串口服务器的原理及使用方法

串口服务器是将来自TCP/IP协议的数据包，解析为串口数据流；反之，也可以将串口数据流打成TCP/IP协议的数据包，从而实现数据的网络传输。它能多个串口设备连接并能将串口数据流进行选择和处理，把现有的RS232接口的数据转化为IP端口的数据，这样就能够将传统的串行数据送上流行的IP通道，而无须过早的淘汰原有的不带以太网模块的数控系统设备，从而提高现有设备的利用率，节约了投资，简化了布线。在数据处理方面，串口服务器完成的是一个面向连接的RS232链路和面向无连接以太网之间的通讯数据的存储控制，系统对各种数据进行处理，处理来自串口设备的串口数据流，并进行格式转换，使之成为可以在以太网中传播的数据帧；对来自以太网的数据帧进行判断，并转换成串行数据送达响应的串口设备。在实际应用方面，串口服务器完成是将TCP/IP协议的以太网接口映射为Windows操作系统下的一个标准串口，应用程序可以像对普通串口一样对其进行收发和控制，比如一般计算机有两个串口COM1和 COM2，通过串口服务器可将其上面的串口映射为 COM3、COM4、COM5等。
串口联网服务器产品提供了直接通过网络来访问工业设备的解决方案。传统串口设备因此可以被转换成可以从局域网甚至互联网来监测和控制的以太网设备。Moxa的串口服务器提供不同的配置和规格特性以符合特殊应用的需求，包括有协议转换，Real COM驱动，TCP操作模式等。串口联网服务器是重新改造既有串口设备最简单的办法，包括plc、CNC、无线电收发机和其他串口设备。在自动化工业领域、有成千上万的感应器、检测器、 PLC、读卡器 或其他设备，互相连接形成一个控制网络，作为信息系统中管理数据的工具。 而最常用来连接这些设备的通讯界面就是 RS-232和RS-422/485总线。以太网/互联网等网络架构已逐渐在自动化产业内被广泛的采用，取代传统的串口通讯而成为自动化系统通讯的主流。 在这种趋势下，以 TCP/IP和以太网为代表的成熟度较高的开放式网络技术，正逐渐地被应用在各个自动化系统，连接并控制所有的设备。 对所有设备制造商和设备使用者而言，寻求一个经济、快速的解决方案，让现有的设备可立即联网使用，成为掌握竞争商机的重要课题。MOXA NPort Express设备联网服务器正是这种“立即联网”的解决方案。它可以让传统的RS-232/422/485设备，立即转换成具备网络界面的网络设备。
1.直连方式
所谓直连就是将计算机上的网线口与串口服务器上的以太网口直接相连，如图1所示。该组网方式布线简单，可以实现较长距离传输，较长距离传输的实现是因为从计算机到串口服务器的距离增大。网线的制作与一般的上网用的网线接线有所不同，在网线的８根线中数据线有４根，线号为１、２、３、６，其中１、２线用于发送，３、６线用于接收，并且１、２和３、６必须为双绞线，水晶头接线图如图所示，接线对应关系为1-3’、2-6’、3-1’、6-2’。通过驱动程序将串口服务器上的串口映射为COM3、COM4等，便可像普通串口一样对其进行操作。对于DE－311来说，如果将其串口设定为RS422或RS485，同样可以将其映射为COM3、COM4等，所以对于上位机来说不管串口服务器以什么样的串口方式输出，其操作方式与对计算机自身的COM1、COM2口的操作方式一样，大大简化了上位机的编成工作量。然而，串口服务器真正的优势以及价值的体现并不是表现在直连方式的应用上，将设备连接到以太网上是它重要的目的。

图1 水晶头直连接线图
2.以太网连接方式
通过串口服务器将数控设备连接到以太网上，其接线方式非常简单，只需要将串口服务器连接到集线器或者交换机上即可，通过设置串口服务器的IP地址，就可使串口服务器成为以太网上的一个节点，从使连接到该串口服务器的数控系统连接到以太网上，通过该组网方式能够将不同的设备，将不同形式的串口（如RS232、RS422和RS485），连接到以太网上，实现异构组网。该组网方式可以将整个公司的设备连接到网络上，在组网过程中，除了可以利用交换机和集线器扩展外，还可以利用工业以太网交换机，如MOXA EDS508，可以扩展不同型号的串口服务器，实现设备的灵活组网，工作人员可以分权限、分级别对设备进行监控，从公司领导、总工、技术负责人到普通操作员在自己的权限内都可以对系统进行监控，实现了网络资源的共享和对所有系统的集中管理，为网络制造技术搭建平台，网络结构如图2所示。

图2 工业以太网数控系统组网