网关设备及工业数据交换系统技术方案

本申请提供了一种网关设备及工业数据交换系统，所述网关设备包括通信模块和数据传输模块，通信模块用于通过第一通信协议与多个工控设备中的每一个通信连接，并通过第二通信协议与至少一个客户端程序通信连接，数据传输模块用于从工控设备获取设备运行数据，对设备运行数据执行协议转换，并向客户端程序实时传送设备运行数据；和/或从客户端程序获取设备分析数据，对设备分析数据执行协议转换，并向工控设备实时传送设备分析数据。借此，本申请通过在工控设备和客户端程序之间构建网关设备，不仅可实现多台工控设备的并发连接，并可在工控设备与客户端程序之间实现异构协议数据的实时交换，提高生产管理效率。提高生产管理效率。提高生产管理效率。

【技术实现步骤摘要】
网关设备及工业数据交换系统


[0001]本申请涉及工业自动化
，尤其涉及一种网关设备及工业数据交换系统。

技术介绍

[0002]新一代信息技术已成为引领科技融合创新、支撑产业升级演进、加速制造业服务业模式变革的关键要素。通过将各种工控设备接入工业互联网，可对工业生产设备实现智能化的管理，从而有效提高生产管理效率。
[0003]然而，由于工控设备种类繁多、工业网络环境复杂、数据来源多样化、数据协议不统一等问题，导致在不同工控设备之间实现数据交换的难度较大。
[0004]具体地，目前的工业数据交换系统大都是通过客户端程序与工控设备直接建立一对一的通信连接，以实现两者之间的工业数据交换。然而，此方式限制了一个客户端程序仅能与一个工控设备进行对接，导致数据来源会受到极大的限制。另外，由于客户端程序与工控设备各自支持的数据通信协议不同，导致无法实现工业数据的实时交换，而数据交换的滞后性也严重影响了生产管理效率的提升。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本申请提供的网关设备及工业数据交换系统，能够实现多客户端应用程序与多台工控设备的同时并发连接，并可实现异构协议工业数据在工控设备与客户端程序之间的实时交换。
[0006]根据本申请实施例的第一方面，提供了一种网关设备，包括：通信模块，用于通过第一通信协议与多个工控设备中的每一个通信连接，并通过第二通信协议与至少一个客户端程序通信连接；数据传输模块，用于通过所述第一通信协议，从所述多个工控设备中的至少一个目标工控设备获取设备运行数据，将所述设备运行数据由满足所述第一通信协议的第一数据格式转换为满足所述第二通信协议的第二数据格式，并向所述至少一个客户端程序中的目标客户端程序实时传送所述设备运行数据；和/或通过所述第二通信协议，从所述至少一个客户端程序中的目标客户端程序获取设备分析数据，将所述设备分析数据由满足所述第二通信协议的第二数据格式转换为满足所述第一通信协议的第一数据格式，并向所述多个工控设备中的至少一个目标工控设备实时传送所述设备分析数据。
[0007]根据本申请实施例的第二方面，提供了一种工业数据交换系统，包括：多个工控设备，用于存储设备运行数据；至少一个客户端程序，用于向数据分析程序提供所述设备运行数据，或从所述数据分析程序获取所述设备运行数据的设备分析数据；如第一方面所述的网关设备。
[0008]由上述技术方案可知，通过在工控设备与客户端程序之间构建网关设备，不仅可实现多台工控设备的并发连接，还可利用网关设备提供的协议转换处理功能，在工控设备与客户端程序之间实现异构协议数据的实时交换，以提高生产管理效率。
附图说明
[0009]图1是本申请示例性实施例的网关设备的结构框图。
[0010]图2是本申请另一示例性实施例的网关设备的结构框图。
[0011]图3是本申请另一示例性实施例的网关设备的结构框图。
[0012]图4是本申请示例性实施例的工业数据交换系统的结构框图。
[0013]图5是本申请另一示例性实施例的工业数据交换系统的结构框图。
[0014]附图标记列表：
[0015]100：网关设备
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102：通信模块
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104：数据传输模块
[0016]106：数据订阅模块
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108：故障处理模块
[0017]110：工控设备
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112：被控设备
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114：设备数据库
[0018]120：客户端程序
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122：数据分析程序
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130：用户端
[0019]400：工业数据交换系统
具体实施方式
[0020]为了使本领域的人员更好地理解本申请实施例中的技术方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请实施例一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请实施例中的实施例，本领域普通技术人员所得到的所有其他实施例，都应当属于本申请实施例保护的范围。
[0021]下面结合附图对本申请的一些实施例作详细说明。在各实施例之间不冲突的情况下，下述的各实施例及实施例中的特征可相互组合。下述各方法实施例中的步骤仅用于示例性描述，并非用于限制本专利技术。
[0022]如上所述，目前的工业数据交换，是通过客户端程序与工控设备之间的直连方式来实现的，此方式存在一个客户端程序无法同时连接多台工控设备，导致数据获取来源受到限制，降低了自动化的生产管理效率。此外，还由于工控设备和客户端程序支持通信协议不相同，导致工业数据无法在客户端程序和工控设备之间实时传输，存在数据交换滞后的问题。
[0023]在现代工业自动化领域中，OPC
‑
UA(Open Platform Communications Unified Architecture)是一种面向工业自动化系统的通信协议，提供了一种跨平台的、可靠的、安全的、标准化的、互操作的数据传输和通信机制，可应用于不同协议的通信设备以及不同的操作系统中，并可提供不同通信协议的设备数据能够以统一的方式进行表示和交换。此外，OPC
‑
UA协议也是将设备工业数据流式传输给数据分析程序的最重要协议之一，以实现设备预测性维护、工业控制参数优化等先进的工业自动化管理。
[0024]然而，OPC
‑
UA数据源与数据分析程序之间的集成处理并非易事，尤其是在与不同编程技术协同工作的场景下。具体地，OPC
‑
UA客户端程序通常使用特定的编程技术来实现，因此，当需要与异构编程技术集成时，必须引入中间件组件来执行数据代理、缓存、转换等处理，这不可避免地会给数据交换系统的实施增加额外的复杂性，并对数据交换系统的整体性能以及数据传输的实时性产生负面的影响。
[0025]基于上述现有技术中存在的种种问题，本申请各实施例提供一种网关设备及工业数据交换系统，通过在工控设备和客户端程序之间构建网关设备以进行工业数据交换，取
代现有工控设备与客户端程序直连的通信方式，不仅可与多台工控设备并发连接，更可实现异构协议数据在工控设备与客户端程序之间的实时传输，解决数据传输滞后性的问题。
[0026]下面结合附图对本申请实施例提供的网关设备及工业数据交换系统进行详细说明。
[0027]网关设备
[0028]图1至图3是本申请的不同实施例的网关设备的结构框图。如图1所示，本实施例的网关设备100主要包括：通信模块102和数据传输模块104。
[0029]通信模块102用于通过第一通信协议与多个工控设备110中的每一个通信连接，并通过第二通信协议与至少一个客户端程序120通信连接。
[0030]在一些实本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种网关设备，包括：通信模块，用于通过第一通信协议与多个工控设备中的每一个通信连接，并通过第二通信协议与至少一个客户端程序通信连接；数据传输模块，用于通过所述第一通信协议，从所述多个工控设备中的至少一个目标工控设备获取设备运行数据，将所述设备运行数据由满足所述第一通信协议的第一数据格式转换为满足所述第二通信协议的第二数据格式，并向所述至少一个客户端程序中的目标客户端程序实时传送所述设备运行数据；和/或通过所述第二通信协议，从所述至少一个客户端程序中的目标客户端程序获取设备分析数据，将所述设备分析数据由满足所述第二通信协议的第二数据格式转换为满足所述第一通信协议的第一数据格式，并向所述多个工控设备中的至少一个目标工控设备实时传送所述设备分析数据。2.根据权利要求1所述的网关设备，其中，所述第一通信协议为OCP
‑
UA通信协议；所述第二通信协议为远程过程调用协议。3.根据权利要求1所述的网关设备，其中，所述网关设备还包括数据订阅模块，用于：获取所述目标客户端程序的数据订阅请求，解析所述数据订阅请求中的订阅数据；监听所述设备运行数据中的订阅数据的数值，并在所述订阅数据的数值发生变化时，经由所述数据传输模块向所述目标客户端程序传送所述订阅数据。4.根据权利要求3所述的网关设备，其中，所述网关设备还包括故障处理模块：所述数据订阅模块用于：根据所述订阅数据的数值的监听结果，实时更新所述订阅数据的数值未发生变化的累计时长；所述故障处理模块用于：比对所述累计时长与预设时长阈值，若所述累计时长超过所述预设时长阈值，从所述多个工控设备中确定用于提供所述订阅数据的目标工控设备，向所述目标工控设备发送通信测试请求，其中，所述通信测试请求用于测试所述网关设备与所述目标工控设备之间的通信连接状态；若在预设响应时间内，未获得所述目标工控设备对应于所述通信测试请求的通信测试响应，向所述目标工控设备发送通信连接请求，以恢复所述网关设备与所述目标工控设备之间的通信连接；根据所述订阅数据，重新建立所述网关设备与所述目标工控设备之间的数据连接。5.根据权利要求1或2所述的网关设备，其中，所述数据传输模块还用于：通过所述第二通信协议从所述目标客户端程序获取数据操作指令，将所述数据操作指令由满足所述第二通信协议的第二数据格式转换为满足所述第一通信协议的第一数据格式；根据所述数据操作指令中包含的至少一个设备标识信息，从所述多个工控设备中确定所述至少一个设备标识信息对应的至少一个待操作工控设备，并向所述至少一个待操作工控设备传送所述数据操作指令，并接收所述至少一个待操作工控设备返回的对所述数据操作指令的响应结果；其中，所述数据操作指令包括数据读操作指令、数据写操作指令、数据订阅操作指令中
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【专利技术属性】
技术研发人员：何梦，吴文超，郑毅贤，
申请(专利权)人：西门子中国有限公司，
类型：发明
国别省市：