html マルチポートシリアルサーバー:チャネルマッピング、TCPの役割とフレーム | FCTELE
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マルチシリアルサーバーの仕組み:接続モード、シリアル通信パラメーター、配線

閲覧数: 79 +1FCTELEによるオリジナル記事著者:FCTELE技術チーム
概要

複数のシリアルチャネルをEthernet経由で独立して利用するには何が必要ですか?

各計測器について、電気的インターフェース、文字形式、チャネルとネットワークの対応関係を明確にする必要があります。TCPのクライアントとサーバーは接続を開始する側の役割を表しますが、アドレス指定と要求のタイミングは引き続きシリアルアプリケーションが制御します。まず既知の要求と応答の組み合わせを1つ確認し、識別を維持したままチャネルを追加します。透過伝送はバイトを転送するものであり、メッセージ境界を生成することも、明示的にゲートウェイ機能がサポートされていない限りModbus RTUをModbus TCPに変換することもありません。

3つの仕組みと検証の適用範囲信号の流れを追い、実際のサービスを検証する

01各チャネルをマッピングする

Map each channelSeparate serial interfaces must retain their intended network identity.1Channel 12Channel 23Channel 3Retain port identity and separate byte handling

個別のシリアルインターフェースは、意図したネットワーク上の識別情報を維持する必要があります。

02接続の役割を選択する

Choose connection rolesOne network endpoint initiates toward a listening service.CallerListenerConnectConfigure payload direction separately

一方のネットワークエンドポイントが、接続待ち受け中のサービスに対して接続を開始します。

03応答を再構成する

Reassemble the replyTCP delivers an ordered byte stream with variable read boundaries.ABCDEFABCDEFSame ordered bytesRead boundaries are not command boundaries

TCPは順序が維持されたバイトストリームを提供しますが、読み取りの区切りは一定ではありません。

スワイプして3つの図を比較 →

概念を説明するための図であり、実測波形、設置配線図、特定製品の内部構成を示すものではありません。
  • 各チャネルをマッピングする

    チャネル、端末アドレス、文字設定、サービスポートを記録します。

  • 接続の役割を選択する

    接続を開始するエンドポイントと、シリアルコマンドを発行する主体を個別に確認します。

  • 応答を再構成する

    アプリケーションの長さ、区切り文字、または文書化されたその他のフレーム区切り規則を使用します。

選定・検証チェックリスト確認項目と関連ガイドを展開する
対象サービスと実際の運用条件に関する確認事項
確認項目確認する内容検証方法
各チャネルをマッピングする個別のシリアルインターフェースは、意図したネットワーク上の識別情報を維持する必要があります。チャネル、端末アドレス、文字設定、サービスポートを記録します。
接続の役割を選択する一方のネットワークエンドポイントが、接続待ち受け中のサービスに対して接続を開始します。接続を開始するエンドポイントと、シリアルコマンドを発行する主体を個別に確認します。
応答を再構成するTCPは順序が維持されたバイトストリームを提供しますが、読み取りの区切りは一定ではありません。アプリケーションの長さ、区切り文字、または文書化されたその他のフレーム区切り規則を使用します。

マルチシリアルサーバーは、複数のRS-232、RS-485、またはRS-422のシリアルデータストリームをIPネットワークに送信し、コンピューターから既存のシリアル機器へのリモートアクセスを可能にします。各チャネルには、それぞれの電気配線、シリアルパラメーター、ネットワーク接続が必要です。透過伝送はバイトを転送するだけで、シリアルプロトコルを別のプロトコルへ自動的に変換するものではありません。

1台の機器の内部で連携する機能

計測器はまず測定値をシリアルバイト列にまとめます。シリアルサーバーはUARTでこれらのバイトを受信し、パケット化条件に従ってネットワークへ送信します。リモートソフトウェアは受信後、その業務上の意味を解釈します。逆方向の制御コマンドは、ネットワーク、バッファー、シリアル出力を通って計測器へ戻り、双方向チャネルを形成します。

シリアルポートが複数あるからといって、すべてのデータが同じ回線に混在するわけではありません。通常、各チャネルには独立したパラメーターとマッピング関係があります。例えば、第1チャネルを入退室管理装置に、第2チャネルを電力量計に接続します。特定のモデルが複数の接続を同時に確立できるか、ネットワークポートがどのように割り当てられるかは、マニュアルで確認する必要があり、ポート数だけから直接判断することはできません。

複数のシリアルチャネルがそれぞれ機器に接続し、シリアル受信、バッファリング、ネットワークカプセル化を経て遠隔伝送を行います。図は原理図です。
複数のシリアルチャネルがそれぞれ機器に接続し、シリアル受信、バッファリング、ネットワークカプセル化を経て遠隔伝送を行います。図は原理図です。

どちらが先に接続を確立するかでモードを選択する

TCPサーバーモードでは、機器が指定されたアドレスとポートで接続を待ち受け、コンピューターが能動的に接続します。TCPクライアントモードでは、シリアルサーバーがホストコンピューターへ能動的に接続します。これはネットワーク接続上の役割であり、シリアルバス上でどちらが業務コマンドを送信するかとは異なる概念です。

2台の機器を接続する場合、一方を待ち受け側、もう一方を能動的に接続する側として、シリアルリンクを延長できます。仮想シリアルポートソフトウェアを使用する場合、コンピューターのアプリケーションには引き続きCOMポートとして見え、ドライバーがリモート側へのマッピングを担当します。元のソフトウェアのタイミング、制御線、排他アクセスに対応できるかどうかは、実際にテストする必要があります。

UDPにはTCPのような接続状態がありません。適した用途やパケット損失の処理方法は、アプリケーションによって異なります。設定が少なくて済むという理由だけでUDPを選択すべきではありません。システムで信頼できる応答が必要な場合は、再試行、タイムアウト、重複コマンドの処理を確認する必要があり、「ネットワークに接続できる」ことを業務上の信頼性と同一視すべきではありません。

配線前に電気的規格を確認する

RS-232は通常、ポイントツーポイント接続に使用され、TX、RX、基準グランド、インターフェースのピン配置を確認する必要があります。RS-485は一般に2線式半二重バスです。差動線は機器の定義に従って接続し、短い分岐を持つ直線状の幹線構成を維持する必要があります。A/Bの名称はメーカーによって異なる場合があるため、文字だけに頼らず、信号の定義を照合してください。

RS-422では一般に、送信用と受信用に別々の差動ペアを使用するため、2線式RS-485の配線方法をそのまま適用することはできません。終端整合、バイアス、シールド、基準電位の接続は、いずれも機器のマニュアル、ケーブル、現場環境を踏まえて検討する必要があります。光ファイバーやネットワークのチャネルはデータを伝送するだけであり、遠隔側の電源供給の代わりにはなりません。

ネットワーク接続上の役割とシリアルバスの配線方法は、別々に確認する必要があります。画面と配線はいずれも実験用の例示です。
ネットワーク接続上の役割とシリアルバスの配線方法は、別々に確認する必要があります。画面と配線はいずれも実験用の例示です。

初回の試運転時に変動要因を減らす方法

最初は機器を1台だけ接続し、短いケーブルでボーレート、データビット、パリティ、ストップビットの一致を確認してから、一意のIP、サブネット、ポートを設定します。同じ実験用ネットワーク上で元の要求と応答を検証し、チャネル番号がどの機器に対応するかを明確にした後、ほかのチャネルを追加します。

応答の半分しか受信できない場合は、パケット化する長さ、シリアルの無通信間隔、アプリケーションのタイムアウトを確認します。TCPはバイトストリームであり、1回の送信が1回の受信に対応することを保証しないため、ソフトウェアはプロトコルの長さや境界に従ってデータをフレームに区切る必要があります。透過伝送も、ソフトウェアに代わって完全なコマンドを識別するものではありません。

複数機器のオンライン化後に記録する事項

電力量計の応答を入退室管理データと取り違えないよう、チャネル、シリアルパラメーター、IPポート、機器アドレスの対応表を作成します。ネットワークの切断と再接続、停電からの復旧、連続運転をテストし、コマンドが重複実行されるか、バッファーにデータが蓄積するかを記録します。機器数が多い場合は、ポーリング周期とバス占有率も確認します。

管理インターフェースを直接パブリックネットワークに公開しないでください。地域をまたぐアクセスには、管理されたネットワーク、アクセスポリシー、セキュアトンネルを使用でき、権限と更新方法はシステム要件に従って整備する必要があります。飛暢科技のモデルを選定する際は、まず次の資料でシリアル規格、接続数、プロトコル機能を確認してください: 製品センター。その後、実際のホストコンピューター用ソフトウェアで検証してください。

Modbusなどの用途では、シリアル透過伝送とプロトコルゲートウェイは異なるソリューションです。ホストコンピューターがModbus TCPを送信し、計測器がRTUのみをサポートする場合は、機器に対応する変換機能があることを確認する必要があります。同じポートを設定するだけで、2種類のメッセージが直接通信できると考えることはできません。

中国語の技術記事から翻訳。原文の初回公開日:2019-11-29。原文の最終改訂日時:2026-10-13T22:21:36+08:00。 中国語の原文を読む

実務上のよくある質問

シリアル設定が同じであれば、サーバーの2つの物理ポートからのデータを相互に置き換えられますか?

いいえ。各ポートは、それぞれ特定の計測器とネットワークマッピングに対応しています。別の機器からの有効なフレームを目的の測定値として受け入れないよう、チャネル台帳を維持し、既知の応答をテストしてください。

TCPクライアントモードにすると、シリアル機器がプロトコルのポーリングマスターになりますか?

いいえ。ネットワーク接続の開始とシリアルアプリケーションの役割は異なります。機器がソケット接続を開始し、その接続を通じてリモートプログラムが計測器のサポートする要求を送信することもできます。

1つのシリアル応答が、複数回のネットワーク読み取りに分かれて届くのはなぜですか?

TCPはアプリケーションのメッセージ境界を保持しません。プロトコルに従って応答をバッファリングして組み立てるとともに、シリアルのパケット化設定とタイムアウト設定を別途確認してください。各読み取りを完全な応答と解釈しないでください。

出典と適用範囲

これらの補足は一般的な仕組みを説明するものです。対応機能、接続の詳細、受入判定基準は、実際の機器、ソフトウェア、運用条件に合わせて検証する必要があります。図は測定結果や認証の証拠ではありません。

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