Преобразователь интерфейсов что это такое
Для чего нужен преобразователь интерфейсов?
Сегодня, когда есть такое разнообразие всевозможных устройств, очень важным вопросом является организация их совместимости. Различные производители выпускают множество устройств, которые имеют различное назначение и, соответственно, без надлежащей совместимости этих устройств, они не смогут корректно работать. Организация взаимодействия различных устройств – это задание преобразователя интерфейсов.
Преобразователь интерфейсов являет собой программно-аппаратный комплекс, имеющий большое количество портов, как входных, так и выходных (Ethernet, R-422, RS-232, RS-485). Соединить эти порты недостаточно для того, чтобы несовместимое между собой оборудование начало работать должным образом. Очень важно организовать связь на уровне программном. Устройства разных типов и стандартов передают данные согласно различным технологиям. Именно поэтому, преобразователь интерфейсов организовывает адаптацию данных, которые передаются между разными частями системы с разного рода протоколами с целью обеспечения успешного принятия и расшифровки этих данных элементом, который использует другой протокол.
Особенностью преобразования данных с помощью программного интерфейса является то, что оно обеспечивается на программном уровне. Преобразователь интерфейсов определяет вид протоколов, которые используются в системе, и осуществляет выбор алгоритма для согласования этих протоколов. Покупатели сталкиваются с разными типами интерфейсов. Их разделяют на типы согласно разным характеристикам. Например, согласно стандарту. Стандарт преобразователя интерфейсов – это, иными словами, перечень типов устройств и типов протоколов, для которых преобразователь интерфейсов выполняет трансформацию.
Преобразователи интерфейсов имеют также разную скорость передачи данных, то есть, максимальное количество данных, которые передаются в системе на протяжении единицы времени. Эти устройства также имеют различное допустимое расстояние передачи. Последнее характеризируется максимальной степенью удалённости системных узлов, между которыми выполняется передача данных на высоком уровне, без каких-либо потерь их целостности. Преобразователи интерфейсов можно также классифицировать по типу передаваемых данных. Разные интерфейсы определяют разные параметры системы, по которым будет передаваться информация. Данные также могут передаваться по разным типам среды, поэтому разные преобразователи интерфейсов имеют разные линии передачи. Отличаются также схемы, по которым осуществляется соединение элементов системы, а также количество драйверов и приёмников, которые имеют разные преобразователи интерфейсов.
Преобразователи интерфейсов – это важные устройства, обеспечивающие организацию связи между разными устройствами системы на программном уровне, наряду с соединением портов этих устройств, с целью эффективной и продуктивной организации их функционирования.
Device Server – преобразователь интерфейсов или простой ПЛК от Tibbo?
1. Device Server.
1.1. Что такое Device Server или немного банальностей.
Под западным понятием Serial Device Server подразумевается преобразователь интерфейсов Serial (RS232/422/485) в Ethernet. Потребность в подобных устройствах возникла по простой причине: практически любой микроконтроллер, вне зависимости от производителя, для связи с «внешним миром» использует интерфейс UART (это связанно с технологической простотой реализации данного интерфейса) на TTL или CMOS логике. Таким образом, разработчику достаточно подключить к контроллеру микросхему приемо-передатчика, чтобы получить канал передачи данных по интерфейсу RS232/485. Но последовательные интерфейсы не обеспечивают достаточных характеристик для создания современных коммуникационных систем. С другой стороны, существует развитая технология Ethernet, которая позволяет создавать локальные подсети, объединять их и организовывать каналы передачи данных между географически разнесенными точками по всему миру. Логично, что производители коммуникационного оборудования решили «объединить» последовательные интерфейсы и технологию Ethernet. Таким образом, появились аппаратные шлюзы, под названием Serial Device Server.
Преобразователи интерфейсов RS232/Ethernet от Тайваньской компании Tibbo Technology уже на протяжении 10 лет используются по всему миру. За это время инженерами компании был накоплен огромный опыт по реализации проектов с использованием данного оборудования, были решены нетривиальные задачи, а функционал устройств расширен до нового уровня, далеко выходящего за рамки «обычных» преобразователей. Данная линейка устройств имеет название Tibbo Device Server – программируемые преобразователи интерфейсов. Ключевым словом в данном определении является слово «программируемые», т. к. конечный функционал устройства полностью зависит от той прошивки, которая была создана и загружена в него.
Но начнем с простого.
1.2. Serial Over IP.
2. Программирование Device Server или создаем ModBus шлюз.
Расширим задачу. Последовательное устройство вообще не поддерживает протокол ModBus, а так хочется подключить его к Scada системе. Тогда запрограммируем опрос необходимых метрик устройства по обычному интерфейсу RS232, берем код ModBus TCP и получаем аппаратный драйвер специально для вашего устройства.
Можно и дальше расширять задачу — необходимо резервное копирование данных в случае обрыва связи? Используем встроенную флеш-память на 1 Мбайт и храним данные автономно, до восстановления связи. Нужна настройка через веб-интерфейс? Программируем встроенный веб-сервер и получаем заданный функционал.
Таким образом, вы можете реализовать любой протокол, создавая собственные аппаратные драйвера устройств и даже больше. Вы можете программировать логику, получая свой собственный маленький ПЛК.
3. Немного практики или управление отоплением в лоб.
Все работает, данные успешно передаются в таблицу MySql. Заказчик доволен и уже готов был отметить успешную реализацию, как вдруг спросил: «А можно удаленно управлять температурой в помещении?». Ну что же, раз хочется, значит сделаем.
Управление котлами с помощью реле.
В цепи питания котлов производителем была предусмотрена возможность включения нагревателей с помощью внешних реле малой мощности. Данный метод очень прост в реализации, т. к. не подразумевает управления мощностью нагрузки. Это значит, что регулирование температуры производится «в лоб», без использования ПИД регулятора. Но при этом накапливается большая ошибка регулирования (перегрев, потом остывание). Это заказчика устраивало. Но была и другая проблема. В модуле DS1102 – нет реле. Зато реле есть в «модифицированном» устройстве Device Server — DS1014. Данная модель имеет не только реле, но и аналоговые входы, встроенный GPRS и WiFi. 
Немного отвлекусь. На самом деле устройства Device Server от Tibbo основаны на так называемых embedded модулях, о которых я расскажу в последующих статьях. Эти модули мы можем рассматривать как программируемые микроконтроллеры. Используя embedded в конструктиве с COM портами — получаем преобразователь интерфейсов. Но стоит добавить на плату АЦП, ЦАП, как мы уже получили простой модуль ввода/вывода. Именно так и была создана модель DS1014. Не сложно сделать вывод, что имея одну аппаратную основу, программы, написанные под «разное» железо Tibbo, на самом деле легко портируются между ними. Таким образом, замена одного устройства Tibbo на другое происходит безболезненно.
Заказчик согласился и на это изменение (всем бы таких заказчиков, верно?). Ну что же, существующий код переписывать не нужно. Приступаем к работе. Смотрим рассогласование температуры наружного воздуха с заданным значением и если оно больше принятой дельты принимаем решение о включении или выключении нагревателей. Давление воды в контуре упало ниже критической отметки — отключаем котлы.
Функция html_print_value() — опросит порты MVA8 по уже известному алгоритму и отобразит значения на html странице.
Для чего нужны преобразователи и повторители интерфейсов
Всем привет! С вами снова инженер Рик. Сегодня я расскажу о том, что такое повторители и преобразователи интерфейса и зачем они нужны.
Но для начала напомню о том, что такое разветвители интерфейсов — пригодится. Это устройства, с помощью которых появляется возможность передавать определенный сигнал на другие приборы. Кроме того, с помощью разветвителя можно объединять, переключать приборы предприятия.
Что такое преобразователи и повторители интерфейса
Преобразователи и повторители интерфейса отличаются тем, что позволяют преодолевать ограничения сред, а также усиливают сигнал и восстанавливают его в случае сбоя. Устройство бывает однопортовое и многопортовое.
Преобразователь интерфейса
По сути, устройство преобразовывает сигнал оборудования с интерфейсом RS-232, RS −485, RS-422 и помогает подключить огромное количество приборов разных производителей, которые требуют индивидуального подхода, к одной компьютерной сети. Благодаря этому, передача данных осуществляется на большие расстояния без потери качества сигнала.
Где их используют
Оборудование часто используют как для промышленных, так и для бытовых целей. Предприятия химической, энергетической и нефтегазовой отрасли применяют преобразователи и повторители интерфейса для автоматизации многих процессов. Кроме того, устройства повсеместно используются в транспортной сфере и сфере торговли.
Предназначение повторителей и преобразователей
Преобразователи могут трансформировать сигналы интерфейса. Процесс происходит за счет конвертирования информации в определенную форму, которую в последующем можно применить в необходимой среде. Повторитель предназначен для построения распределенных линий связи. Совместно с разветвителями, прибор создает большую длину сети и число подключившихся устройств. Кроме того, устройство используют для обеспечения гальванических развязок сигналов. Это значит, что благодаря гальванической изоляции линий интерфейса, повторитель способен присоединять приборы, которые не имеют общего заземления.
Пример гальванической развязки
Преобразователи и повторители интерфейса можно крепить на DIN-рейку или устанавливать в любом месте. Зависеть будет только от выбранной модели.
При выборе устройства обязательно обратите внимание на следующие критерии:
Главное отличие промышленных преобразователей и повторителей — особые требования надежности. При необходимости устройство способно перейти в режим самотестирования и выдать отчет о возможной неисправности. Электросовместимость прибора также должна поддерживать высокие стандарты, а именно IEC и CISPR.
Виды устройств
Существует множество видов повторителей и преобразователей. Модели, которые можно увидеть у продавцов:
Условия, при которых устройство будет работать максимально эффективно, описаны в паспорте выбранной модели.
Пример технических характеристик из паспорта прибора
Преобразователи и повторители интерфейса — очень полезны, к их достоинствам относят:
К недостаткам же относят лишь непереносимость влаги. Однако существуют преобразователи и повторители интерфейса, которые изготавливают в пластмассовом корпусе. Современная пластмасса защищает прибор от пыли, грязи и перепадов температур. Кроме того, существуют преобразователи, которые нацелены на работу именно на водных судах, поэтому повышенная влажность им не страшна.
Перед тем, как выбирать подходящее устройство, определите задачи, которое оно должно решать. Необходимо увеличить расстояние передачи сигнала или количество принимаемых устройств? В зависимости от ситуации, выбирайте повторитель или преобразователь интерфейса. Например, для железнодорожного транспорта при необходимости выбирают виброустойчивый преобразователи и повторитель интерфейса, чтобы снизить риск поломки прибора. А для нефтегазовой отрасли обязательным условием оборудования является взрывозащищенность.
В производстве важно, чтобы каждая система работала бесперебойно: передавала информацию, получала данные, обрабатывала их даже в случае, если произойдет сбой. Повторители и преобразователи помогут решить ряд задач, автоматизировать процессы и значительно повысить скорость и качество работы производства.
Для чего нужны преобразователи интерфейсов
Одной из самых острых и актуальных проблем в области систем связи на сегодняшний день является проблема совместимости различных видов устройств. Это понятно: существует море устройств различного вида и назначения, большое количество компаний, занимающихся их производством, разные стандарты, большей частью никак не совместимые между собой. Выходом из этой ситуации является преобразователи интерфейсов. Они служат для подключения устройств с интерфейсом RS-232/422/485 (систем сбора данных, регистраторов, контроллеров и др.) к последовательному COM-порту компьютера, для обеспечения гальванической развязки интерфейсов, для передачи данных в условиях электромагнитных помех и на большие расстояния. Для корректной совместной работы оборудования мало просто соединить порты, необходимо установить связь на программном уровне, что является более сложной задачей.
Разные стандарты устройств предусматривают передачу данных по различным технологиям. Унифицировать протоколы и привести передаваемые данные к единому виду с помощью преобразователя интерфейсов невозможно. Задача преобразователя – адаптировать вид данных, передаваемых между частями системы с различными протоколами для того, чтобы они были успешно приняты и расшифрованы элементом, использующим другой протокол. Преобразование пакетов передаваемых данных происходит на программном уровне. Помимо непосредственно изменения структуры передаваемых данных, программная составляющая преобразователя интерфейсов отвечает за определение типов протоколов, используемых в системе, и выбор алгоритма для их согласования.
Существуют различные типы преобразователей интерфейсов. Их классификация производится по следующим параметрам:
Преобразователь (конвертор) интерфейсов (медиаконвертор) используется для обеспечения совместимости устройств с разными интерфейсами или изменения физического способа передачи информации.
Рис. 1 Рис. 1. Типовая структура двунаправленного преобразователя интерфейсов RS-232 в RS-485 и RS-422 типа NL-232C
Преобразователи интерфейса часто используют в качестве удлинителей интерфейса, т. е. для увеличения расстояния, на которое можно передать информацию. Например, для удлинения порта RS-232 можно использовать преобразователь RS-232 в RS-485, который обеспечивает дальность до 1,2 км, и на приемном конце сделать обратное преобразование из RS-485 в RS-232. Аналогично можно использовать оптоволоконный интерфейс или CAN. Однако чаще для удлинения интерфейсов используют преобразование в промежуточный нестандартный канал передачи, использующий повышенную мощность сигнала и позволяющий передавать данные на расстояние, например, до 20 км по медному кабелю.
Преобразователь RS-232 в оптоволоконный интерфейс
Оптоволоконный канал имеет ряд неоспоримых преимуществ, связанных с оптическим способом передачи информации:
Преобразователь USB в RS-232, RS-485, RS-422
Преобразователь из USB в RS-232/422/485 гораздо сложнее, чем описанные выше. Сложность появляется вследствие того, что для шины USB стандартом установлен определенный порядок обмена пакетами данных и пакетами квитирования с устройствами USB. Поэтому побитовая ретрансляция становится невозможной и в преобразователе интерфейсов большую роль играет модификация драйверов порта.
Преобразователи из USB в RS-232/422/485 используются, когда компьютер имеет недостаточное количество портов RS-232/422/485, но есть неиспользуемые порты USB. При подключении к компьютеру преобразователя и установки соответствующих драйверов в операционной системе появляется новый виртуальный COM-порт, который со стороны программного и аппаратного интерфейса ничем не отличается от обычного.
Адресуемые преобразователи интерфейса
Адресуемый преобразователь интерфейса может выполнять часть сетевых функций: проверку доступности канала, состязание за доступ к каналу, разбивку данных на кадры, обнаружение и коррекцию ошибок, повторную передачу в случае обнаружения ошибок. В частности, адресуемый преобразователь RS-232 в CAN выполняет все функции физического и канального уровня CAN, в соответствии со стандартом, однако он не выполняет функций уровня приложений, как это делают межсетевые шлюзы. Наиболее распространены адресуемые преобразователи интерфейса RS-232 в RS-485, которые позволяют подключить к сети на основе интерфейса RS-485 такие устройства, как вольтметр, аппарат для считывания штрих-кодов, кассовый аппарат или ПЛК с интерфейсом RS-232. Для подключения нескольких таких устройств к компьютеру без адресуемых преобразователей потребовалось бы несколько COM-портов, по количеству RS-232 устройств. Дополнительные COM-порты можно получить с помощью преобразователей USB в RS-232 или с помощью многопортовых сетевых карт. Увеличить количество USB портов можно также с помощью USB-хабов.
Вторым вариантов является подключение устройств с портом RS-232 к общей шине RS-485 с помощью адресуемого преобразователя. Обращение к таким устройствам выполняется по адресу, записанному в ППЗУ преобразователя. Использование шины RS-485 вместо нескольких портов RS-232 позволяет также отнести устройство на расстояние до 1,2 км от компьютера и расположить его в любом удобном месте. Примером адресуемого преобразователя может быть модуль NL-232AC фирмы НИЛ АП, структурная схема которого не отличается от структуры обычного безадресного преобразователя, отличие содержится только в микропрограммном обеспечении. Настройка модуля (установка адреса, скорости обмена, длины поля данных, режима четности, количества стоповых битов и др.) выполняется командами в ASCII-кодах, которые посылаются в модуль через порт RS-232.
Функцию адресуемого преобразователя можно реализовать с помощью универсального контроллера, имеющего соответствующие порты. Контроллер, содержащий программу преобразования портов, называют коммуникационным контроллером. Коммуникационный контроллер принимает сигнал через один из своих портов и передает его через другой порт. В общем случае коммуникационный контроллер может также выполнять функции сигнализации состояния шины, несложные функции управления и быть как ведомым, так и ведущим.
Широкое применение нашли адресуемые преобразователи интерфейса RS-232 в Ethernet. Они позволяют подключить устройство с портом RS-232 к компьютеру через сеть Ethernet. Поскольку написание программ для работы с Ethernet портом значительно сложнее, чем с COM, преобразователи RS-232 в Ethernet поставляются с драйверами, которые создают в компьютере виртуальные COM-порты, каждый из которых соответствует устройству RS-232, подключенному к шине Ethernet через адресуемый преобразователь. Это позволяет использовать программы, написанные для работы через COM-порт, в сети Ethernet без какой-либо их модификации. Пользовательское приложение общается с RS-232-устройствами через виртуальный COM-порт, а все сложности Ethernet и стандарта IEEE 802.3 оказываются скрыты в драйверах, поставляемых в комплекте с адресуемым преобразователем.
Преобразователи интерфейсов
Объединяем различные типы оборудования и промышленные сетей
Преобразователи интерфейсов применяются в ряде случаев, когда необходимо организовать канал связи между устройствами с различными типами интерфейсов, объединить их в единую сеть, либо поменять физический уровень передачи сигнала. Так же достаточно распространенной задачей, является преобразование интерфейса с целью передачи сигнала на более длинное расстояние.
Преобразователи RS-232 в RS-485/422
Данные устройств как раз часто применяются с целью увеличить дистанцию передачи сигнала, так как интерфейс RS-485/422 способен передавать данные на расстоянии до 1200 м. без повторителей. Сигнал RS-232 преобразовывается в RS-485 / 422 передается на необходимое расстояние и преобразовывается обратно. Так же применяется данный преобразователь для подключения устройств с протоколами DCON и Modbus RTU это промышленные, программные надстройки, использующие физический уровень сети RS-485. Смотреть конверторы RS-232 в RS-422/485 в каталоге>>
Отдельно можно выделить адресуемые преобразователи последовательных портов, это изящное решение позволяет подключить в одному порту компьютера или контроллера до 256 последовательных устройств и назначить им соответствующий адрес, при этом цена решения будет очень низкой.
Так же в случае если структура сети RS-485 сильно разветвленная применяются повторители и коммутаторы интерфейса.
Конвертеры USB в RS-232, 422, 485, CAN
Интерфейс USB является современным вариантом последовательного интерфейса, применение такого конвертера схоже с предыдущим примером. Единственным существенным отличием является то, что преобразование происходит на уровне драйвера. То есть для работы такого преобразователя необходима установка программного драйвера. Смотреть в каталоге конвертеры USB в RS-232/422/485>>
Интерфейс CAN и два протокола базирующиеся на нем DeviceNet и CANopen имеет широкое распространение, в частности в автомобильной отрасли, оборудовании для ремонта и тех. обслуживания, так же может быть с легкостью преобразован в USB.
Преобразователи Ethernet в последовательный порт
Серия преобразователей Ethernet Nport от MOXA являются признанным эталоном качества и функциональности в этом сегменте, так же эта серия имеет самый широкий модельный ряд. Существуют модификации устройств, с каскадированием, шифрованием данных, совмещенные с Ethernet коммутатором, а так же терминальные асинхронные сервера с поддержкой специфических телекоммуникационных протоколов.
Компания ICP DAS предлагает своим заказчикам конвертеры Ethernet серии tDS, отличительной особенностью, которых является привлекательная цена.
За счет повсеместной использования сетей Ethernet в качестве основного канала для телекоммуникации, область применения преобразователей Ethernet в последовательный порт очень обширна. Любое устройство с последовательным интерфейсом можно интегрировать в сеть, с помощью преобразователя и иметь постоянный доступ к этому устройству при помощи Internet. Смотреть в каталоге преобразователи Ethernet в RS-232/422/485>>
Преобразователи в оптический канал
В случаи, когда необходимо передавать данные на большие расстояния, целесообразно использовать оптические каналы связи. Для этого существуют преобразователи среды, устройства, которые преобразовывают последовательные порты RS-232, 422, 485 в оптику, либо устройства для преобразования Ethernet в оптический канал. В зависимости от типа оптического преобразователя и типа оптического кабеля дальность передачи может составлять от 4 км. до 80 км. Оптический кабель одновременно позволяет избежать электромагнитных помех и защитит подключенное оборудование от грозовых разрядов.
Компания Эксперт-Автоматика осуществляет прямые поставки промышленного коммуникационного оборудования. Вы можете приобрести преобразователи интерфейса с доставкой в любую точку России по минимальным ценам.