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實現暢通的串列與乙太網路通訊,以打造智慧製造工廠

2022年6月24日
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多年來,串列通訊一直被視為是各種工廠應用最可靠的連接選擇。乙太網路通訊的崛起並無法完全取代串列通訊,因為有許多舊設備仍使用串列通訊來進行溝通。近來,工廠管理者逐漸意識到 OT/IT 的融合,可全面提升整體運作效率,但位居第一線的現場工程師和系統整合商,卻因而面對新舊系統整合的嚴峻挑戰。幸好他們可藉助串列設備伺服器等解決方案,在串列設備與現代乙太網路系統間架起橋樑。問題在於,串列和乙太網路通訊終究是兩種不同的資料傳輸方式,因此從串列轉移到乙太網路時,必然會對 TCP/IP 網路的穩定性和讀/寫效能感到擔憂。

Moxa NPort 串列設備伺服器隨附 Real COM 驅動程式,可在主機中建立虛擬 COM 埠,以便對應到網路中的 IP 埠,讓邊緣的串列設備能輕易地與主機進行通訊,就好像它們是直接透過串列纜線相連,無需使用任何串列軟體。此外,Real COM 驅動程式提供多元的進階功能,確保虛擬串列埠的效能,盡可能接近原生的串列埠。

本文將說明如何透過 Real COM 驅動程式,輕鬆克服串列轉乙太網路通訊的挑戰,並支援 CNC 車床和無人搬運車(AGV)監控這兩種常見的應用。

情境 1:CNC 車床監控

舊式 CNC 車床通常使用 RS-232 通訊方式。想要極致提高 CNC 車床的生產力,就必須持續擷取即時資料,以便在發現異常時立即採取行動,避免 CNC 車床停機,或是及時轉換製造方式。為此,您需執行遠端監控應用,以便從控制中心監控 CNC 車床的運作。您可使用串列設備伺服器,來橋接串列 CNC 車床與控制中心乙太網路系統之間的通訊。然而,兩個不同通訊方式之間的資料傳輸,會直接衝擊到網路可靠性。此外,在乙太網路中轉換串列資料,也會影響資料的傳送和接收效能。

如何善用 NPort 提升效益

透過自動網路重新連接功能,維持不間斷連接

Real COM 驅動程式具備先進的自動網路重新連接功能,確保 CNC 車床與乙太網路系統能保持不間斷的連接。如果 TCP 連接中斷,而 Moxa NPort 串列設備伺服器未對 Alive Check 封包做出回應,則 Real COM 驅動程式會反複嘗試重新建立 TCP 連接,因此您無需費事地關閉連接埠並重新啟動軟體。

如何善用 NPort 提升效益

透過 Tx 模式和快速刷新(Fast Flush)功能增進傳輸效能

為了實現幾近於原生 COM 埠的操作效能,Real COM 驅動程式提供出色功能,以便強化 CNC 機具監控應用的傳輸效能。首先,我們的 Tx 模式具有 高效能模式,一旦有資料送出,NPort 驅動程式會立即通知應用程式。如此一來,您可提升傳輸效能並加快傳輸速率。相較之下,使用傳統模式時,NPort 驅動程式只會在收到 NPort 的確認訊息後,對應用程式發出通知。

Fast Flush 是我們專為 Windows 作業系統設計的功能。在某些應用中,使用者程式會在讀取或寫入資料之前,使用 Win32 PurgeComm() 函數。如果您的程式使用此 PurgeComm() 函數,則 NPort 驅動程式將持續查詢 NPort 韌體,確保在刷新本地緩衝區之前,NPort 韌體緩衝區中沒有仍等待傳輸的資料,這導致更長回應時間。針對某些要求快速回應時間的應用,我們的快速刷新功能無需查詢 NPort 韌體,便可直接刷新本地緩衝區,以提升傳輸效能。

情境 2:AGV 監控

AGV 可在製造工廠或倉庫中,自動執行搬貨和運輸任務,以大幅提高搬運效率並降低人力作業的成本。通常,地面上的磁軌會引領 AGV 行進,而 AGV 則透過內建的導向感測器(例如 RFID)來接收磁軌的導航。此應用軟體每隔 50 ms 便會向 AGV 傳送一次定位請求,直到收到回應為止,以便確認其目前的位置。確認位置後,該軟體會傳送任務命令。許多應用軟體都設有特定的資料傳送和接收逾時限制。如果 AGV 的控制器未準時回應定位請求,應用軟體將持續發出定位請求,因而導致整體通訊效率下降。

如何善用 NPort 提升效益

透過資料打包和強制傳輸功能來控制傳輸時間

我們的 NPort Real COM 驅動程式支援資料打包(Data Packing)功能,可決定何時及如何打包串列資料,以便於進行傳輸,確保 AGV 運作時能獲得順暢的通訊。此外,它可指定封包長度,或是在偵測到特殊字元時,將串列資料打包。如果您未設定資料封包規則,或者還是想傳送不完整的資料封包,可利用強制傳輸(Force Transmit)功能,預設等待整個串列資料流傳輸完畢的最大時間間隔。此功能可指定字元之間的間隔逾時時間,以便強制韌體在指定時間內,將串列資料打包到同一個資料訊框中。啟用此功能後,NPort 串列設備伺服器只會在內部緩衝區已滿,或是字元間間隔逾時的時候,才透過 TCP/IP 傳輸儲存在緩衝區中的資料。

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