Chiedi preventivi per un "gateway Modbus" o un "gateway BACnet" e le risposte possono descrivere prodotti molto diversi. Uno trasferisce byte seriali su una rete. Uno instrada le richieste Modbus verso un bus RS-485. Uno unisce due reti BACnet. Uno traduce registri in oggetti BACnet. Uno è un piccolo computer che raccoglie i dati di tutto ciò che c'è nel sito e li invia altrove. Ognuno risolve un problema diverso, e un prodotto che ne svolge bene uno può non svolgere affatto gli altri.
Questa guida distingue i cinque, poi fornisce una checklist e un metodo di dimensionamento per sceglierne uno. La guida a gateway di protocollo e bridge trasparente approfondisce la differenza tra trasferire frame e tradurre dati.
Cinque dispositivi chiamati gateway
| Dispositivo | Cosa fa | Ciascun lato | Uso tipico |
|---|---|---|---|
| Server per dispositivi seriali | Trasporta byte seriali attraverso una connessione TCP, senza leggerli | Da RS-485 o RS-232 a TCP/IP | Estendere un collegamento seriale su una rete; "RTU su TCP" |
| Gateway da Modbus RTU a TCP | Trasforma ogni richiesta Modbus TCP in una richiesta Modbus RTU sul bus, e la risposta in senso inverso | Da Modbus RTU a Modbus TCP | Permettere a SCADA, BMS o software di leggere contatori seriali in rete |
| Router BACnet | Trasferisce i messaggi BACnet tra reti con data link diversi | Da BACnet MS/TP a BACnet/IP | Collegare i controllori di piano alla rete dell'edificio |
| Traduttore di protocollo | Associa i punti di un protocollo agli oggetti o ai registri di un altro | Per esempio da Modbus a BACnet/IP | Mostrare contatori Modbus a un BMS BACnet |
| Gateway IoT o edge | Legge dispositivi con diversi protocolli e radio, memorizza i dati e li inoltra | Da protocolli di campo a MQTT, HTTPS o file | Monitoraggio energetico, siti remoti, piattaforme dati |
Gateway da Modbus RTU a Modbus TCP
Un client Modbus TCP invia la richiesta all'indirizzo IP del gateway sulla porta TCP 502. L'identificatore di unità nella richiesta indica il dispositivo seriale. Il gateway invia la richiesta sul bus RS-485, attende la risposta e la restituisce su TCP. Il client vede ogni contatore seriale come un dispositivo Modbus TCP.
Verifica questi punti prima di acquistarne uno:
- Porte seriali. Quante linee RS-485 ha, e se sono isolate. Ogni linea è un bus con la propria velocità in baud.
- Instradamento dell'identificatore di unità. Se il gateway associa gli identificatori di unità agli indirizzi seriali uno a uno, o permette di rimapparli. Due bus con un dispositivo all'indirizzo 1 richiedono una rimappatura per condividere un unico indirizzo IP.
- Connessioni client. Quanti client TCP possono connettersi contemporaneamente. Condividono tutti lo stesso bus, quindi le loro richieste si mettono in coda.
- Timeout. Il timeout del client deve essere più lungo del timeout seriale del gateway più il tempo che una richiesta attende in coda.
- RTU su TCP. Alcuni prodotti trasferiscono solo frame RTU attraverso TCP, con il CRC e senza l'intestazione MBAP. Quello è un server per dispositivi seriali, non un gateway Modbus TCP, e il client va impostato di conseguenza.
La guida a Modbus TCP e RTU mostra entrambi i formati di frame, e la guida al cablaggio RS-485 tratta il lato seriale.
Router BACnet e gateway BACnet
Un router BACnet collega reti BACnet che usano data link diversi, più spesso bus MS/TP e BACnet/IP. Non modifica i dati: un client su BACnet/IP legge gli stessi oggetti e le stesse proprietà che contiene il controllore MS/TP. Ogni rete dietro il router richiede un numero di rete unico nel sito. Il router è spesso integrato nel controllore di supervisione del BMS. La guida a BACnet/IP e MS/TP tratta l'instradamento e la capacità del bus.
Un gateway BACnet traduce un protocollo diverso in BACnet. Un gateway da Modbus a BACnet, per esempio, interroga i registri Modbus e presenta ciascuno come oggetto BACnet, di solito un analog input o un analog value. Qualcuno deve configurare ogni punto: il registro, il tipo di dato, l'ordine delle parole, il fattore di scala, l'unità e l'oggetto che ne risulta. La guida a BACnet e Modbus spiega cosa si perde o si aggiunge in questa associazione.
Per un traduttore, chiedi:
- Quanti punti gestisce, e se la licenza è per punto.
- Se supporta le scritture in entrambe le direzioni, e come gestisce l'array di priorità BACnet.
- Se supporta le sottoscrizioni COV, o solo l'interrogazione.
- Cosa vede un client BACnet quando un dispositivo Modbus smette di rispondere: un valore non aggiornato, un flag di guasto in Status_Flags o Reliability, oppure niente.
- Se è certificato da BACnet Testing Laboratories (BTL), e per quale profilo di dispositivo.
Gateway IoT ed edge
Un gateway IoT o edge è un piccolo computer installato nel sito. Legge i dispositivi di campo con i loro protocolli e le loro radio, memorizza ogni lettura con la sua marca temporale e inoltra i dati a una piattaforma tramite MQTT, HTTPS o file. Molti eseguono anche calcoli, dashboard e allarmi in locale, così il sito continua a funzionare quando il collegamento internet si interrompe.
Si differenzia da un convertitore di protocollo in tre modi. Conserva uno storico nel sito, e dopo un'interruzione dovrebbe ritrasmettere i dati memorizzati con le marche temporali originali. Di solito dialoga con un software, non con un altro controllore. E può leggere un protocollo senza servirlo: un gateway che legge dispositivi BACnet/IP non presenta necessariamente i propri dati come oggetti BACnet a un BMS. Verifica ogni direzione che ti serve.
Come scegliere un gateway
- Definisci la funzione. Quale dei cinque dispositivi sopra serve al progetto? Annota il protocollo e il ruolo (client o server) su ciascun lato.
- Elenca dispositivi e punti. Conta dispositivi, registri o oggetti, e l'intervallo di interrogazione che serve a ciascuno.
- Verifica le interfacce fisiche. Linee RS-485, isolamento, porte Ethernet, radio e percorso del cavo verso ogni dispositivo.
- Dimensiona il carico di interrogazione. Somma le interrogazioni di ogni client su ciascun bus seriale, come nella sezione seguente.
- Verifica le scritture separatamente. Elenca ogni scrittura che serve al progetto e provala con il proprietario dell'apparecchiatura.
- Verifica cosa succede in caso di guasto. Un dispositivo offline, il gateway riavviato, la rete non disponibile: i dati devono mostrare una lacuna o un guasto, mai un valore congelato che sembra attuale.
- Verifica la sicurezza. Account utente, accesso di gestione cifrato, TLS per i dati che escono dal sito, e come arrivano gli aggiornamenti firmware. Modbus e BACnet/IP di base non hanno un'autenticazione propria.
- Verifica la gestione su larga scala. Come esegui backup, ripristino e aggiornamento della configurazione di molti gateway.
- Verifica l'ambiente. Alimentazione, montaggio, intervallo di temperatura e grado di protezione dell'involucro per il quadro o il locale tecnico.
- Provalo. Esegui un progetto pilota con i dispositivi reali e confronta ogni valore con il display del dispositivo.
Dimensiona il carico di interrogazione
Tutti i client dietro un gateway seriale condividono un solo bus. Prendi 10 contatori su un bus a 9.600 baud con parità pari, dove ogni lettura restituisce 25 byte e ogni contatore impiega 5 ms a rispondere:
Quel ciclo è il tempo che serve a un client per leggere una volta ogni contatore. Se un BMS, una piattaforma energetica e un portatile di messa in servizio interrogano tutti gli stessi contatori attraverso il gateway, il bus porta tre cicli in ogni intervallo di interrogazione. Sommali prima di impostare gli intervalli. Un contatore offline aggiunge inoltre un timeout completo a ogni ciclo di ogni client, quindi mantieni il timeout breve e il numero di nuovi tentativi basso. La guida a interrogazione e nuovi tentativi ne mostra l'effetto.
Dove si colloca lo ZGW-20
Il Gateway ZGW-20 è un gateway edge. Esegue Edge, che legge:
- Dispositivi Modbus TCP sulla rete del sito, e dispositivi Modbus RTU su una porta seriale (l'ingresso RS-485 della scheda I/O nella versione Industrial, o un adattatore seriale USB), oppure attraverso un'interfaccia Modbus ZMB sulla rete mesh Zigbee.
- Dispositivi BACnet/IP come client, compresi i controllori MS/TP attraverso un router BACnet presente nel sito.
- Dispositivi Zigbee EpiSensor e dispositivi Zigbee e LoRaWAN di terze parti supportati.
Edge conserva lo storico sul Gateway, con dashboard, calcoli e avvisi. Invia i dati tramite MQTTS o HTTPS, o come file programmati, e fornisce valori selezionati a un BMS o a un sistema SCADA come registri Modbus TCP sulla porta 10502.
Non è un convertitore di protocollo equivalente. Non instrada MS/TP verso BACnet/IP, non si collega direttamente a un bus MS/TP e non presenta i propri dati come oggetti BACnet. Un progetto che deve solo mostrare registri Modbus come oggetti BACnet in un BMS esistente richiede un traduttore di protocollo. Un progetto che richiede di raccogliere, memorizzare e analizzare i dati nel sito, e di inviarli a un BMS o a una piattaforma, è ciò per cui esiste il Gateway.
Per provarlo con un dispositivo prima di acquistare l'hardware, un Raspberry Pi configurato con System Manager esegue Edge con un dispositivo Zigbee o Modbus concesso in licenza gratuitamente, per esempio un contatore Modbus fino a 32 registri. Funziona da una scheda microSD, quindi usalo per la valutazione, non per un sito critico per l'attività. Consulta valuta Edge su un Raspberry Pi.
Domande frequenti
Che cos'è un gateway Modbus?
Di solito un dispositivo che collega apparecchiature Modbus RTU su un bus RS-485 a una rete Modbus TCP. Un client invia una richiesta Modbus TCP all'indirizzo IP del gateway, con l'indirizzo del dispositivo seriale nell'identificatore di unità, e il gateway la invia sul bus e restituisce la risposta. Il nome si usa anche per dispositivi che traducono Modbus in un altro protocollo, come BACnet o MQTT.
Che differenza c'è tra un router BACnet e un gateway BACnet?
Un router BACnet collega due reti BACnet con data link diversi, come MS/TP e BACnet/IP, e trasferisce tra loro i messaggi BACnet senza modificarli. Un gateway BACnet traduce un protocollo diverso, come Modbus, in oggetti BACnet, quindi la sua mappa dei punti va configurata.
Che cos'è un gateway IoT?
Un computer installato nel sito che legge i dispositivi di campo con i loro protocolli e le loro radio, memorizza le letture e le inoltra a un software altrove, di solito tramite MQTT o HTTPS. Molti eseguono anche dashboard, calcoli e allarmi in locale, così il sito continua a funzionare quando il collegamento internet si interrompe.
Un gateway può convertire BACnet in Modbus?
Sì. Un traduttore di protocollo associa ogni proprietà di un oggetto BACnet a un registro Modbus, o ogni registro a un oggetto BACnet, con il suo tipo di dato e il suo fattore di scala. Ogni punto va configurato, quindi verifica la capacità di punti, il supporto delle scritture e come il gateway mostra un valore che non si è aggiornato.