3 điều cần lưu ý khi kết nối thiết bị serial vào IIoT

Tiềm năng của các thiết bị serial vẫn còn khá nhiều và chưa được khai thác hết. Trong kỷ nguyên IIoT, thời gian chưa bao giờ là yếu tố thuận lợi cho các nhà quản lý để khai thác được nhiều giá trị từ các thiết bị serial mà họ sử dụng. Có một cách làm việc đó là kết nối các thiết bị vào Internet nhằm khai thác các thông tin và tiềm năng chưa được sử dụng từ quá trình hiện hữu. Nhiều ứng dụng đang gặt hái những lợi ích từ việc tích hợp thiết bị seriel vào các mạng IP, các thông tin chưa được khai thác trước đây được mở khóa  nhằm sắp xếp và tối ưu hóa các hoạt động tốt hơn.

Có một số lợi thế khi kết nối các thiết bị vào Internet, nhưng phải lên trước kế hoạch hoạt động. Trong bài viết này, chúng tôi nhấn mạnh 3 tính năng quan trọng khi triển khai một ứng dụng có sự kết hợp của các thiết bị serial – to – Ethernet.

Bắt đầu kết nối

Serial Device servers ( hay thường được gọi là bộ chuyển đổi serial sang Ethernet) có thể được sử dụng để kết nối các thiết bị serial hiện hữu và mạng Ethernet. Chúng có 2 giao diện là giao diện serial ở cổng vào (input) và giao diện Ethernet ở cổng ra (output).Serial Device Servers sử dụng cổng COM ảo nhằm cho phép dữ liệu từ thiết bị serial hiện hữu được truyền tải thông qua mạng đến hệ thống SCADA. Hơn thế nữa, serial device server còn hỗ trợ chế độ “raw socket”, với chế độ này các gói dữ liệu vào gói tin TCP hoặc UDP được phân tách minh bạch. Hầu hết hệ thống SCADA và OPC servers hỗ trợ trình điều khiển đóng gói tin Ethernet, làm việc với các serial device server để nhận những giao thức đặc biệt. Bạn vẫn có thê xử lý được vấn đề về giao thức bằng cách thủ công như trước đây song các thiết bị serial device server có thể giúp bạn truyền tải dữ liệu đến mạng Ethernet với ít công sức hơn.

Những điểm mấu chốt cần được xem xét khi sử dụng serial device server nhằm hỗ trợ các ứng dụng đám mây của IoT là: multiple polling, các giao thức đặc trưng và băng thông

1.Multiple polling

Hệ thống SCADA và các ứng dụng đám mây điều khiển từ xa có thể gửi một số lệnh gần như cùng lúc với nhau đến cùng thiết bị serial server. Vì lý do này thiết bị serial server cần phải được hỗ trợ FIFO( First in, first out) đối với dãy hàng đợi để xử lý các truy vấn.. Truy vấn đầu tiên trong hàng đợi sẽ được gửi đến các serial device server trước, các truy vấn tiếp theo đó sẽ đợi trong hàng đợi FIFO bên trong thiết bị serial. Khi thiết bị serial server nhận phản hồi từ cái thiết bị serial nó sẽ gửi tiếp phản hồi đến hệ thống SCADA hoặc ứng dụng đám mây có liên quan và xử lý truy vấn tiếp theo trong hàng đợi FIFO. Loại xử lý lệnh theo lệnh này rất quan trọng trong ứng dụng IoT multiple Polling vì một số lượng khá lớn các thiết bị serial hỗ trợ giao thức đặc trưng. Nếu không có thiế kế này, thiết bị cần có 1 gateway IoT hỗ trợ multiple polling.

2.Giao thức đặc trưng

Vì nhiều thiết bị serial sử dụng giao thức đặc trưng, nên các thiết bị này phải chuyển đổi dữ liệu serial sang gói tin Ethernet đúng cách. Nhiều thiết bị serial server hỗ trợ chế độ raw socket và TCP server có thể xử lý các loại chuyển đổi. Vấn đề là các thiết bị serial server có thể không biết cách nào là tốt nhất để phân chia dữ liệu serial thành những gói tin TCP riêng lẻ. Các thiết bị serial server không hiểu định dạng dữ liệu serial đặc trưng, vì vậy chúng có thể chia nhỏ một phản hồi từ một thiết bị serial  thành hai hoặc nhiều gói tin TCP. Khi các gói tin được giải nén bằng hệ thống SCADA hoặc ứng dụng đám mây, chúng sẽ bị từ chối vì dữ liệu serial được đóng gói không tuân theo định dạng mong muốn. Hệ thống SCADA hoặc ứng dụng đám mây nhìn chung sẽ mong đợi sự đáp ứng của thiết bị serial server đơn lẻ được gói gọn trong một gói tin TCP duy nhất. Để đảm bảo rằng việc này được xử lý đúng cách, các serial device server cần hỗ trợ các tùy chọn đóng gói dữ liệu linh hoạt vì các giao thức đặc trưng khác nhau có các định dạng dữ liệu khác nhau. Ví dụ, độ dài dữ liệu cố định hoặc ký tự phân cách đặc biệt có thể được sử dụng để xác định các phản hồi từ các thiết bị serial đơn lẻ. Trong tường hợp này, thiết bị serial server sẽ tiếp tục nhận dữ liệu từ thiết bị nối tiếp cho đến khi nó nhận được số lượng dữ liệu mong đợi hoặc dấu phân tách cấu hình sẵn, và sau đó chỉ truyền dữ liệu qua mạng Ethernet. Nếu thiết bị serial không hỗ trợ các tùy chọn đóng gói gói tin, nhà vận hành sẽ phải phát triển các ứng dụng phần mềm SCADA phức tạp để xử lý các gói tin TCP đúng cách. Việc phát triển loại phần mềm chuyên dụng này làm lãng phí thời gian, tiền bạc và cũng có thể tạo ra lỗi trong hệ thống.

3.Băng thông

Các serial device server được sử dụng để gửi dữ liệu thiết bị serial trở lại phòng điều khiển hoặc ứng dụng đám mây cần phải mở một kết nối từ xa trước khi có thể truyền dữ liệu serial. Nếu một lượng lớn thiết bị serial được kết nối đến cùng 1 mạng, kết nối sẽ yêu cầu nhiều tài nguyên trong phòng điều khiển hoặc ứng dụng đám mây. Để xử lý các số lượng lớn các kết nối từ xa đúng cách, các serial device server nên hỗ trợ tính năng kiểm soát kết nối linh hoạt. Cách tốt nhất để thực hiện điều này là chỉ mở kết nối khi dữ liệu serial được nhận từ một thiết bị nào đó. Khi việc truyền tải dữ liệu hoàn thành, thiết bị serial server nên đóng các kết nối ngay lập tức. Nếu không có hỗ trợ cho việc kiểm soát kết nối linh hoạt, nhà vận hành sẽ cần phải dành thêm thời gian xử lý các kết nối tại trang web trung tâm hoặc ứng dụng đám mây.