Хотя многие лабораторные приборы являются закрытыми, но некоторые из них могут передавать полученные данные (показания) во внешние системы, например, в LIMS для автоматизации лаборатории. Некоторые приборы могут даже полноценно управляться из внешних систем.
Для реализации такой возможности производитель лабораторного оборудования должен, во-первых, предусмотреть такую возможность и перечень команд, а во-вторых, вывести на корпус требуемый порт для подключения к внешней системе. Это может быть реализовано через разные интерфейсы и протоколы, что мы и разберем в этой статье. Также разберем, какие интерфейсы лучше для автоматизации, что может стать критерием технического задания при подборе лабораторного оборудования.
Что такое порт, интерфейс и протокол?
Порт — это механическая (физическая) реализация контактной площадки — “розетки”, через которую специфичным кабелем производится соединение устройств между собой. Хотя порты обычно специфичны для определенных интерфейсов, но в редких случаях они могут выглядеть физически одинаково, но под ними могут быть скрыты разные интерфейсы.
Интерфейс — это электронно-программный способ передачи сигнала. Какие напряжения, какие полярности, какие временные тайминги и т.д. То есть, если вы хотите отправить письмо своему другу, то интерфейсы — это способ отправки: бумажным письмом, email, СМС, голубями или кричать другу в громкоговоритель.
Протокол — это программный способ “кодировать” информацию так, чтобы два устройства понимали друг друга. То есть, если вернуться к вашему общению с вашим другом, то email — это интерфейс, а протокол — это язык, на котором вы будете переписываться (русский, английский, китайский, выдуманный вами самостоятельно, но понимаемый обоими).
Так вот RS232, RS485, USB и COM порт — это интерфейсы, а MODBUS — протокол. Существуют также и иные протоколы и интерфейсы, но они менее распространены в лабораторном оборудовании (WiFi TCP/IP, BLE, LAN и др.).
RS232 интерфейс в лабораторном оборудовании
Один из самых старых, но при этом не менее актуальных интерфейсов. Позволяет соединять между собой только два устройства кабелем обычно не более 2 м. Наиболее распространен в лабораторном оборудовании.
Этот же интерфейс часто называется COM-портом, последовательным портом, serial портом — грубо говоря это одно и то же (синонимы).
RS485 интерфейс в лабораторном оборудовании
Интерфейс, который в отличии от RS232, позволяет соединять большое количество устройств на одну линию и прокладывать кабели на очень большие расстояния.
По этой причине данный интерфейс чаще всего используется в различных датчиках и установках, которые используются в производственных линиях и технических системах, но иногда встречается также и в лабораторном оборудовании.
USB интерфейс в лабораторном оборудовании
Хотя данный интерфейс является самым молодым из приведенных и функциональным и многими по ошибке из-за этого считается наилучшим, но на практике является избыточным и значительно более сложным и нестабильным для автоматизации. Данный интерфейс хорош для передачи видео, изображений, других больших потоков данных с большой скоростью, но для лабораторного оборудования является избыточным.
Зачастую даже, если в лабораторном оборудовании имеется USB порт, то за ним чаще всего скрывается преобразователь с RS232 интерфейса на USB интерфейс, но это уже все равно усложняет работу.
USB интерфейс удобен в приборах только в одном случае — если вы готовы каждый прибор подключать к рядом стоящим ПК и работе с информацией только на этом ПК. Для остальных случаев автоматизации данный интерфейс самый НЕ удобный.
Modbus протокол в лабораторном оборудовании
Modbus — это уже именно протокол, а не интерфейс, т.е. язык общения между устройствами. Modbus зачастую реализуется через RS485 интерфейс (modbus rtu) или WiFi TCP/IP интерфейс (modbus tcp). То есть данный протокол редко используется в лабораторном оборудовании.
Modbus — это попытка выработать единый стандарт общения между устройствами. Хотя эти правила были выработаны, но все-таки существует достаточно большое количество правил, которые каждый производитель оборудования устанавливает в modbus самостоятельно. Именно из-за этого, если у вас есть два устройства, которые утверждают, что один передает данные по modbus, а другое принимает данные по modbus, то это не гарантирует, что они “поймут” друг друга однозначно. Поэтому даже при наличии устройств с modbus, вам скорее всего потребуются промежуточные драйверы >>.
Другие протоколы в лабораторном оборудовании
В 99 % случаев в лабораторном оборудовании абсолютно нестандартизированные протоколы общения. Интерфейс в 90 % случаев один и тот же (если не вдаваться в подробности) — RS232, но протоколы очень разные.
Эта проблема была нами освещена в отдельной статье >>
Какое интерфейс итого лучше? Как выбрать?
Если у вас есть возможность выбирать оборудование для автоматизации — выбирайте, где имеется именно чистый RS232 интерфейс (не эмуляция COM-порта за USB интерфейсом, а чистый RS232 интерфейс) с соответствующим портом.
Но этого не всегда достаточно (!!!). Если вы готовы разбираться еще глубже — запросите у производителя описание протокола работы по RS232 и изучите какие возможности предоставляет производитель при взаимодействии со внешними устройствами (список команд). Бывает такое, что RS232 порт есть, но возможности — минимальные и не особо применимые на практике. Бывает даже такое, что RS232 есть, но он не предназначен для работы с LIMS, или что дилер вообще не может предоставить протоколы общения и тогда вы покупаете «кота в мешке» рискуя что подключиться к прибору не получится, если производитель «намудрил» в протоколах.
Если у вас уже есть LIMS, отправьте описание протокола от прибора интегратору (разработчику) вашего LIMS, чтобы он вам подтвердил, что производитель прибора предоставил достаточно возможностей для работы с прибором через LIMS и они смогут подключить прибор к LIMS. Это самый надежный способ.
Как передать данные с приборов в LIMS: Унифицированные модули связи R-LIMS для считывания данных с лабораторного оборудования >>
Как автоматизировать лабораторную деятельность — LIMS от нашей компании: Reference LIMS (R-LIMS) >>
