệu truyền thống dựa vào cổng Serial (RS-232/422/485) để tập hợp dữ liệu từ rất nhiều các loại thiết bị khác nhau. Thiết bị NPort hoạt động ở chế độ network cộng thêm một cổng truyền thông RS-232/422/485, chính vì vậy các hệ thống SCADA và thu thập dữ liệu sẽ có khả năng truy cập tới tất cả các thiết bị kết nối trong một mạng TCP/UDP, bất kể thiết bị đang được sử dụng tại khu vực gần xung quanh hoặc hiện trường ở xa. Sản phẩm chuyển đổi từ serial RS-232/422/485 sang Ethernet Nport là một thiết bị mạng dựa trên một IP ngoài, nên nó có thể cho phép mở rộng số cổng Serial theo yêu cầu của máy chủ. Chỉ cần máy chủ hỗ trợ giao thức TCP/IP, bạn sẽ không bị giới hạn bởi số lượng của các đường Bus máy chủ (như ISA hoặc PCI), hoặc thiếu driver cho các hệ điều hành khác nhau. Ngoài việc cung cấp các socket truy cập, bộ chuyển đổi từ serial sang Ethernet Nport còn kèm một Driver Real COM/TTY để có thể đảm bảo truyền tất cả các tín hiệu serial nguyên vẹn. Điều này còn có nghĩa là những phần mềm hỗ trợ COM/TTY đang tồn tại trên hệ thống có thể được tận dụng mà không cần phải đầu tư, bổ sung thêm phần mềm nào khác. Ba chế độ socket khác nhau: TCP server, TCP client, và UDP Server/Client. Điểm khác biệt chính giữa các giao thức TCP và UDP là: TCP đảm bảo truyền dữ liệu tin cậy bằng việc yêu cầu bên nhận gửi lại xác nhận cho bên gửi; UDP không yêu cầu kiểu xác nhận này, do đó tốc độ gửi tin nhanh hơn, ngoài ra UDP còn cho phép gửi bản tin dữ liệu quảng bá đến một nhóm các địa chỉ IP. (UDP là một giao thức không định hướng, truyền dữ liệu trực tiếp không cần xác định trước kết nối, không kiểm soát lỗi khi truyền) Lựa chọn chế độ hoạt động cho bộ chuyển đổi RS-232/422/485 sang Ethernet
Điểm quan trọng là chế độ Real COM cho phép người dùng tiếp tục sử dụng các phần mềm được lập trình riêng cho giao tiếp serial (RS-232/422/485). Driver có nhiệm vụ chặn/giữ các dữ liệu đã gửi tới cổng COM của host, đóng gói chúng thành một gói tin TCP/IP, sau đó chuyển chúng qua Card Ethernet của máy chủ. Ở đầu kia của kết nối, Nport nhận bản tin gửi qua Ethernet, bóc tách gói tin TCP/IP sau đó gửi tới thiết bị serial phù hợp đang được kết nối tới cổng serial của Nport Chú ý Chế độ Real COM cho phép một vài máy chủ có thể truy cập, điều khiển tới cùng 1 thiết bị Nport. Driver đi kèm bộ chuyển đổi serial sang Ethernet NPort điều khiển điều kiện truy cập từ máy chủ tới thiết bị serial bằng việc kiểm tra địa chỉ IP của máy chủ. Cài đặt một danh sách các địa chỉ IP có thể truy nhập nếu ứng dụng yêu cầu địa chỉ IP hợp lệ. Chế độ RFC2217 Chế độ RFC2217 được tích hợp trong các Dòng NPort 5000A, NPort 5000AI-M12, NPort IA5000A, Nport 5600, và NPort 5600-8-DT/DTL . Chế độ RFC 2217 tương tự như chế độ Real COM, sử dụng driver để thiết lập một kết nối giữa máy chủ với thiết bị serial bằng việc mapping cổng serial trên thiết bị Nport tới cổng COM trên máy chủ. RFC2217 xác định cách thức điều khiển cổng COM dựa trên giao thức Telnet. Driver hỗ trợ RFC2217 hiện có rất nhiều trên Internet và có thể được sử dụng để thiết lập cổng COM ảo mapping tới cổng serial trên thiết bị Nport. Chế độ TCP Server Trong chế độ TCP Server, Nport cung cấp một địa chỉ IP duy nhất: địa chỉ cổng trên mạng TCP/IP. Nport sẽ chờ một kết nối từ máy chủ, cho phép máy chủ thiết lập kết nối và lấy dữ liệu từ thiết bị serial. Chế độ hoạt động này cũng hỗ trợ tới 4 kết nối đồng thời, nhằm mục đích nhiều máy chủ có thể lấy dữ liệu từ một thiết bị serial ở cùng một thời điểm. Quá trình truyền dữ liệu được minh họa như hình vẽ:- Máy chủ yêu cầu một kết nối với Nport được cấu hình trong chế độ TCP Server
- Một kết nối được thiết lập, dữ liệu có thể được truyền theo cả hai hướng – từ máy chủ tới Nport và từ Nport tới máy chủ.
Chế độ TCP Client Trong chế độ TCP Client, khi có dữ liệu serial đến, Nport sẽ chủ động thiết lập một kết nối TCP tới một máy chủ định sẵn, để tiến hành truyền dữ liệu. Sau khi dữ liệu đã truyền xong, Nport có thể tự động ngắt kết nối với máy chủ nhờ vào cài đặt TCP alive check time hoặc Inactivity time. Hình vẽ dưới đây minh họa các quá trình truyền dữ liệu:- Nport đã được cấu hình chế độ TCP Client và gửi yêu cầu kết nối tới máy chủ
- Một kết nối được thiết lập, dữ liệu có thể được truyền theo cả hai hướng- từ máy chủ tới Nport và ngược lại
Chế độ UDP So với việc truyền thông theo chế độ TCP, thì UDP nhanh hơn và hiệu quả hơn. Trong chế độ UDP, có thể gửi dữ liệu quảng bá từ thiết bị serial tới nhiều máy chủ và các thiết bị serial cũng có thể nhận dữ liệu từ nhiều máy chủ, chế độ UDP rất thích hợp cho các ứng dụng hiển thị tin nhắn. Chế độ kết nối theo cặp Trong chế độ này một cặp hai Nport được kết nối với nhau, thường được sử dụng để loại bỏ giới hạn 15m khoảng cách truyền trong giao tiếp qua RS-232. Cơ chế như sau: Qua cổng RS-232, Nport được kết nối tới cổng COM của máy tính hoặc các loại thiết bị cầm tay PDA. Các thiết bị serial cũng sẽ kết nối với một bộ chuyển đổi RS-232/422/485 sang ethernet Nport khác cũng qua cổng RS-232. Giữa hai Nport đó được kết nối bằng cáp Ethernet (cáp chéo). Cả hai phải trong cùng một mạng LAN hoặc với những thiết lập nâng cao, chúng có thể giao tiếp với nhau thông qua mạng WAN (ví dụ như qua một hoặc nhiều Router). Chế độ kết nối theo cặp có thể truyền cả dữ liệu và tín hiệu điều khiển modem (tuy nhiên nó không thể truyền tín hiệu DCD- Data Carrier Detect) giữa hai thiết bị Nport. Chế độ Ethernet Modem Chế độ Ethernet Modem được tích hợp trong các Dòng NPort IA5000/IA5000A, NPort 5000A, Nport 5000AI-M12 và NPort 5100 series. Chế độ Modem Ethernet được thiết kế để sử dụng trọng hệ thống cũ không hỗ trợ TCP/IP Ethernet như MS-DOS. Bằng cách kết nối các cổng serial của Nport tới cổng serial của máy tính chạy hệ điều hành MS-DOS là có thể tận dụng phần mềm hiện hữu để truyền dữ liệu qua Ethernet thay vì qua modem như thiết kế ban đầu. Chế độ Reverse Telnet Chức năng quản lý cấu hình được sử dụng rất phổ biến bằng việc sử dụng các cổng Console/ AUX hoặc các cổng COM của Router, Switch và UPS. Rtelnet làm việc như chế độ RAW, trong đó chỉ một cổng TCP được lắng nghe sau khi khởi động. Hệ thống sau đó sẽ đợi một máy chủ trong mạng thiết lập kết nối. Điểm khác biệt là chế độ RAW không cung cấp các chức năng chuyển đổi như Telnet. Nếu các thiết bị đã kết nối cần sử dụng chức năng chuyển đổi CR/LF (Carriage Return/Line Feed-ký tự kết thúc frame dữ liệu truyền thông) khi điều khiển thì người dùng cần phải chọn chế độ Rtelnet. Chế độ ngưng Khi một cổng nào đó được cài đặt ở chế độ Disabled, cổng đó sẽ ngưng hoạt động.Các chế độ hoạt động của cổng COM trong bộ chuyển đổi RS-232/422/485 sang Ethernet
Đảm bảo tính ổn định và tin cậy của hạ tầng mạng Serial – to – EthernetĐảm bảo tính ổn định và tin cậy của hạ tầng mạng Serial – to – Ethernet
Truyền thông serial dựa trên chuẩn RS-232, RS-422, RS-485 thường được sử dụng trong lĩnh vực tự động hóa công nghiệp để kết nối và điều khiển hàng loạt các thiết bị truyền thông serial, từ những chiếc máy đọc mã vạch đơn giản cho đến các máy móc phức tạp được điều khiển bằng máy tính (Computer Numerical Control – CNC). Tuy nhiên, do giới hạn về khoảng cách truyền, khả năng truy cập, khối lượng dữ liệu truyền tại một thời điểm và tốc độ truyền dữ liệu dẫn đến yêu cầu về tính linh hoạt phải cao hơn.
Từ đầu những năm 1990, mạng Ethernet đã trở nên ngày càng phổ biến trên thị trường truyền thông công nghiệp bởi tốc độ truyền nhanh chóng, khả năng bảo mật và tính linh hoạt. Điều này đã làm xuất hiện yêu cầu chuyển đổi giao thức serial sang Ethernet TCP/IP và các thiết bị serial device servers đã được phát triển để giải quyết vấn đề này. Serial device servers cho phép người dùng tận dụng được tất cả các thiết bị serial hiện hữu mà vẫn kết nối trực tiếp được vào mạng Ethernet.
Một trong những yêu cầu quan trọng nhất đối với công nghệ chuyển đổi từ serial sang Ethernet (chuyển đổi từ RS -232/422/485 sang Ethernet) đó là việc truyền dữ liệu ổn định và đáng tin cậy giữa các nút mạng. Do tính chất quan trọng của một hệ thống mạng công nghiệp nênchỉ một sai sót nhỏ trong truyền dữ liệu cũng có thể gây ra những thiệt hại về chi phí và thời gian. Trong bài viết này, Moxa nhấn mạnh 3 tính chất cần thiết để đảm bảo sự kết nối ổn định trong hạ tầng mạng serial-to-Ethernet: (1) sự ổn định của máy chủ, (2) sự ổn định của hệ thống mạng, (3) sự ổn định của thiết bị.
Sự ổn định của máy chủ
Trong hạ tầng mạng serial-to-Ethernet, máy chủ là một máy tính có chức năng giám sát và điều khiển các thiết bị serial tạo thành một cấu trúc. Máy chủ giao tiếp với serial device server thông qua Ethernet và serial device server giao tiếp với các thiết bị serial được nối trực tiếp với serial device server. Các máy chủ (ví dụ máy tính) có thể bị hỏng bởi hoạt động không ổn định của phần cứng hoặc phần mềm, để giảm thiểu khả năng này thì điều quan trọng là phải bổ sung một hay nhiều máy chủ dự phòng như là một phần của hệ thống.
Một phương pháp đơn giản là sử dụng một máy chủ dự phòng, gọi là máy chủ B. Nhiệm vụ của máy này là cung cấp tính ổn định bằng cách sao lưu dữ liệu từ máy chủ chính – máy chủ A. Với cách tiếp cận truyền thống này để lưu trữ dự phòng đòi hỏi máy chủ A phải tự đồng bộ hóa với máy chủ B, máy chủ B chỉ có thể cung cấp dữ liệu dự phòng một cách hạn chế . Thêm nữa, máy chủ B không thể đọc được dữ liệu trên máy chủ A cũng không kiểm soát được hệ thống mạng thay thế cho máy A, và có thể gây sự cố cho toàn bộ hệ thống mạng. Các quản trị viên phải sao lưu và đồng bộ thủ công các máy chủ và máy chủ sao lưu cũng không thể thực hiện được các công việc như máy chủ chính (ví dụ kiểm soát hệ thống mạng).
Một giải pháp thông minh hơn là cung cấp bởi chức năng Maximum Connection được hỗ trợ bởi hầu hết các thiết bị chuyển đổi từ serial (RS-232/422/485) sang Ethernet mang mã Nport của Moxa. Chức năng Maximum Connection cho phép người dùng chỉ định một máy chủ chính có thể tự động gửi cùng lúc các tín hiệu serial hoặc lệnh điều khiển cho 4 hoặc 8 máy tính chủ khác. Mặc dù máy chủ chính chỉ có thể gửi cùng một dữ liệu hoặc câu lệnh đến mỗi máy chủ dự phòng, mỗi máy chủ dự phòng có thể có quyền điều khiển hệ thống mạng khi máy chủ chính gặp sự cố.
Độ tin cậy của hệ thống mạng
Chính hệ thống mạng Ethernet cũng có thể gặp sự cố do đó cần thiết phải thực hiện một số giải pháp dự phòng mạng. Moxa cung cấp 2 giải pháp dự phòng.
Dự phòng mạng sử dụng một mạng LAN
Công nghệ dự phòng Turbo Ring của Moxa có thể được sử dụng để ngăn sự gián đoạn và đảm bảo việc truyền tải dữ liệu ổn định tới các thiết bị. Với Turbo Ring, một đoạn của mạch vòng sẽ bị chặn để ngăn chặn switching loops và broadcast storms. Sau đó khi đường truyền ban đầu trở lại bình thường thì phân đoạn bị chặn sẽ được kết nối lại để tất cả thiết bị Ethernet tạo thành một vòng và tiếp tục quá trình truyền thông. Công nghệ Turbo Ring của Moxa có thể khôi phục hệ thống mạng trong khoảng thời gian chưa tới 100ms, trong khi đó STP cần đến 30 giây để tái kết nối và con số này đối với RSTP là 2 giây.
Dự phòng mạng sử dụng 2 mạng LAN
Máy chủ đầu cuối của Moxa hỗ trợ chế độ hoạt động dự phòng COM, có thể được sử dụng để thiết lập một mạng LAN dự phòng giữa các thiết bị serial đã kết nối tới các cổng serial của thiết bị đầu cuối và máy chủ. Cấu trúc dự phòng liên quan đến việc sử dụng 2 cổng LAN để hình thành 2 cổng LAN độc lập kết nối thiết bị đầu cuối tới máy chủ. Nếu một trong 2 mạng LAN gặp sự cố thì với các gói tin đi qua máy chủ đầu cuối mạng còn lại sẽ tiếp tục truyền gói tin giữa thiết bị serial và máy chủ,. Trên thực tế, một trong những lợi thế lớn nhất của chế độ hoạt động dự phòng COM là trong quá trình vận hành bình thường cả hai mạng LAN đều hoạt động do đó khi một trong hai LAN gặp sự cố thì LAN còn lại vẫn tiếp tục vận hành và do đó thời gian chuyển mạch sẽ bằng 0.
Độ tin cậy của thiết bị
Có hai cách có thể thực hiện để đảm bảo độ tin cậy của các thiết bị serial tạo thành hạ tầng mạng serial – to – Ethernet. Cách thứ nhất là bổ sung thêm các thiết bị dự phòng serial, và cách thứ hai là kiểm soát việc quá tải dữ liệu
Bổ sung thêm các thiết bị dự phòng cấp trường
Đôi khi, để đảm bảo quá trình vận hành của lớp thiết bị được ổn định, cần lắp đặt các thiết bị serial dự phòng. Dòng Nport của Moxa hỗ trợ tính năng COM Grouping cho phép người dùng bỏ qua bước cài đặt thiết bị và bố trí các thiết bị dự phòng mới trong quá trình triển khai nói chung. Với tính năng này, người dùng có thể giữ lại các thiết lập hiện có và bổ sung các thiết bị sao lưu vào hệ thống hiện hữu một cách linh hoạt . Với các thiết bị mạng có 2 cổng serial (ví dụ: các thiết bị điện tử thông minh), COM Grouping cho phép tạo ra một COM Group cho 2 cổng này và chuyểndữ liệu từ COM Group sang cổng COM vật lý trên bộ chuyển đổi serial RS-232/422/485 sang Ethernet Nport .
Tránh tình trạng quá tải dữ liệu
Khi bộ đệm dữ liệu trên thiết bị serial nhận được dữ liệu với kích thước nhỏ hơn so với gói dữ liệu được truyền đi, phương pháp truyền thống sẽ được sử dụng để điều khiển lưu lượng phần mềm nhằm quản lý kích thước của gói dữ liệu được truyền tới thiết bị. Tuy nhiên, nếu sử dụng phương pháp điều khiển lưu lượng phần mềm truyền thống này sẽ có nguy cơ mất dữ liệu nếu quá trình truyền bị gián đoạn trước khi tất cả dữ liệu truyền đến thiết bị serial. Bởi vì việc trung tâm điều khiển có đang bận hay không gây ảnh hưởng tới việc điều khiển lưu lượng phần mềm.
Kích hoạt UART của thiết bị chuyển đổi serial sang Ethernet Nport để giải quyết vấn để kiểm soát lưu lượng một cách trực tiếp, điều khiển lưu lượng trên vi mạch có thể khắc phục được những hạn chế của phương pháp điều khiển lưu lượng phần mềm truyền thống. Cụ thể hơn, điều khiển lưu lượng trên vi mạch có thể gửi một yêu cầu Xoff tới máy chủ, dừng quá trình truyền dữ liệu ngay tức khắc để tạo ra một khoảng thời gian truyền tải đủ dài và hiệu quả.
Đảm bảo tính ổn định và tin cậy của hạ tầng mạng Serial – to – Ethernet
Truyền thông serial dựa trên chuẩn RS-232, RS-422, RS-485 thường được sử dụng trong lĩnh vực tự động hóa công nghiệp để kết nối và điều khiển hàng loạt các thiết bị truyền thông serial, từ những chiếc máy đọc mã vạch đơn giản cho đến các máy móc phức tạp được điều khiển bằng máy tính (Computer Numerical Control – CNC). Tuy nhiên, do giới hạn về khoảng cách truyền, khả năng truy cập, khối lượng dữ liệu truyền tại một thời điểm và tốc độ truyền dữ liệu dẫn đến yêu cầu về tính linh hoạt phải cao hơn.
Từ đầu những năm 1990, mạng Ethernet đã trở nên ngày càng phổ biến trên thị trường truyền thông công nghiệp bởi tốc độ truyền nhanh chóng, khả năng bảo mật và tính linh hoạt. Điều này đã làm xuất hiện yêu cầu chuyển đổi giao thức serial sang Ethernet TCP/IP và các thiết bị serial device servers đã được phát triển để giải quyết vấn đề này. Serial device servers cho phép người dùng tận dụng được tất cả các thiết bị serial hiện hữu mà vẫn kết nối trực tiếp được vào mạng Ethernet.
Một trong những yêu cầu quan trọng nhất đối với công nghệ chuyển đổi từ serial sang Ethernet (chuyển đổi từ RS -232/422/485 sang Ethernet) đó là việc truyền dữ liệu ổn định và đáng tin cậy giữa các nút mạng. Do tính chất quan trọng của một hệ thống mạng công nghiệp nênchỉ một sai sót nhỏ trong truyền dữ liệu cũng có thể gây ra những thiệt hại về chi phí và thời gian. Trong bài viết này, Moxa nhấn mạnh 3 tính chất cần thiết để đảm bảo sự kết nối ổn định trong hạ tầng mạng serial-to-Ethernet: (1) sự ổn định của máy chủ, (2) sự ổn định của hệ thống mạng, (3) sự ổn định của thiết bị.
Sự ổn định của máy chủ
Trong hạ tầng mạng serial-to-Ethernet, máy chủ là một máy tính có chức năng giám sát và điều khiển các thiết bị serial tạo thành một cấu trúc. Máy chủ giao tiếp với serial device server thông qua Ethernet và serial device server giao tiếp với các thiết bị serial được nối trực tiếp với serial device server. Các máy chủ (ví dụ máy tính) có thể bị hỏng bởi hoạt động không ổn định của phần cứng hoặc phần mềm, để giảm thiểu khả năng này thì điều quan trọng là phải bổ sung một hay nhiều máy chủ dự phòng như là một phần của hệ thống.
Một phương pháp đơn giản là sử dụng một máy chủ dự phòng, gọi là máy chủ B. Nhiệm vụ của máy này là cung cấp tính ổn định bằng cách sao lưu dữ liệu từ máy chủ chính – máy chủ A. Với cách tiếp cận truyền thống này để lưu trữ dự phòng đòi hỏi máy chủ A phải tự đồng bộ hóa với máy chủ B, máy chủ B chỉ có thể cung cấp dữ liệu dự phòng một cách hạn chế . Thêm nữa, máy chủ B không thể đọc được dữ liệu trên máy chủ A cũng không kiểm soát được hệ thống mạng thay thế cho máy A, và có thể gây sự cố cho toàn bộ hệ thống mạng. Các quản trị viên phải sao lưu và đồng bộ thủ công các máy chủ và máy chủ sao lưu cũng không thể thực hiện được các công việc như máy chủ chính (ví dụ kiểm soát hệ thống mạng).
Một giải pháp thông minh hơn là cung cấp bởi chức năng Maximum Connection được hỗ trợ bởi hầu hết các thiết bị chuyển đổi từ serial (RS-232/422/485) sang Ethernet mang mã Nport của Moxa. Chức năng Maximum Connection cho phép người dùng chỉ định một máy chủ chính có thể tự động gửi cùng lúc các tín hiệu serial hoặc lệnh điều khiển cho 4 hoặc 8 máy tính chủ khác. Mặc dù máy chủ chính chỉ có thể gửi cùng một dữ liệu hoặc câu lệnh đến mỗi máy chủ dự phòng, mỗi máy chủ dự phòng có thể có quyền điều khiển hệ thống mạng khi máy chủ chính gặp sự cố.
Độ tin cậy của hệ thống mạng
Chính hệ thống mạng Ethernet cũng có thể gặp sự cố do đó cần thiết phải thực hiện một số giải pháp dự phòng mạng. Moxa cung cấp 2 giải pháp dự phòng.
Dự phòng mạng sử dụng một mạng LAN
Công nghệ dự phòng Turbo Ring của Moxa có thể được sử dụng để ngăn sự gián đoạn và đảm bảo việc truyền tải dữ liệu ổn định tới các thiết bị. Với Turbo Ring, một đoạn của mạch vòng sẽ bị chặn để ngăn chặn switching loops và broadcast storms. Sau đó khi đường truyền ban đầu trở lại bình thường thì phân đoạn bị chặn sẽ được kết nối lại để tất cả thiết bị Ethernet tạo thành một vòng và tiếp tục quá trình truyền thông. Công nghệ Turbo Ring của Moxa có thể khôi phục hệ thống mạng trong khoảng thời gian chưa tới 100ms, trong khi đó STP cần đến 30 giây để tái kết nối và con số này đối với RSTP là 2 giây.
Dự phòng mạng sử dụng 2 mạng LAN
Máy chủ đầu cuối của Moxa hỗ trợ chế độ hoạt động dự phòng COM, có thể được sử dụng để thiết lập một mạng LAN dự phòng giữa các thiết bị serial đã kết nối tới các cổng serial của thiết bị đầu cuối và máy chủ. Cấu trúc dự phòng liên quan đến việc sử dụng 2 cổng LAN để hình thành 2 cổng LAN độc lập kết nối thiết bị đầu cuối tới máy chủ. Nếu một trong 2 mạng LAN gặp sự cố thì với các gói tin đi qua máy chủ đầu cuối mạng còn lại sẽ tiếp tục truyền gói tin giữa thiết bị serial và máy chủ,. Trên thực tế, một trong những lợi thế lớn nhất của chế độ hoạt động dự phòng COM là trong quá trình vận hành bình thường cả hai mạng LAN đều hoạt động do đó khi một trong hai LAN gặp sự cố thì LAN còn lại vẫn tiếp tục vận hành và do đó thời gian chuyển mạch sẽ bằng 0.
Độ tin cậy của thiết bị
Có hai cách có thể thực hiện để đảm bảo độ tin cậy của các thiết bị serial tạo thành hạ tầng mạng serial – to – Ethernet. Cách thứ nhất là bổ sung thêm các thiết bị dự phòng serial, và cách thứ hai là kiểm soát việc quá tải dữ liệu
Bổ sung thêm các thiết bị dự phòng cấp trường
Đôi khi, để đảm bảo quá trình vận hành của lớp thiết bị được ổn định, cần lắp đặt các thiết bị serial dự phòng. Dòng Nport của Moxa hỗ trợ tính năng COM Grouping cho phép người dùng bỏ qua bước cài đặt thiết bị và bố trí các thiết bị dự phòng mới trong quá trình triển khai nói chung. Với tính năng này, người dùng có thể giữ lại các thiết lập hiện có và bổ sung các thiết bị sao lưu vào hệ thống hiện hữu một cách linh hoạt . Với các thiết bị mạng có 2 cổng serial (ví dụ: các thiết bị điện tử thông minh), COM Grouping cho phép tạo ra một COM Group cho 2 cổng này và chuyểndữ liệu từ COM Group sang cổng COM vật lý trên bộ chuyển đổi serial RS-232/422/485 sang Ethernet Nport .
Tránh tình trạng quá tải dữ liệu
Khi bộ đệm dữ liệu trên thiết bị serial nhận được dữ liệu với kích thước nhỏ hơn so với gói dữ liệu được truyền đi, phương pháp truyền thống sẽ được sử dụng để điều khiển lưu lượng phần mềm nhằm quản lý kích thước của gói dữ liệu được truyền tới thiết bị. Tuy nhiên, nếu sử dụng phương pháp điều khiển lưu lượng phần mềm truyền thống này sẽ có nguy cơ mất dữ liệu nếu quá trình truyền bị gián đoạn trước khi tất cả dữ liệu truyền đến thiết bị serial. Bởi vì việc trung tâm điều khiển có đang bận hay không gây ảnh hưởng tới việc điều khiển lưu lượng phần mềm.
Kích hoạt UART của thiết bị chuyển đổi serial sang Ethernet Nport để giải quyết vấn để kiểm soát lưu lượng một cách trực tiếp, điều khiển lưu lượng trên vi mạch có thể khắc phục được những hạn chế của phương pháp điều khiển lưu lượng phần mềm truyền thống. Cụ thể hơn, điều khiển lưu lượng trên vi mạch có thể gửi một yêu cầu Xoff tới máy chủ, dừng quá trình truyền dữ liệu ngay tức khắc để tạo ra một khoảng thời gian truyền tải đủ dài và hiệu quả.
