本发明专利技术涉及一种profinet到FF H1协议、CAN协议、profibus转换和调度的方法，包括以下步骤：构建包含Profinet控制器、FF H1模块、CAN模块和profibus模块的硬件设备；在profinet控制器上运行profinet协议栈，在FF H1模块上运行FF H1协议栈，在CAN模块上运行CAN协议栈，在profibus模块上运行profibus协议栈；在profinet控制器中运行跨网段协议转换软件，实现profinet协议栈、FF H1协议栈，CAN协议栈和profibus协议栈之间的协议转换；在profinet控制器中运行跨网段统一调度软件，实现profinet到FF H1、CAN和profibus的统一调度。本发明专利技术保证了profinet、FF H1、CAN和profibus相互之间数据的双向传输，并且实现了服务级映射，具有实时性、通用性，可以构建以多种结构的控制网络以及良好的兼容性。
【技术实现步骤摘要】
profinet、FFH1、CAN和profibus协议之间转换和调度的方法
本专利技术涉及自动控制领域及现场总线技术，具体地说是一种profinet到FFH1协议、CAN协议、profibus协议转换和调度的方法。
技术介绍
现场总线是网络技术向工业化现场总线发展的产物，是在市场需求的背景下发展起来的新型技术，具有全数字化、分散、双向传输和多分支的特点。然而，由于历史和商业的原因，目前国际上有40多种现场总线，各种现场总线都有各自的应用范围和应用领域。而现场总线的关键技术之一是互操作性，解决与其他总线网络设备互联与互操作的问题，已成为现场总线技术成熟的一个标志。以太网用于工业控制中具有应用广泛、成本低廉以及通信速率高等优势，工业以太网正在成为工业控制网络的主流技术。一些国际组织也在积极推进以太网进入控制领域，正在进行工业以太网关键技术的研究。profinet标准，作为实时以太网国际标准，已经解决的关键技术有：控制系统结构设计、通信实时性技术、互可操作技术、远距离传输技术、网络安全技术、可靠性与抗干扰技术等。随着其关键技术的解决，profinet在工业自动化领域的应用也越来越广泛。FF(基金会现场总线，foundationfieldbus)标准作为世界上最具影响力的总线标准之一，得到了世界上主要自控设备供应商的广泛支持，在北美、亚太地区具有较强的影响力。CAN总线（ControllerAreaNetwok）是控制器局域网的简称，是德国Bosch公司在1986年为解决现代汽车中众多测量控制部件之间的数据交换而开发的一种串行数据通信总线，现已成为ISO国际标准ISO11898.Profibus是ProcessFieldbus的缩写，是面向工厂自动化和流程自动化的一种国际性的现场总线标准，已广泛被应用于制造业自动化（汽车制造、装瓶系统、仓储系统）、过程自动化（石油化工、造纸和纺织品工业企业）、楼宇自动化（供热空调系统）、交通管理自动化、电子工业和电力传输等行业，具备总线供电功能。解决profinet与基金会现场总线(FF)，控制器局域网总线（CAN）、Profibus的互联与互操作问题不仅是profinet技术的一个突破点，而且为profinet拓宽市场起到了推动作用。在profinet的市场应用中，可能会存在不同种类的现场总线。由于FF总线、CAN总线、profibus总线的市场应用非常广泛，与profinet可能共同应用于一个工厂自动化系统中，现场总场互联与互操作问题是不可避免的。而目前能够解决由profinet到FFH1总线、CAN总线、profibus总线互联与互操作问题的网关技术尚未见报道。
技术实现思路
针对现有技术中存在的尚无法解决由profinet到FFH1、CAN、profibus现场总线互联与互操作问题等不足之处，本专利技术要解决的技术问题是提供一种能够实现由profinet到FFH1协议、CAN协议、profibus协议转换和调度的方法；为了解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：一种profinet、FFH1、CAN和profibus协议之间转换和调度的方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）构建包含profinet控制器和FFH1模块、CAN模块、profibus模块的硬件设备；（2）在低速控制器上运行profinet协议栈，在FFH1模块上运行FFH1协议栈，在CAN模块上运行CAN协议栈，在profibus模块上运行profibus协议栈；（3）在profinet控制器中运行跨网段协议转换软件，实现profinet协议栈、FFH1协议栈、CAN协议栈和profibus协议栈之间协议的相互转换；（4）在profinet控制器中运行跨网段统一调度软件，实现profinet、FFH1、CAN和profibus之间跨网段报文的统一调度。所述的跨网段协议转换软件包括以下步骤：（1）下传协议报文跨网段：当profinet控制器以太网接口接收到请求报文时，对请求报文进行解包，得到服务信息报文头；判断该请求报文的类型；（1.1）如果为发送到FFH1网段的协议报文，则对该请求报文进行格式转换，并重新打包；profinet控制器通过第1串口通信模块将重新打包后的报文发送到FFH1模块，完成一次profinet报文到FFH1报文的转换；（1.2）如果为发送到CAN网段的协议报文，则对该请求报文进行格式转换，并重新打包；profinet控制器通过第1串口通信模块将重新打包后的报文发送到CAN模块，完成一次profinet报文到CAN报文的转换；（1.3）如果为发送到profibus网段的协议报文，则对该请求报文进行格式转换，并重新打包；profinet控制器通过第1串口通信模块将重新打包后的报文发送到profibus模块，完成一次profinet报文到profibus报文的转换；（2）上传实时数据跨网段：若该接收报文数据为实时数据：协议转换软件根据报头，获悉报文目标地址，调度实体比对跨网段统一调度表为实时数据选择正确传输路径，同时调用协议转换软件所提供服务，按照目标网段协议格式对实时数据重新打包，完成一次实时数据格式的转换；（3）上传协议数据跨网段：协议转换软件根据报头，获悉报文目标地址，调度实体比对跨网段统一调度表为协议报文选择正确传输路径，同时调用协议转换软件所提供服务，按照目标网段协议格式对实时数据重新打包，完成一次协议报文格式的转换。所述跨网段统一调度软件，包括以下步骤：（1）上传跨网段和本网段的实时报文和响应报文：根据FFH1模块、CAN模块和PROFIBUS模块中的调度表和通信调度方法构建PROFINET控制器调度表；（2.1）上传跨网段实时数据：当低速网段模块订阅到使用对应低速网段协议栈的设备上传的实时数据时，跨网段统一调度软件通过查找profinet控制器中的跨网段统一调度表，得到使用高速网段协议栈或低速网段协议栈现场设备中功能块的链接映射关系；跨网段统一调度软件在周期报文传送时期将实时数据发布给对应现场设备，完成一次串口通信过程；（2.2）上传跨网段协议报文：profinet周期报文传输结束后进入非周期报文传输阶段，profinet控制器将突发性的非周期数据转发至报文目标地址所在网段包括高速网段或低速网段各网段；（2.3）下传本网段协议报文：若该协议报文目的地址为profinet网段设备，该报文由profinet协议栈自行处理，再由profinet控制器本地调度软件将处理后协议报文经以太网口发送至profinet网段；（2.4）下传跨网段协议报文：若该协议报文目的地址为低速网段设备，profinet控制器通过调用跨网段统一调度软件在非周期报文传输阶段将协议报文发送至报文目标地址所在网段，完成跨网段协议转换；通过跨网段统一调度软件，实现跨网段设备之间的报文互访。如果上传报文为低速网段本网段的报文，则按低速网段各自协议栈进行处理；如下传报文为高速网段（profinet网段）本网段报文，则按高速网段协议栈进行处理。如果该上传报文数据类型为协议数据，则将对接收报文重新打包；并由跨网段统一调度软件通过以太网接口将重新打包后的报文发送到profinet网段。所述跨网段统一调度表是指profin本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.profinet 、FF H1、CAN和profibus协议之间转换和调度的方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）构建包含profinet 控制器和FF H1 模块、CAN模块、profibus模块的硬件设备；（2）在低速控制器上运行profinet 协议栈，在FF H1 模块上运行FF H1 协议栈，在CAN模块上运行CAN协议栈，在profibus模块上运行profibus协议栈；（3）在profinet 控制器中运行跨网段协议转换软件，实现profinet协议栈、FF H1协议栈、CAN协议栈和profibus协议栈之间协议的相互转换；（4）在profinet 控制器中运行跨网段统一调度软件，实现profinet、FF H1、 CAN和profibus之间跨网段报文的统一调度。
【技术特征摘要】
1.profinet、FFH1、CAN和profibus协议之间转换和调度的方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）构建包含profinet控制器和FFH1模块、CAN模块、profibus模块的硬件设备；（2）在低速控制器上运行profinet协议栈，在FFH1模块上运行FFH1协议栈，在CAN模块上运行CAN协议栈，在profibus模块上运行profibus协议栈；（3）在profinet控制器中运行跨网段协议转换软件，实现profinet协议栈、FFH1协议栈、CAN协议栈和profibus协议栈之间协议的相互转换；（4）在profinet控制器中运行跨网段统一调度软件，实现profinet、FFH1、CAN和profibus之间跨网段报文的统一调度。2.根据权利要求1所述的profinet、FFH1、CAN和profibus协议之间转换和调度的方法，其特征在于，所述的跨网段协议转换软件包括以下步骤：（1）下传协议报文跨网段：当profinet控制器以太网接口接收到请求报文时，对请求报文进行解包，得到服务信息报文头；判断该请求报文的类型；（1.1）如果为发送到FFH1网段的协议报文，则对该请求报文进行格式转换，并重新打包；profinet控制器通过第1串口通信模块将重新打包后的报文发送到FFH1模块，完成一次profinet报文到FFH1报文的转换；（1.2）如果为发送到CAN网段的协议报文，则对该请求报文进行格式转换，并重新打包；profinet控制器通过第1串口通信模块将重新打包后的报文发送到CAN模块，完成一次profinet报文到CAN报文的转换；（1.3）如果为发送到profibus网段的协议报文，则对该请求报文进行格式转换，并重新打包；profinet控制器通过第1串口通信模块将重新打包后的报文发送到profibus模块，完成一次profinet报文到profibus报文的转换；（2）上传实时数据跨网段：若该接收报文数据为实时数据：协议转换软件根据报头，获悉报文目标地址，调度实体比对跨网段统一调度表为实时数据选择正确传输路径，同时调用协议转换软件所提供服务，按照目标网段协议格式对实时数据重新打包，完成一次实时数据格式的转换；（3）上传协议数据跨网段：协议转换软件根据报头，获悉报文目标地址，调度实体比对跨网段统一调度表为协议报文选择正确传输路径，同时调用协议转换软件所提供服务，按照目标网段协议格式对实时数据重新打包，完成一次协议报文格式的转换。3.根据权利要求1所述的profinet、FFH1、CAN和profibus协议之间转换和调度的方法，其特征在于，...
【专利技术属性】
技术研发人员：宋岩，谷宁，徐攀峰，李宾，
申请(专利权)人：辽宁大学，
类型：发明
国别省市：辽宁,21
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