一种基于虚拟设备的现场总线方法技术

本发明专利技术是一种基于虚拟设备的现场总线方法，该方法通过主设备的设备适配模块将物理设备地址映射到虚拟设备层作为从设备，在总线设备适配模块中实现了具体的设备处理方法，总线设备适配模块是物理设备与虚拟设备的桥梁，通过总线设备适配模块实现从物理设备读写数据存入虚拟设备的输入缓存，将虚拟设备输出缓存的数据推送到物理设备，实现物理设备与虚拟设备的数据同步，主设备对虚拟从设备读写来完成与实际物理设备通信，从而屏蔽了不同总线设备差异，简单高效，成本低，另外划分了服务处理线程和客户端处理线程，提高了运行效率，特别适合于数控、机器人/机械臂等多轴运动控制系统与总线设备的数据通信。可满足多设备、高效率的控制需求。

【技术实现步骤摘要】
一种基于虚拟设备的现场总线方法
本专利技术涉及现场总线
，具体涉及一种基于虚拟设备的现场总线方法。
技术介绍
现场总线（Fieldbus）是近年来迅速发展起来的一种工业数据总线，它主要解决工业现场的智能化仪器仪表、控制器、执行机构等现场设备间的数字通信以及这些现场控制设备和高级控制系统之间的信息传递问题。由于现场总线简单、可靠、经济实用等一系列突出的优点，使其被广泛地应用于工业自动化、船舶、医疗设备、工业设备等方面。但是，现有的虚拟总线化技术多采用的是基于设备内部的多条物理总线采用控制器或者判优器进行虚拟化处理，这种虚拟化总线技术受限于现有的物理总线实现，对于工业现场如果采用多条物理总线会明显增加现场的维护成本等，而且针对不同的物理总线需要单独设备及控制器或者判优器，并不具有通用性。为了解决现有技术中存在的总线设备不具备通用性，维护成本高的问题，本专利技术提供了一种基于虚拟设备的现场总线方法，不仅实现了总线设备间通信而且保证了各个设备间业务互不干扰，通用性较强。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术存在的问题，提供一种基于虚拟设备的现场总线方法。为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本专利技术通过以下技术方案实现：一种基于虚拟设备的现场总线结构，该总线结构上包括至少一个主设备和至少一个从设备，所述主设备通过一条物理总线与所述从设备相连接,所述从设备通过物理总线将物理设备地址映射到主设备中。进一步的，所述主设备中包括有设备适配模块、虚拟设备模块、通信模块和业务处理模块，所述从设备通过设备适配模块将从设备的物理设备地址映射到虚拟设备模块中，用于从从设备中读写数据存入虚拟设备模块的输入缓存中，并将虚拟设备输出缓存的数据推送到从设备，实现物理设备与虚拟设备的数据同步。进一步的，所述主设备可作为一个从设备通过总线接入到另一台主设备上作为从设备使用，并被动的接受数据。进一步的，所述主设备分为服务线程和客户端线程，通过对数据流分析，根据时间关键特性，将主设备通信处理和地址映射处理模块归为服务处理线程，将具有周期处理特性的用户自定义处理、系统信号处理和从设备通信处理归为客户端处理线程。一种基于虚拟设备的现场总线方法，其特征在于，包该方法包括以下步骤：步骤1）从设备的加载，主设备中的设备适配模块提供统一的接口连接从设备，以进行打开设备、数据读入、数据写出和设备关闭的操作；步骤2）创建虚拟设备集合，先构建虚拟设备模块数据结构，加载虚拟设备模块相对应参数，并按照设备地址升序将虚拟设备模块插入到虚拟设备链表的相应位置；步骤3）根据链表中设备的先后顺序依次为虚拟设备模块创建数据缓存映射；步骤4）主设备通过设备适配器从从设备读取数据存入虚拟设备模块的输入缓存，将虚拟设备模块的输出缓存的数据推送到物理设备，实现从设备与虚拟设备的数据同步，并以主设备对虚拟从设备读写来完成与实际物理设备通信。进一步的，所述步骤4）中，当主设备的业务处理模块完成本地从设备的数据同步后，主设备作为从设备时，被动处理其他主设备的数据读写请求。进一步的，在主设备作为从设备时的应用场景下，主设备对外可见的是统一编址虚拟地址，根据时间关键特性，将主设备通信处理和地址映射处理模块归为服务处理线程，将具有周期处理特性的用户自定义处理、系统信号处理和从设备通信处理归为客户端处理线程。本专利技术的有益效果是:1、本专利技术通过采用虚拟映射物理设备的方法，可以将不同的实际物理现场总线设备接入到主设备中，主设备对虚拟映射从设备进行读写，以此来实现一对多的数据传输。2、本专利技术在通信过程中，通过根据时间关键特性，将主设备通信处理和地址映射处理模块归为服务处理线程，将具有周期处理特性的用户自定义处理、系统信号处理和从设备通信处理归为客户端处理线程，从而提高了运行效率。附图说明图1为本专利技术基于虚拟设备的现场总线方法示意图；图2为本专利技术虚拟设备加载流程图；图3为本专利技术虚拟设备数据结构图；图4为本专利技术服务端线程流程图；图5为本专利技术服务端线程流程框图；图6为本专利技术客户端线程流程框图；图7为本专利技术虚拟设备处理流程图。具体实施方式下面将参考附图并结合实施例，来详细说明本专利技术。如图1所示，一种基于虚拟设备的现场总线结构，该总线结构上包括至少一个主设备和至少一个从设备，所述主设备通过一条物理总线与所述从设备相连接,所述从设备通过物理总线将物理设备地址映射到主设备中。本实施例中可以参考图1所示，该系统包括主设备和至少一个从设备，主设备与从设备通过一条物理总线分别连接，主设备包含虚拟设备层和设备适配层，虚拟设备层中包含至少一个虚拟设备，虚拟设备的个数与实际物理从设备个数对应，虚拟设备由主设备创建，设备适配层根据实际物理设备的类型适配各种总线设备。进一步的，所述主设备中包括有设备适配模块、虚拟设备模块、通信模块和业务处理模块，其中通信模块负责各个从设备与主设备间的通信，业务处理模块处理各个设备间的数据，所述从设备通过设备适配模块将从设备的物理设备地址映射到虚拟设备模块中，用于从从设备中读写数据存入虚拟设备模块的输入缓存中，并将虚拟设备输出缓存的数据推送到从设备，实现物理设备与虚拟设备的数据同步，主设备的设备适配模块将实际物理从设备映射到虚拟设备模块中成为虚拟设备，实际物理从设备与虚拟设备相对应，虚拟设备是从设备连接到主设备上的镜像，虚拟设备模块是物理从设备与虚拟设备的桥梁，在本实施例中，主设备可以适配多种从设备，包括MODBUSTCP、MODBUSRTU、ETHERNET、PROFINET设备。所述主设备可作为一个从设备通过总线接入到另一台主设备上作为从设备使用，并被动的接受数据，此时与普通从设备无异。所述主设备分为服务线程和客户端线程，通过对数据流分析，根据时间关键特性，将主设备通信处理和地址映射处理模块归为服务处理线程，将具有周期处理特性的用户自定义处理、系统信号处理和从设备通信处理归为客户端处理线程。继续参照图1，一种基于虚拟设备的现场总线方法，其特征在于，包该方法包括以下步骤：步骤1）从设备的加载，主设备中的设备适配模块提供统一的接口连接从设备，以进行打开设备、数据读入、数据写出和设备关闭的操作；步骤2）创建虚拟设备集合，如图2所示，先构建虚拟设备模块数据结构，加载虚拟设备模块相对应参数，如图3所示，并按照设备地址升序将虚拟设备模块插入到虚拟设备链表的相应位置；步骤3）如图4所示，根据链表中设备的先后顺序依次为虚拟设备模块创建数据缓存映射；步骤4）主设备通过设备适配器从从设备读取数据存入虚拟设备模块的输入缓存，将虚拟设备模块的输出缓存的数据推送到物理设备，实现从设备与虚拟设备的数据同步，并以主设备对虚拟从设备读写来完成与实际物理设备通信。所述步骤4）中，当主设备的业务处理模块完成本地从设备的数据同步后，主设备作为从设备时，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于虚拟设备的现场总线结构，该总线结构上包括至少一个主设备和至少一个从设备，其特征在于，所述主设备通过一条物理总线与所述从设备相连接,所述从设备通过物理总线将物理设备地址映射到主设备中。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于虚拟设备的现场总线结构，该总线结构上包括至少一个主设备和至少一个从设备，其特征在于，所述主设备通过一条物理总线与所述从设备相连接,所述从设备通过物理总线将物理设备地址映射到主设备中。


2.根据权利要求1所述的基于虚拟设备的现场总线结构，其特征在于，所述主设备中包括有设备适配模块、虚拟设备模块、通信模块和业务处理模块，所述从设备通过设备适配模块将从设备的物理设备地址映射到虚拟设备模块中，用于从从设备中读写数据存入虚拟设备模块的输入缓存中，并将虚拟设备输出缓存的数据推送到从设备，实现物理设备与虚拟设备的数据同步。


3.根据权利要求2所述的基于虚拟设备的现场总线结构，其特征在于，所述主设备可作为一个从设备通过总线接入到另一台主设备上作为从设备使用，并被动的接受数据。


4.根据权利要求3所述的基于虚拟设备的现场总线结构，其特征在于，所述主设备分为服务线程和客户端线程，通过对数据流分析，根据时间关键特性，将主设备通信处理和地址映射处理模块归为服务处理线程，将具有周期处理特性的用户自定义处理、系统信号处理和从设备通信处理归为客户端处理线程。


5.一种基于虚拟设备的现场总线方法，其特征在于，包该方法...

【专利技术属性】
技术研发人员：石文辉，
申请(专利权)人：苏州艾利特机器人有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32