Tăng tốc cho hệ thống SCADA với cải tiến thu thập dữ liệu Modbus nhanh hơn 10 lần

Yêu cầu thu thập lượng lớn dữ liệu Modbus nối tiếp trong nền Ethernet của hệ thống SACADA có thể trở nên phức tạp và thách thức cho những kỹ sư. Bên cạnh đó một giải pháp dễ dàng sử dụng các bộ chuyển đổi giao thức để chuyển đổi giữa giao thức Modbus Serial và giao thức Modbus TCP, những kỹ sư cần một giải pháp hiệu quả để rút ngắn thời gian thu thập dữ liệu từ sô lượng lớn các thiết bị truyền thông kiểu nối tiếp trong một vùng mạng rộng lớn để ra lệnh chấp hành nhanh và dễ dàng.

Vấn đề đau đầu của các kỹ sư

Trong những ứng dụng được đánh giá là lớn, ví dụ như một hệ thống giám sát điện năng, hệ thống SCADA không thể có đủ khả năng  đợi các thiết bị cấp trường gửi câu trả lời của chúng để trả lời các yêu cầu giám sát dữ liệu cùng lúc. Hãy tưởng tượng, ta có 300 thiết bị đồng hồ truyền thông nối tiếp là thiết bị trường , và chỉ có một bộ chuyển đổi giao thức Modbus sử dụng để nhận dữ liệu. Nó sẽ mất ít nhất khoảng 30 giây để hoàn thành một vòng hỏi các metter. Điều đó không thể chấp nhận được bởi vì nó không dễ để theo dõi đường đi của dữ liệu hiện thời và phân tích lỗi.

Thêm nữa, một yêu cầu thường mất từ 3 tới 5 vòng hỏi. Do đó các kỹ sư thường cân nhắc triển khai nhiều bộ chuyển đổi Modbus để làm giảm các vòng hỏi. Tuy nhiên, nó lại tốn kềm và các mạng yêu cầu hiệu suất tốt hơn cần nhiều chuyển đổi Modbus hơn. Kết quả là các kỹ sư đối mặt với vấn đề này: tăng ngân sách để giải quyết vấn đề hoặc chịu đựng thu thập dữ liệu thuộc tính nối tiếp sử dụng các vòng hỏi truyền thống.

Chủ động hỏi tiết kiệm thời gian

Tích cực hỏi, thiết kế để khắc phục tính năng lấy dữ liệu truyền thống theo vòng tròn , bằng cách thiết lập mỗi cổng của bộ chuyển đổi kết nối độc lập tới một thiết bị riêng biệt. Ở một phía, mỗi cổng serial của bộ chuyển đổi như một Modbus RTU Master, hoạt động hỏi các Modbus Slave như đồng hồ . Phía còn lại , chức năng của bộ chuyển đổi như một Modbus TCP server, được hỏi bởi hệ thống SCADA. Một điều quan trọng của bộ chuyển đổi hỗ trợ tính năng thăm dò chủ động là bộ nhớ trong tạo điều kiện truy xuất dữ liệu liền mạch.

Tích cực hỏi thể hiện một vài tiến bộ. Nó làm cho việc hỏi nhanh hơn 10 lần cách hỏi vòng tròn các thiết bị như truyền thống. Chỉ khoảng thời gian Modbus TCP yêu cầu và Modbus TCP trả lời mới tạo nên thời gian quét vì hệ thống SCADA không cần đợi Modbus RTU đi hỏi (vì các cổng của bộ chuyển đổi là master).

Một lợi ích nữa là tích cực hỏi chấp nhận tất cả các dữ liệu đã được ta ra bởi những thiết bị để chuyển tiếp thành các gói tin. Từ các điểm ưu thế của hệ thống SCADA, bộ chuyển đổi đại diện một ngân hàng dữ liệu nó phân phát các thông tin yêu cầu. Trong nó lại các khả năng như một Modbus RTU, mỗi cổng nối tiếp của bộ chuyển đổi tích cực hỏi các đồng hồ khác nhau và nhận dữ liệu từ thanh ghi dữ liệu của chúng. Việc tổng hợp dữ liệu là lưu trữ liên tục trong bộ đệm của bộ chuyển đổi. Nó chỉ yêu cầu một kênh TCP để chuyển các yêu cầu dữ liệu trong các gói tin thay vì đặt hàng tấn các lệnh trong SCADA.

Tích cực hỏi có hai phương thức để phục vụ các viễn cảnh khác nhau, một phương thức dành cho các hệ thống thiết kế kiểu mới và phương thức thông minh dành cho hệ thống cũ được mở rộng.

Xây dựng một hệ thống mới với phương thức người quản lý

Chìa khóa để thành công của một hệ thống thiết kế mới là một bộ chuyển đổi gia tăng thêm hiệu suất của hệ thống SCADA, tăng sự linh hoạt của chương trình SCADA và dễ dàng cấu hình. Trong phương thức đại lý, các bộ chuyển đổi hỗ trợ tích cực hỏi để nâng cao hiệu suất của SCADA. Nói chung, bộ chuyển đổi có thể độc lập nhiều lệnh Modbus trong nó như một RTU Master. Mặc dù vậy, như khả năng cung cấp nhiều sự linh hoạt khi nó thiết kế một hệ thống lại làm gia tăng thêm các việc cần phải cấu hình. Để tiết kiệm thời gian cấu hình, các bộ chuyển đổi hỗ trợ CSV file, nó có thể dễ dàng cấu hình và đẩy ngược trở lại vào bộ chuyển đổi bởi MS Excel, đó là một điểm tiện lợi, đặc biệt hơn đó là giải pháp của một hệ thống lớn.

Mở rộng một hệ thống cũ với phương thức thông minh

Không như hệ thống mới thiết kế, mở rộng một hệ thống yêu cầu nhanh và thông minh trong việc thêm một thiết bị vào hệ thống trong khi vẫn giữ được hiệu suất, hoặc giải pháp tốt hơn thế. Với phương thức thông minh, các bộ chuyển đổi có thể tự động học các lệnh Modbus trong hệ thống SCADA mà không cần yêu cầu cài đặt thêm lệnh, như trường hợp ở phương thức quản lý. Những bộ chuyển đổi có thể sử dụng tích cực hỏi để thực thi như một Modbus master trong mỗi cổng nối tiếp . Nó là một chức năng hữu hiệu cho hệ thống, nó vẫn sẵn sang cho các hoạt động trước đó và có các lệnh yêu cầu.

Giải pháp của MOXA

Các cổng MGate MB3660 Modbus của Moxa là cổng giao thức mật độ cổng cao và có cơ chế tích cực hỏi bao gồm cả chế độ quản lý và chế độ thông minh, giúp thu thập dữ liệu của bạn nhanh hơn 10 lần so với các cơ chế truyền thống, bất kể bạn đang thiết kế hệ thống mới hay đang mở rộng một cái hiện có.

Tham khảo bài viết gốc tại: https://www.moxa.com/en/articles/speed-up-scada-with-10x-faster-modbus-data-acquisition