儘管現今網路發展已相當成熟，但許多工廠設備仍以串列通訊為主要傳輸方式。

串列通訊有其先天上的限制，然而透過設備伺服器，將可利用乙太網路的優勢，讓這些串列設備的使用壽命及功能無限延伸。

 

 串列數位通訊是最早期的設備間資料傳輸方式，起初僅應用於實驗室，後來才導入工廠應用上。在實驗室及測試台上，數位資料最初是以RS-232纜線傳輸。RS-232是電子工業協會（EIA）制定的非同步數據傳輸介面標準，可讓二個設備雙向通訊。在1970年代初，美國電機電子工程師學會（IEEE）建立了一個類似RS-232的多點傳輸串列通訊標準，最多可讓15個設備透過同一條纜線相互通訊，此即RS-485。

 

 

由於工廠內PLC等設備需要程式化，且為了收集和分析資料，需要將資料傳輸至電腦以進行試算表和資料庫運算，因此普遍採用RS-232當作傳輸介面。但是當以RS-232進行多項設備間的通訊時，卻有些嚴重不足的地方。

 

比方說，RS-232僅能單一連線，亦即每個串列設備只能和一部電腦或主機相連，而且設備間的實體距離不得超過50呎。另一項標準RS-422可達最多3600呎的傳輸範圍，但仍然相當受限。再者，RS-232的傳輸速率為每秒300～9600位元，與現今的資料傳輸方式相比，例如每秒可達百億位元（10 Gigabits）的乙太網路通訊，RS-232可說相當緩慢。雖然RS-485的傳輸速率有稍微加快，而且每個主機可連接多個從屬單元。然而不論是RS-232或RS-485，都無法擴充成為可供整個工廠使用的多設備通訊等級。

 

雖然有這些嚴重不足之處，非同步串列通訊連接仍是目前最普遍使用的工業設備介面，常見用途包括組態設定、操作介面（HMI）、生產設定（批次下載）甚至生產監控，以及故障診斷排除等等。串列埠輸出在各種設備上相當普遍，從無塵室微粒子計數器到視覺系統、跑馬燈顯示、計量器、掃描器，當然還包括工廠內的PLC和PAC。

 

 

乙太網路通訊時代的來臨，以及在工廠、實驗室裡普遍使用乙太網路，解決了串列設備傳輸距離與介面限制的問題。乙太網路允許使用伺服器與閘道器，將串列資料透過乙太網路傳送至接收主機，不像之前包括RS-485 Modbus在內的系統，僅能以單線連接單一設備。

 

使用串列通道即可在乙太網路上通透存取傳統設備。方法為先將串列資料封裝於IP封包內，透過乙太網路傳送，和一般標準的TCP/IP資料傳輸相同。對應用軟體與相連設備而言，整個過程是通透的，無須做太多的更動，且為雙向傳輸。Modbus很早就以TCP方式，透過乙太網路的通訊協定來傳輸，因此至今歷久不衰。串列通道允許設備至設備、電腦至串列設備，以及串列設備至電腦等彈性的配置。

 

 

串列設備伺服器可視應用方式提供多種作業模式，包括：TCP伺服器（輪詢模式）、TCP用戶端（事件處理）、配對組態（點對點）、數據機模擬以及Modbus閘道（Modbus/TCP至ModbusASCII/RTU）。

 

在TCP用戶端／伺服器模式中，先在主機電腦上安裝COM埠重新導向軟體，搭配現有的COM埠Windows應用程式，可將遠端串列埠變成本機COM埠，如此每部電腦最多可有255個COM埠。TCP可作為設備輪詢的「伺服器」，例如定時定期輪詢RTU的SCADA系統；TCP亦可作為支援事件處理的「用戶端」，遠端單元以「異常報告」而非輪詢機制運作。TCP伺服器模式的應用，包括部分OPC伺服器及其他類型的IP感知軟體，而用戶端模式的應用則包括條碼或RFID掃描器以及RTU。

 

在配對組態或點對點模式中，連線由各設備伺服器啟動，而各單元的IP位址在設備開機準備時被指定，每次重新開機就會重新指定一次IP位址。此組態最主要的應用，是將串列設備連接擴展至區域網路，甚至是廣域網路（WAN）範圍。

 

設備伺服器也可以設定為Modbus閘道器，將乙太網路上的Modbus/TCP轉換為串列Modbus RTU或ASCII，如此可讓工廠的工程師繼續使用原有的設備，並將這些設備整合到乙太網路中。雖然此類閘道器限制每個閘道連接最多8個設備，但卻可讓用戶繼續使用專有或無法升級的傳統SCADA和HMI應用。

 

 

設備伺服器可透過乙太網路輕易連接OPC用戶端／伺服器系統。現今的OPC版本（包括最新的OPC-UA）支援資料「串列封裝」功能，也可以設定OPC伺服器使用設備伺服器作為OPC用戶端。設備伺服器也可以設定為透過802.11b無線網路連線作業，如此一來就可以完全解決佈線限制的問題。

 

設備伺服器的一項普遍應用，是可遠端程式化及診斷串列通訊PLC，此應用允許具有COM埠重新導向功能的主機，透過工廠乙太網路與串列PLC通訊。如此不論是用筆記型電腦或桌上型電腦，透過有線或無線的方式，都可隨時隨地遠端存取PLC，充分利用現有的IP網路架構，無需鋪設專屬線路。

 

透過HMI介面串列連接，是設備伺服器的另一種普遍應用。在新安裝或重新配置現有廠房時，使用乙太網路佈建設備伺服器，取代原先連接HMI面板的專用纜線，將可節省大量的成本，而且HMI可部署在任何方便操作的地方，不受串列纜線的長度限制。

 

串列顯示（例如工廠跑馬燈顯示）也可以由設備伺服器控制啟動，提供如同其他HMI連線的效益。

 

 

使用設備伺服器可以延長工廠串列設備的使用壽命，擴充其功能，並可充分利用及匯整現有串列架構與IP區域／廣域網路架構。串列裝置可從遠端存取，不論是以無線網路甚至是透過網際網路，只需要有IP連線即可存取。如此一來，RS-232的50呎及RS-485的3600呎傳輸限制就不再是問題，設備伺服器可消弭佈線的限制，眾多設備可以共用一條纜線，而且可以從多處存取。設備伺服器讓串列設備的使用壽命無限延伸。