Udstyr med serielle porte er traditio­nelt blevet betragtet som udstyr, der kobles direkte til computeren via en seriel port. Med serielle portservere kan udstyr med serielt interface imidlertid tilsluttes overalt på et netværk, så alle netværks-brugere kan benytte dem. Det gælder både over lokalnet og internet. Ved tilslutning over internettet bliver rækkevidden global.

Om serielle portservere

Den serielle portservers opgave er at gøre serielle porte til­gæng­elige på et netværk, ligesom printerservere gør en printerport tilgængelig på nettet og fil-servere f. ex. gør harddisk-kapacitet tilgængelig på nettet. Den serielle portserver er en kompakt computer, der har et Ethernet net­værks-interface og en eller flere serielle por­te. Dens indbyggede firm­ware har kun til opgave at sende data fra netværket til den rette serielle port og at sende data, som modtages på serielle porte videre til netværket. Til netværkstrafikken bruges TCP/IP (Internet-protokollen), så selv en seriel portserver med mange porte har normalt kun én IP-adresse, og hver seriel port har sit eget portnummer.

Brugen af serielle portservere har adskillige fordele frem for traditionel kabelføring:

  • Fleksibilitet
Data-ruter er fastlagt ved konfigureringen. Serielle portservere kan derfor uden videre flyt­tes til et andet netværks-stik uden behov for ny konfigu­rering eller kabelføring
  • Skalerbarhed
Nye serielle portservere kan problemfrit til­fø­jes. Normalt vil datamængden fra de serielle portservere være beskeden i forhold til net­vær­kets kapacitet
  • Drifts- og datasikkerhed
Serielle portservere er udført i robust design og er normalt forsynet med ”Watchdog” timer, som løbende overvåger programmets funk­tion i den serielle portserver, og reiniti­aliserer sy­ste­met ved fejl, så Watchdog-timeren hindrer, at den serielle portserver ”fryser”. Risikoen for forstyrrelser af data på net­vær­ket er langt mindre end ved brug af tra­di­tio­nel­le serielle kabler. Bemærk også, at nogle typer kan benytte SSH kryptering, så de ikke kan ”aflyttes” af uvedkom­mende.
  • Servicevenlighed
Der er rige muligheder for at overvåge og fejlfinde både på netværket i almin­de­lig­hed og på de serielle portservere i sær­de­les­hed
  • Økonomi
Normalt vil prisen for nye serielle portservere være mindre end omkostningerne ved at in­stal­lere nye serielle kabler

Tre kommunikationsmetoder

Principielt kan der kommunikeres med serielle portservere på 3 forskellige måder:
”Box til box” metoden
”Winsock” metoden
”Virtuel com driver” metoden

”Box til box” – metoden

Denne metode kan bruges, hvis der ikke er en computer med netværksfunktion til rådighed. Metoden går ud på, at to serielle portservere konfigureres, så de sender data til modparten i stedet for til en computer. De to serielle portservere defineres som henholdsvis ”Master” og ”Slave” (eller ”Server” og ”Host”) med hver sin IP-adresse samt mod­partens IP-adress­e. Når begge de serielle portservere er konfigureret, kan denne metode siges at have etableret en fast for­bin­delse mellem serielle portene på de to serielle portservere. En fordel ved denne metode er, at forbindelsen vil være uafhængig af hvilke operativsystemer og soft­ware-versioner der i øvrigt bruges på netværket. ”Box til box metoden” er desuden den eneste brugbare metode i tilfælde, hvor der i systemet hverken kan indgå software, der benytter ”sockets” eller COM port drivere, f.eks. en PLC og et simpelt måleinstrument med seriel port.

Eksempel PLC med fjernaflæsning af data fra et måle­instru­ment.
PLC_fjernaflaesning

I dette eksempel har hverken PLC eller instrument indbygget software, der kan benytte netværk, så her bruges ”box til box” – metoden.

”Winsock” metoden

Denne metode forudsætter, at de programmer, der benytter den serielle portserver, har adgang til netværket via TCP/IP protokollen ved hjælp af de net­værks­funktioner, der er indbygget i Windows. Det er det stan­dard­iserede interface til disse funktioner, der kaldes ”Winsock”.

I alle gængse programmeringssprog til Windows (Visual C++, Visual basic, Delphi m. fl.) er der ad­gang til TCP/IP via ”Winsock”, der fritager pro­gram­møren for at kende alle

detaljerne i de under­liggende net­værks­­protokoller. Når først protokol, IP-adres­se, portnum­mer og klient/server status er valgt, kan data­blok­ke i frit format udveksles mellem pro­gram­met og den serielle portserver.

Pro­gram­met ”Hyper Terminal”, der følger med som tilbehør til Windows, er et eksempel på et program, der kan benytte ”Winsock”.
På en pc med to serielle porte vil man i ”Hyper terminal” kunne vælge mellem COM1 eller COM2, og så vil ”TCP/IP (Win­sock)” op­træ­de som den tredje valg­mu­lighed. Der­for er ”Hyper Terminal” ideel til at afprøve både TCP/IP- og RS232-for­bindelsen, idet der sim­pelt­hen startes to versi­oner af Hyper Ter­minal, hvor den ene kom­mu­ni­ke­rer med den serielle portservers net­værks­interface med TCP/IP ved hjælp af Winsock, medens den anden kom­munikerer med COM1 tilsluttet den seri­elle portservers RS232-port. På den måde vil de to Hyper Terminal pro­gram­mer køre fuld duplex ind­byr­des gennem den serielle portserver, som figuren her­ viser. Her vil alt, hvad der tastes i det ene ter­mi­nal­vin­due, vises som modtagne data i det andet vindue.SERPORT-TEST
Eksempel: Proceskontrol og overvågning af industrielt anlæg.

Tegningen viser et eksempel, hvor forskelligt udstyr til måling, regulering og overvågning kommunikerer med én eller flere pc’er via lokalnet eller internet. De be­nyt­te­de pc’er må nødven­dig­vis benytte ”Winsock” eller den ”Virtuelle COM driver” (Se næste afsnit). Bemærk at enhver af de 3 computere, der alle benytter ”Winsock”, er i stand til at kommunikere med alle serielle porte på de 6 viste apparater under soft­ware-kontrol, hvor traditionelle seriekabler kræver direkte kabel­forbindelser, hvis længder næp­pe bør overstige ca. 15 – 20 meter.

Metoden kan bruges, når de Windows-programmer, der skal kom­munikere med den serielle portserver, ikke har adgang til Winsock eller anden interface til TCP/IP netværk. Disse programmer er konstrueret, så de kommunikerer direkte med de eksisterende fysiske serielle porte, der findes i pc’en. Alligevel har de mulighed for at bruge de serielle portservere, hvis der installeres en ”Virtual COM port driver”(der leveres sammen med den serielle portserver). Dette er en såkaldt ”device driver”, som kan opfange data og kontrolinformationer til og fra de serielle porte for at få operativsystemet til at ”tro”, at der er installeret en ekstra seriel port (en virtuel port).
industri
 ”Virtuel COM-driver” - metoden 
virtual-com

Tegningen il­lu­strerer data­flow i den com­puter, der be­nyt­ter den vir­tu­elle COM dri­ver, som gri­ber ind i ope­ra­tiv­sy­stemets funk­tion og sikrer, at data til den vir­tu­elle port om­di­ri­geres til net­værks­in­ter­fa­cet via TCP/IP driverne, me­dens data til de almin­delige serielle porte fortsat sen­des til serie­interfacet.

Da de fleste moderne programmerings­miljøer har API interface til netværk med TCP/IP, er det dog efter­hånden sjældent, at nyere software vil være afhængig af en ekstern COM driver, og normalt vil Winsock da også være at foretrække frem for at satse på en ekstern COM driver.

Hvis man ikke skriver sin software selv og derfor ingen indflydelse har på, om ”Winsock” kan bruges, er ”Virtuel COM driver” metoden den letteste måde

Mange typer og varianter

Der er et udvalg af varianter blandt de serielle portser­vere. Antallet af serielle porte pr. enhed varierer fra 1 til 16, og de serielle porte kan være traditionelle RS232 porte med ”punkt til punkt” forbindelse op til ca. 15 m eller RS422-porte med balancerede sig­naler for ”punkt til punkt” – forbindelse op til ca. 1200 m samt RS485-porte, til ”multidrop”-for­bin­del­se, hvor op til 32 serielle porte kan dele samme 2- el­ler 4-tråds bus. Her vil rækkevidden også være op til 1200 m

Nogle serielle portservere er ”Intelligente” – dvs. der er flere avancerede funktioner, og brugeren har normalt ad­gang til at indlægge sine egne program­mer i enheden.
Der er typer med digitale ind- og udgange med niveauer beregnet for PLC, relæer eller TTL. Se f.eks. ETH1SER-R3I3+.
De fleste serielle portservere benytter kablet Ethernet net­værks­interface, men nogle serielle portservere benytter trådløse netværk (ETH1SER-A+RL kan benytte både Ethernet og trådløst netværk), og nogle benytter lysleder (type FIBER1SER-UNI2F+), hvor netværksfor­bin­delsen sker via lyslederkabel.