一种自由口通信网关的数据传输方法技术

本发明专利技术提供了一种自由口通信网关的数据传输方法，通信网关具有多个串口及至少一个网口，每个串口具有不同的串口号，其特征在于，包括以下步骤：将通信网关的各串口与不同的现场串行设备相连，将通信网关的网口接入工业以太网系统；根据现场通信要求，为每个与现场串行设备相连的串口配置所需要的通信模式。采用本发明专利技术后，可实现1个网关接入多个、多种的串行设备到工业以太网，无需考虑具体的数据意义，具体的通信协议由用户自己定义。且在进行通信时，可以将串行数据准确地传给远端网络，远端网络也可以准确地监控某一串行设备。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术一种自由口通信网关的数据传输方法，属于工业通信

技术介绍
随着“物联网”技术的兴起，大部分的工业现场已覆盖了完整的网络通信，但仍存在很多的现场串行设备无网络接口，无法通过以太网进行远程数据通信，如果能利用这些已有的网络设施将串行设备的数据进行远程传输，将极大的扩展串行设备的使用率，并且通过以太网远程监控这些现场设备，也为“物联网”的发展提供了一种通道。目前，国内的许多现场串行设备由于各种原因，并没有使用统一的通信协议来进行数据通信，使得上层系统无法对不同的串行设备数据进行处理，因此需要一种多串口设备，能接入工业以太网系统，且解决通信协议多样化问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种能够接入工业以太网系统且解决通信协议多样化问题的多串口设备的数据通信方法。为了达到上述目的，本专利技术的技术方案是提供了一种自由口通信网关的数据传输方法，通信网关具有多个串口及至少一个网口，每个串口具有不同的串口号，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、将通信网关的各串口与不同的现场串行设备相连，将通信网关的网口接入工业以太网系统；步骤2、根据现场通信要求，为每个与现场串行设备相连的串口配置所需要的通信模式，任意现场串行设备向工业以太网系统传输数据的步骤包括：由当前现场串行设备向与其相连的当前串口发送数据，通信网关的当前串口接收到数据后，记录当前串口的串口号，再由通信网关内部的控制单元依据当前串口所配置的通信模式对应的通信协议将接收到的数据转换为以太网帧格式数据，再利用网口将以太网帧格式数据上传至工业以太网系统；工业以太网系统中的任意以太网设备向任意现场串行设备发送数据的步骤包括：当通信网关接收到来自当前以太网设备的以太网帧格式数据后，由通信网关内部的控制单元依据通信网关与当前以太网设备的连接信息对应的通信协议将以太网帧格式数据转换为串口发送的自由帧数据，根据自由帧数据中的端口信息得到串口号，再利用串口号向与对应串口相连的现场串行设备发送自由帧数据。优选地，所述通信模式包括TCP Server通信模式、TCP Client通信模式、UDP通信模式以及实串口通信模式，若当前串口被配置为TCP Server通信模式，则由当前串口对应的现场串行设备向工业以太网系统传输数据的步骤包括：通信网关作为TCP的服务端，通过配置的本地端口监听所有工业以太网系统的客户端的连接，并保存所有客户端的连接地址，当前串口收到现场串行设备发送的数据帧后，记录接收数据的串口号，将接收到的数据帧转换为以太网传输的以太网帧格式数据，并发送给所有已连接的客户端；若当前串口被配置为TCP Client通信模式，则由当前串口对应的现场串行设备向工业以太网系统传输数据的步骤包括：通信网关作为TCP的客户端，尝试连接工业以太网系统中该模式下配置的所有目的IP地址和端口对应的服务端，并保存所有连接信息，当前串口收到现场串行设备发送的数据帧后，记录接收数据的串口号，将接收到的数据帧转换为以太网传输的以太网帧格式数据，并发送给所有已连接的服务端；若当前串口被配置为UDP通信模式，则由当前串口对应的现场串行设备向工业以太网系统传输数据的步骤包括：通信网关绑定本地端口，当前串口收到现场串行设备发送的数据帧后，记录接收数据的串口号，将接收到的数据帧转换为以太网传输的以太网帧格式数据，并发送给该模式下配置的工业以太网系统的所有远程目的IP地址和端口；若当前串口被配置为实串口通信模式，则由当前串口对应的现场串行设备向工业以太网系统传输数据的步骤包括：工业以太网系统是以虚拟串口的方式提供客户端的连接，通信网关作为TCP的服务端，通过固定的端口监听所有工业以太网系统的客户端的连接，并保存所有客户端的连接地址，当前串口收到现场串行设备发送的数据帧后，记录接收数据的串口号，通过CPU处理，将接收到的数据帧转换为以太网传输的以太网帧格式数据，并发送给所有已连接的客户端，客户端收到以太网帧数据后，按照虚拟串口的配置，将数据映射到对应的虚拟串口端，从而实现实串口的数据通信。采用本专利技术后，可实现1个网关接入多个、多种的串行设备到工业以太网，无需考虑具体的数据意义，具体的通信协议由用户自己定义。且在进行通信时，可以将串行数据准确地传给远端网络，远端网络也可以准确地监控某一串行设备。附图说明图1为本专利技术中所使用的通信网关的硬件构成框图；图2为通信架构图；图3为映射关系图；图4为现场应用图。具体实施方式为使本专利技术更明显易懂，兹以优选实施例，并配合附图作详细说明如下。图1是本专利技术中所使用的通信网关的硬件构成框图，具体包括：电源模块、处理器模块、以太网模块、串行接口模块及其他模块。电源模块通过外接的24VDC输入，内部转换为所需的5V、3.3V驱动电源。CPU处理器主要实现设备的配置管理、串行数据通信和以太网通信。串行接口模块包括4路独立的RS485物理接口，用于现场多路数据并行采集。以太网模块用于配置通信、串行链路数据通信及监控数据通信；其他模块包括指示灯、复位按钮和蜂鸣器。图2中的功能配置是本通信网关运行的必要条件。本专利技术中的通信网关支持4种模式：TCP Server通信模式、TCP Client通信模式、UDP通信模式以及实串口通信模式，用户可根据现场通信要求，来配置所需的通信方式。当选定某一通信方式后，用户可根据上层系统的通信要求以及串行设备的传输要求，对每个单独串口进行参数配置(包括串口的波特率等参数设置、传输到远端的目的IP和端口设置)，可达到每路串口以不同的通信方式与远端以太网系统进行无缝数据传输。配置方式可使用上位机配置软件，通过以太网的UDP端口，将配置报文按照自定义协议发送到网关设备，网关设备收到配置报文并解析后，按照配置参数进行工作。结合图3，本专利技术提供了一种自由口通信网关的数据传输方法包括以下步骤：步骤1、将通信网关的各串口与不同的现场串行设备相连，将通信网关的网口接入工业以太网系统；步骤2、根据现场通信要求，为每个与现场串行设备相连的串口配置所需要的通信模式，(包括串口的波特率等参数设置、传输到远端的目的IP和端口设置)，可达到每路串口以不同的通信方式与远端以太网系统进行无缝数据传输。配置方式可使用上位机配置软件，通过以太网的UDP端口，将配置报文按照自定义协议发送到网关设备，网关设备收到配置报文并解析后，按照配置参数进行工作。配置参数如下表所示：根据上述功能配置及配置参数，形成串行设备与以太网系统间的映射关系。以串口1为例，当串口1的模式配置为TCP Server模式时，网关作为TCP的服务端，通过配置的本地端口监听所有客户端的连接，并保存所有客户端的连接地址；当串口1端收到RS485设备发送的数据帧后，记录接收数据的串口号(如串口1)，通过CPU处理，将串口接收到的自由帧转换为以太网传输的以太网帧格式，并发送给所有已连接的远程客户端。当串口1的模式配置为TCP Client模式时，网关作为TCP的客户端，尝试连接该模式下配置的所有目的IP地址和端口，并保存所有连接信息；当串口1端收到RS485设备发送的数据帧后，记录接收数据的串口号(如串口1)，通过CPU处理，将串口接收到的自由帧转换为以太网传输的以太网帧格式，并发送给所有已连接的远程服务端。当串口1的模本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种自由口通信网关的数据传输方法，通信网关具有多个串口及至少一个网口，每个串口具有不同的串口号，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、将通信网关的各串口与不同的现场串行设备相连，将通信网关的网口接入工业以太网系统；步骤2、根据现场通信要求，为每个与现场串行设备相连的串口配置所需要的通信模式，任意现场串行设备向工业以太网系统传输数据的步骤包括：由当前现场串行设备向与其相连的当前串口发送数据，通信网关的当前串口接收到数据后，记录当前串口的串口号，再由通信网关内部的控制单元依据当前串口所配置的通信模式对应的通信协议将接收到的数据转换为以太网帧格式数据，再利用网口将以太网帧格式数据上传至工业以太网系统；工业以太网系统中的任意以太网设备向任意现场串行设备发送数据的步骤包括：当通信网关接收到来自当前以太网设备的以太网帧格式数据后，由通信网关内部的控制单元依据通信网关与当前以太网设备的连接信息对应的通信协议将以太网帧格式数据转换为串口发送的自由帧数据，根据自由帧数据中的端口信息得到串口号，再利用串口号向与对应串口相连的现场串行设备发送自由帧数据。

【技术特征摘要】
1.一种自由口通信网关的数据传输方法，通信网关具有多个串口及至少一个网口，每个串口具有不同的串口号，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、将通信网关的各串口与不同的现场串行设备相连，将通信网关的网口接入工业以太网系统；步骤2、根据现场通信要求，为每个与现场串行设备相连的串口配置所需要的通信模式，任意现场串行设备向工业以太网系统传输数据的步骤包括：由当前现场串行设备向与其相连的当前串口发送数据，通信网关的当前串口接收到数据后，记录当前串口的串口号，再由通信网关内部的控制单元依据当前串口所配置的通信模式对应的通信协议将接收到的数据转换为以太网帧格式数据，再利用网口将以太网帧格式数据上传至工业以太网系统；工业以太网系统中的任意以太网设备向任意现场串行设备发送数据的步骤包括：当通信网关接收到来自当前以太网设备的以太网帧格式数据后，由通信网关内部的控制单元依据通信网关与当前以太网设备的连接信息对应的通信协议将以太网帧格式数据转换为串口发送的自由帧数据，根据自由帧数据中的端口信息得到串口号，再利用串口号向与对应串口相连的现场串行设备发送自由帧数据。2.如权利要求1所述的一种自由口通信网关的数据传输方法，其特征在于，所述通信模式包括TCP Server通信模式、TCP Client通信模式、UDP通信模式以及实串口通信模式，若当前串口被配置为TCP Server通信模式，则由当前串口对应的现场串行设备向工业以太网系统传输数据的步骤包括：通信网关作为TCP的服务端，通过配置的本地端口监听所有工业以太网系统的客户端的连接，并保存所有客户端的连接...

【专利技术属性】
技术研发人员：江浩，陈淑芳，鞠晨，潘晶鹏，田由甲，
申请(专利权)人：上海电器科学研究所集团有限公司，上海电器科学研究院，
类型：发明
国别省市：上海;31