转换器知识百科
来源:中山电气网 发布时间:2019-01-14 阅读:86

转换器简介

协议转换器,简称协转,也叫接口转换器,它能使处于通信网上采用不同高层协议的主机仍然互相合作,完成各种分布式应用。它工作在传输层或更高。接口协议转换器一般用一个ASIC芯片就可以完成,成本低,体积小。它可以将IEEE802.3协议的以太网或V.35数据接口同标准G.703协议的2M接口之间进行相互转换。也可以在232/485/422串口和E1、CAN接口及2M接口进行转换。

工作原理
协议转换是一种映射,就是把某一协议的收发信息(或事件)序列映射为另一协议的收发信息序列。需要映射的信息为重要信息,因此协议转换可以看作是两个协议的重要信息之间的映射。所谓重要信息和非重要信息是相对而言的,要根据具体需要加以确定,选择不同的重要信息作映射,会得到不同的转换器。 


分类
基于多种通信口和各种协议,形成种类繁多的协议转换器。主要类别有E1/以太网协议转换器、RS-232/485/422/CAN转换器/RS-232/485/CAN转换器等。 

1、E1/以太网协议转换器
现有的基于E1和以太网的协议转换器主要分为E1/以太网系列和E1/V.35系列。利用E1链路来传输以太网数据在现实中有着广泛的应用,由于E1与以太网的数据传输协议标准不一样,它们之间需要使用协议转换器来完成数据的转换。已经存在的E1/以太网协议转换器在转换数据时都是以整条E1的传输能力为基础l。
它将以太网信号或V.35信号转换为E1信号,以E1信号形式在同步/准同步数字网上进行长距离传输。主要目的是为了延长以太网信号和V.35信号的传输距离,是一种网络接入设备。
协议网关通常在使用不同协议的网络区域间做协议转换。这一转换过程可以发生在OSI参考模型的第2层、第3层或2、3层之间。 但是有两种协议网关不提供转换的功能:安全网关和管道。由于两个互连的网络区域的逻辑差异, 安全网关是两个技术上相似的网络区域间的必要中介。如私有广域网和公有的因特网。 


2、RS-232/485/CAN转换器
基于集中串口和不同协议的联合,主要有RS-232串口到2M转换器,RS-485/422串口到2MG.703转换器,RS-232到2ME1的转换器,CAN转232、485转换器、USB TO RS-232/485/422转换器等。
RS232/485/CAN接口转换器具有串行通信能力的设备仍然在控制领域、通信领域大面积使用,随着接入设备的增多,应用功能复杂程度的提高,传统的串行通信网络的缺点越来越明显,而采用RS232/CAN智能转换器,升级、改造或重新构建既有通信或控制网络,能够很方便地实现RS232设备多点组网、远程通信,特别是在不需要更改原有RS232通信软件的情况下,用户可直接嵌入原有的应用领域,使系统设计达到更先进的水平,在系统功能和性能大幅度提高的情况下,减少了重复投资和系统更新换代造成的浪费。
USB-RS232 接口转换器首要的功能是实现两种总线的协议转换。主机端可以使用新的 USB 总线协议,向外发送数据,转换器内部将数据格式转变为 RS232 串行信号,再发送到设备。设备回送主机的数据,则经转换器转变为 USB 协议数据。
USB-RS232 接口转换器在对所流经的数据进行协议转换时,可以增加特别的功能。①由于 USB 总线的速度比 RS232 接口快很多,可以在接口转换器上设计数据缓冲区,以协调两总线的速度差。②RS232 接口有一些变种,如 RS485、RS422接口,接口转换器中可以设计 RS232-RS485 或是 RS232-RS422 接口转换器,简化整个系统的通信接口转换。③接口转换器在进行数据格式转换时,可以设计加密、解密算法,对流经的数据进行处理,提高系统的数据保密性。 


3、基于现场总线的协议转换器
基于现场总线的研究,发现多种总线标准的竞争与共存在客观上在应用上造成了不便。
CAN总线协议和Modbus协议的结合,通过引用 Modbus 协议代替原自定义串口协议,将通信任务按读、写进行归纳分类,再用 Modbus 协议定义的标准功能码简化通信流程,提高效率,同时也使系统具备开放性,能方便的结成网络。Modbus协议是主从协议,而CAN总线协议是多主对等协议,这也就决定了所设计的协议转换器在Modbus网络中作为从站,而在CAN网络中作为发送优先级最高的节点。
Modbus和CAN协议转换原理:在DSP的RAM中划分Modbus报文和CAN报文的存储缓冲区(包含各自的输入和输出缓冲区);协议转换器从Modbus主站收到的报文存入Modbus接收缓冲区,向主站返回应答时从CAN总线的接收缓冲区读取数据打包成Modbus应答报文的格式进行发送;协议转换器从Modbus接收缓冲区获取报文并存入CAN报文发送缓冲区,依据功能码进行发送分析,决定采用单次还是分次发送方式。总的来说,就是一种存储转发机制,这种机制首先考虑的是通信转换的可靠性,存储转换带来的延时直接导致通信实时性的降低。 


选型指南

1、网络可靠性
有些项目租用运营商的2M或者n×2M专线,但在接入的位置用协议转换器把2M专线转成以太网接入到三层交换机上。协议转换器本身成本比较低,可靠性设计不可能做得完善,这就为网络增加了一个故障点。实际上在项目实施中协议转换器故障是最常见的问题之一。 


2、链路服务
采用专线链接纵向机构,专线享受的是端到端的全线封闭式服务,用户可以随时看到自己的网络状况而无需运营商提供协助。当链路发生故障时可以在几秒钟内用出口网络设备监测到并马上自动启动备份链路,网络中断时间是秒级,业务一般不会中断。
而如果采用了协议转换器、交换机接入的话,链路状态变化被协议转换器阻挡住,用户只有发现业务中断才能觉察到,而这时还不能定位故障,这样网络的中断的时间将是以小时来计算的。 


3、协议转换器的应用及成本
关于协议转换器的问题我们已经说的非常多,同时也推动了路由技术的发展,如今,网络建设已经深入到行业内的各个分支,例如电力行业的农电信息网等等。
由于以太网是全球连接的标准,允许数据通过Internet传输,它有可能在远程地点之间传输或者备份iSCSISAN数据,而不需要昂贵的光纤通道协议转换器或者高带宽连接。 


维护保养
1、设备检查
检查设备是否完好,是否损坏,并核实电源状况。 


2、设备安装
取出设备,检查外观无破损,固定在机架或其它装置上,确保安装稳固。
(1)根据设备配置选择接入电源,正确连接电源线,加电看设备电源是否正常(正常绿色电源指示灯POWER 灯亮),工作状态是否正常(绿色RUN 灯闪烁);
(2)连接 E1 信号线,如用户侧设备已正常工作,该E1 信号对应的WORK 灯(绿色)亮。 


3、设备测试
(1)电源:正确连接电源线(直流机种电源连接方法见附录4),打开电源开关,POWER灯(绿色)亮表示电源工作正常;
(2)设备运行:通电后,设备初始化,当RUN 灯(绿色)闪烁表示设备运行正常;
(3)V.35 接口:设备正常运行时,将E1 接口自环,V.35 接口用误码仪测误码,无误码为正常;
(4)以太网端口:设备E1 互连并正常运行时,用两台带网卡的计算机分别与设备的以太网端口相连,通过Ping包,测试以太功能是否正常。
(5)RS232 接口:设备正常运行时,将E1 接口自环,将RS232 接口与PC 机串口对接,PC 机上运行“超级终端”(波特率为9600bit/s),禁止本地字符回显选项,键入测试字符,窗口中显示接收到的字符,如与键入的字符相同,表示RS232 接口工作正常。 


故障排除
一、V.35协议转换器常见故障就处理
1、故障:V.35线路不通,转换器LOS告警指示灯长亮。
分析:转换器出现LOS告警,说明传输设备接入转换器的E1信号出现信号丢失。
原因及解决:a.连接光端机E1发送和转换器E1接收的E1线缆出现故障。可用万用表测量判断。更换E1线缆,可解决故障;
b.光端机故障,E1接口无信号发送,或光端机未加电。可通过万用表测量光端机是否有电源输入,或光端机电源是否短路,或自环光端机E1接口观察LOS告警状态。检修电源供电系统或更换光端机,可解决故障。
c.转换器故障,E1接口无法接收信号。可通过断开转换器以太网线,自环E1接口,观察LOS告警状态进行判断,LOS告警不消除,判断设备故障。更换转换器,可解决故障。

2、故障:V.35线路不通,转换器AIS告警指示灯长亮。
分析:转换器出现AIS告警,说明连接光端机E1发送和转换器E1接收的E1线缆连接正常,但无信号,此时转换器收到本端光端机发送的全“1”码。
原因及分析:a.对端光端机未接收到对断转换器发送的E1信号。需检查对端E1线缆连接是否正常。
b.对端光端机、转换器无法加电,需检修供电系统。
c.对端光端机、转换器损坏,需进行检查,并更换设备。

3、故障:V.35线路不通,RD灯不亮。
分析:转换器出现RD灯不亮,说明转换器未接到路由器发送的信号。
原因及分析:a.路由器V.35模块损坏,无法发送V.35信号。需更换路由器恢复线路。
b.V.35线缆故障,无法传送V.35信号。需更换转换器或路由器V.35线缆恢复线路。
c.转换器故障,无法接收V.35信号。需更换转换器恢复线路。

4、故障:V.35线路不通,TD灯不亮。
分析:对端V.35信号未传送到本端,本端转换器无信号发送到本端路由器,此灯不亮与本端转换器、路由器无关,非本端设备故障。
原因及分析:a.对端路由器损坏无法发送V35信号,或转换器损坏无法接收V.35信号,或V.35线缆故障,对端转换器会出现RD灯不亮需,更换路由器恢复线路。
b.对端路由器、转换器无法加点,导致V.35信号无法传送到本端,本端及无信号输出。 


应用方案
工业通信需要多个设备之间的信息共享和数据交换,而常用的工控设备通信口有RS-232、RS-485、CAN和网络,由于各接口协议不同,使得异构网络之间的操作和信息交换难以进行,通过多协议转换器可以将不同接口设备组网,实现设备间的互操作。各种类型的转换器的出现,大大扩大了各类仪表(装置)的使用范围,使自动控制系统具有更多的灵活性和更广的适应性。

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