CN101414175B - 设备互联的方法、装置及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种设备互联的方法、装置及系统。所述设备互联系统包括：系统配置装置、控制设备和至少一个被控设备；所述系统配置装置，用于根据配置操作，生成被控设备描述信息；所述设备描述信息包括：设备类型信息、设备配置信息和设备通信信息；所述控制设备，用于接收并保存所述系统配置装置发送的被控设备描述信息；根据所述被控设备描述信息，与在接入网络中检测到的新接入的被控设备建立数据连接，和，将所保存的被控设备配置信息发送至已建立数据连接的被控设备；所述被控设备，包括输入设备和/或输出设备，用于根据所述控制设备发送的配置信息，执行输入或输出操作。

Description

设备互联的方法、装置及系统

技术领域

本发明涉及自动控制技术领域，特别是涉及一种设备互联的方法、装置及系统。

背景技术

对于应用于过程控制的各类控制系统，如集散控制系统(DCS)、现场总线控制系统(FCS)等，其基本组成包括：输入设备、输出设备以及控制设备。输入设备测量到现场信号后，对信号进行预处理，作为输入实时数据上送给控制设备，控制设备对收到的输入实时数据进行解析和处理后，运行控制算法，计算出控制所需的实时数据，下发给输出设备，输出设备将收到的输出实时数据转换成标准信号送给现场执行设备，执行控制操作。

根据测量信号类型的不同，输入设备可分为模拟量输入设备，开关量输入设备和脉冲量输入设备等，输出设备可分为模拟量输出设备和开关量输出设备等，而每类输入设备或输出设备又可以进一步分为若干子类。在不同的应用环境下，需要使用不同类型的输入设备或输出设备，控制设备作为控制系统的核心，需要与不同数量、不同类型的输入设备和输出设备互联。

现有技术中，一种实现设备互联的方案是在控制设备中固化输入设备和输出设备的设备信息。该方案的可配置性和扩展性都较差，一旦需要改变输入设备或输出设备的类型或数量，必须相应修改控制设备的固化软件。

现有技术中，另一种实现设备互联的方案是在控制设备中增加用于存储设备类型信息和设备配置信息的区域，这两个区域所存储的数据是可以修改的，通过对数据的修改，可以实现对输入设备和输出设备的数量和类型进行实时配置。该方案解决了上述方案存在的可配置性差的问题，但仍未解决扩展性问题：在实际应用中，有时会根据特定的需求，设计新类型的输入设备或输出设备，而新增的设备类型可能无法与当前的控制设备正常通信，因此仍然需要修改控制设备的固化软件，为新增设备类型添加通信信息。

综上所述，现有的实现设备互联的方案，当接入控制设备的输入设备或输出设备发生变化时，都需要对控制设备的固化软件进行修改，其可扩展性较差，系统维护成本较高。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供了一种设备互联的方法、装置及系统，以解决现有的实现设备互联的方案可扩展性较差的问题，技术方案如下：

本发明实施例提供一种设备互联方法，包括：

接收并保存新增被控设备的描述信息；所述被控设备描述信息包括：被控设备类型信息、被控设备配置信息和被控设备通信信息，所述类型信息包含被控设备的类型参数，用于唯一标识一类被控设备；所述配置信息包含被控设备的配置参数，用于对被控设备的各项功能进行配置；所述通信信息包含被控设备与控制设备进行数据交互所需的参数，用于对控制设备和被控设备的交互数据正确地进行解析；

检测接入网络中是否有新的被控设备接入；如果是，则根据所保存的被控设备类型信息和被控设备通信信息，与检测到的被控设备建立数据连接；

将所保存的被控设备配置信息发送至所述已建立数据连接的被控设备；

其中，所述被控设备包括输入设备和/或输出设备；

所述检测接入网络中是否有新的被控设备接入，具体实现为：

向接入网络中的被控设备发送查询消息，接收被控设备回送的查询响应消息，根据所述查询响应消息中携带的被控设备地址，判断是否有新的被控设备接入；

所述将所保存的被控设备配置信息发送至已建立数据连接的被控设备，具体实现为：

实时接收已建立数据连接的被控设备发送的数据包，比较所述数据包中携带的设备配置信息和所保存的被控设备配置信息是否一致；如果否，则将所保存的被控设备配置信息发送至所述已建立数据连接的被控设备。

本发明实施例还提供一种控制设备，其特征在于，包括：

设备描述信息存储单元，用于接收并保存新增被控设备的描述信息；所述被控设备描述信息包括：被控设备类型信息、被控设备配置信息和被控设备通信信息，所述类型信息包含被控设备的类型参数，用于唯一标识一类被控设备；所述配置信息包含被控设备的配置参数，用于对被控设备的各项功能进行配置；所述通信信息包含被控设备与控制设备进行数据交互所需的参数，用于对控制设备和被控设备的交互数据正确地进行解析；

接入控制单元，用于检测接入网络中是否有新的被控设备接入；如果是，则根据所述设备描述信息存储单元保存的被控设备类型信息和被控设备通信信息，与检测到的被控设备建立数据连接，所述检测接入网络中是否有新的被控设备接入，具体实现为：向接入网络中的被控设备发送查询消息，接收被控设备回送的查询响应消息，根据所述查询响应消息中携带的被控设备地址，判断是否有新的被控设备接入；

配置控制单元，用于实时接收已建立数据连接的被控设备发送的数据包，比较所述数据包中携带的设备配置信息和所保存的被控设备配置信息是否一致；如果否，则将所保存的被控设备配置信息发送至所述已建立数据连接的被控设备；

其中，所述被控设备包括输入设备和/或输出设备。

本发明实施例还提供一种设备互联系统，其特征在于，包括：系统配置装置、控制设备和至少一个被控设备；

所述系统配置装置，用于根据配置操作，生成被控设备描述信息；所述被控设备描述信息包括：被控设备类型信息、被控设备配置信息和被控设备通信信息，所述类型信息包含被控设备的类型参数，用于唯一标识一类被控设备；所述配置信息包含被控设备的配置参数，用于对被控设备的各项功能进行配置；所述通信信息包含被控设备与控制设备进行数据交互所需的参数，用于对控制设备和被控设备的交互数据正确地进行解析；

所述控制设备，用于接收并保存所述系统配置装置发送的被控设备描述信息；根据所述被控设备描述信息，与在接入网络中检测到的新接入的被控设备建立数据连接，所述检测接入网络中是否有新的被控设备接入，具体实现为：向接入网络中的被控设备发送查询消息，接收被控设备回送的查询响应消息，根据所述查询响应消息中携带的被控设备地址，判断是否有新的被控设备接入，和，实时接收已建立数据连接的被控设备发送的数据包，比较所述数据包中携带的设备配置信息和所保存的被控设备配置信息是否一致；如果否，则将所保存的被控设备配置信息发送至所述已建立数据连接的被控设备；

所述被控设备，包括输入设备和/或输出设备，用于根据所述控制设备发送的配置信息，执行输入或输出操作。

以上技术方案，通过对被控设备的描述信息进行配置，包括被控设备的类型、配置参数、通信参数等，并将被控设备的描述信息发送至控制设备；控制设备根据所接收的设备描述信息，就可以与被控设备进行连接与数据交互。与现有技术相比，如果接入控制设备的被控设备类型或数量发生变化，或者有新类型的设备接入控制系统，只需对设备描述信息进行更新并发送至控制设备，而无需对控制设备中的固化软件进行修改。提高了控制系统的可扩展性，降低了维护成本。

附图说明

图1为本发明实施例的设备互联系统结构示意图；

图2为本发明实施例的设备描述信息存储单元结构示意图；

图3为本发明实施例的设备互联系统的另一种结构示意图；

图4为本发明的设备互联方法具体实施例的流程图；

图5为本发明的控制设备与被控设备建立数据连接的流程图；

图6为本发明的为控制设备对被控设备进行配置的流程图；

图7为本发明的控制设备对接收数据进行过滤的流程图；

图8为本发明的控制设备对发送数据进行过滤的流程图；

图9为本发明实施例控制系统的结构示意图；

图10为本发明实施例控制系统的另一种结构示意图。

具体实施方式

首先对本发明所提供的基于设备描述的设备互联系统进行说明，参见图1所示，控制设备与一个或多个同类型的或不同类型的被控设备之间通过接入网络互联，其中，被控设备包括输入设备和/或输出设备，接入网络可以是系统总线的形式。

在所述控制设备中，包括一个设备描述信息存储单元，用于存储被控设备的描述信息。如图2所示，所述设备描述信息存储单元中，包括若干个设备描述信息存储子单元，分别用来保存不同被控设备的描述信息。各个子单元的标识可以与被控设备的物理地址一一对应，存储单元的存储空间可以根据需要扩大或缩小，以满足实际应用需求为设计准则。

其中，所述设备描述信息，包括设备的类型信息、配置信息和通信信息。类型信息包含被控设备的类型参数，用于唯一标识一类被控设备；配置信息包含被控设备的配置参数，用于对被控设备的各项功能进行配置，被控设备根据配置信息执行相应的输入或输出操作；通信信息包含了被控设备与控制设备进行数据交互所需的参数，如输入数据长度、输出数据长度、诊断数据长度等等，用于对控制设备和被控设备的交互数据正确地进行解析。

如图3所示，所述从设备的描述信息，可以由一系统配置装置根据配置操作生成并发送至控制设备，写入被控设备的设备描述信息存储单元中。当接入系统的被控设备类型或数量发生变化时，或者有新类型的被控设备接入时，只需在系统配置装置中对被控设备描述信息进行更新并发送至控制设备，从而无需对控制设备中的固化软件进行修改。

本领域技术人员易于想到的是，上述系统配置装置，其作用是根据配置操作，生成被控设备描述信息，并发送至控制设备中的设备描述信息存储单元。因此既可以以独立装置的形式存在，也可以集成于控制系统内部，这些均不影响本发明的实现。

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明方案，下面结合附图对本发明所提供的设备互联方法作进一步的详细说明。

图4所示为本发明的设备互联方法具体实施例的流程图，包括以下步骤：

S401，接收并保存被控设备描述信息。

如上文所述，设备描述信息包括设备的类型信息、配置信息和通信信息，由系统配置装置根据配置操作生成。所述系统配置装置，可以以独立装置的形式存在，也可以集成于控制系统内部。控制设备接收被控设备描述信息后，将其保存在设备描述信息存储单元中。

S402，检测接入网络中是否有新的被控设备接入；如果是，则根据所保存的被控设备类型信息和被控设备通信信息，与检测到的被控设备建立数据连接。

图5所示为控制设备与被控设备建立数据连接的流程图。控制设备向接入网络上发送查询消息，接入网络中的被控设备收到该查询消息后，会向控制设备回送查询响应消息。控制设备根据查询响应消息中携带的被控设备地址信息，判断是否有新的被控设备接入，如果是，则在设备描述信息存储单元查找所检测到的设备所对应的类型信息和通信信息，并根据以上信息与该被控设备建立数据连接。

其中，根据不同的应用需求，控制设备向接入网络上发送查询消息，可以是由查询操作触发执行，也可以是实时或周期性执行，这些都不影响本发明的实现。

S403，将所保存的被控设备配置信息发送至所述已建立数据连接的被控设备。

图6所示为控制设备对被控设备进行配置的流程图。被控设备的工作状态可以分为未连接、已连接未配置和已配置三种(这里的未连接或已连接指的是未建立或已建立数据连接)。刚接入网络或总线的被控设备为未连接状态，控制设备检测到被控设备并与之建立数据连接后，被控设备的状态更新为已连接未配置状态。处于该状态的被控设备将会上送数据包给控制设备，上送的数据包中会携带该被控设备的配置信息(可以是配置信息校验码的形式)。控制设备比较数据包中携带的设备配置信息和所保存的被控设备配置信息是否一致，如果不一致，则将所保存的被控设备配置信息发送至被控设备，并且将被控设备的状态标记为已配置状态，这样被控设备就可以根据控制设备发送的配置信息进行工作。

本领域技术人员可以理解，对被控设备的配置是经常需要变化的，因此，对于处于已配置状态的被控设备，也可以实时或周期性向控制设备上送携带其配置信息的数据包。控制设备比较所接收的配置信息与所保存的配置信息是否一致，就可以将实时更新的配置信息下发给被控设备。由于每个被控设备的描述信息分别存储于不同的设备描述信息存储子单元，并且各个子单元的标识与被控设备的物理地址一一对应，因此，修改一个被控设备的配置信息不会对其它被控设备造成影响。

对于已建立数据连接的被控设备，控制设备可以进一步为其设置数据过滤机制。在实际的应用中，有些被控设备可能会处于非正常工作的状态，对于这些被控设备，控制设备无需对其上送的实时数据进行解析处理，或向其下发数实时数据，只需接收其状态信息，工程人员可以在线观察到被控设备的状态。图7所示为控制设备对接收数据进行过滤的流程图，被控设备上送的数据包中除了包括实时数据之外，还携带有该设备的配置信息和状态信息。控制设备首先比较数据包中携带的设备配置信息和所保存的被控设备配置信息是否一致：如果否，则执行S403，下发相应的配置信息给被控设备；如果是，则表明被控设备的配置正确。控制设备进一步根据状态信息判断被控设备工作是否正常：若正常，则接收被控设备上送的实时数据信息，并进一步对信息进行解析、计算等工作；若不正常，则丢弃此数据包。

同样道理，对于要向被控设备发送的数据包，也可以设置类似的过滤机制。图8所示为控制设备对发送数据进行过滤的流程图，控制设备下发数据给被控设备前，首先判断被控设备配置信息和所保存的被控设备配置信息是否一致：如果否，则执行S403，下发相应的配置信息给被控设备；如果是，则表明被控设备的配置正确。控制设备进一步根据状态信息判断被控设备工作是否正常：若正常，则向该被控设备发送数据包，被控设备根据所发送的数据包执行操作；若不正常，则停止向该被控设备发送数据包。

其中，对于接收数据的过滤，特别适用于输入设备，对于状态不正常的输入设备所上送的数据，控制设备可以不必做进一步的解析和计算处理，减轻控制设备处理器的负荷；而对于发送数据的过滤，则更适用于输出设备，控制设备可以避免将数据发送至状态不正常的输出设备，从而节约数据通信带宽。

本领域普通技术人员可以理解：实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

相应于上面的方法实施例，本发明实施例还提供一种控制设备，参见图9所示，包括：

设备描述信息存储单元910，用于接收并保存被控设备描述信息；所述被控设备描述信息包括：被控设备类型信息、被控设备配置信息和被控设备通信信息；

接入控制单元920，用于检测接入网络中是否有新的被控设备接入；如果是，则根据所述设备描述信息存储单元910保存的被控设备类型信息和被控设备通信信息，与检测到的被控设备建立数据连接；

配置控制单元930，用于将所述设备描述信息存储单元910保存的被控设备配置信息发送至所述已建立数据连接的被控设备；

其中，所述设备描述信息存储单元中，包括若干个设备描述信息存储子单元，分别用来保存不同被控设备的描述信息。各个子单元的标识可以与被控设备的物理地址一一对应，存储单元的存储空间可以根据需要扩大或缩小，以满足实际应用需求为设计准则。

参见图10所示，该控制设备还可以包括：

系统配置单元940，用于根据配置操作，生成被控设备描述信息，并将所述被控设备描述信息提供给所述设备描述信息存储单元910。

为了对控制设备接收和发送的数据进行过滤，上述的控制设备，还可以进一步包括接收过滤单元和发送过滤单元。

所述接收过滤单元，用于根据已建立数据连接的被控设备发送的数据包中携带的设备状态信息，判断所述被控设备的状态是否正常；如果否，则丢弃所接收的数据包。

所述发送过滤单元，用于根据已建立数据连接的被控设备发送的数据包中携带的设备状态信息，判断所述被控设备的状态是否正常；如果否，则停止向所述被控设备发送数据包。

对于装置实施例而言，由于其基本相应于方法实施例，所以描述得比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。

以上所述仅是本发明的具体实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种设备互联方法，其特征在于，包括：

接收并保存新增被控设备的描述信息；所述被控设备描述信息包括：被控设备类型信息、被控设备配置信息和被控设备通信信息，所述类型信息包含被控设备的类型参数，用于唯一标识一类被控设备；所述配置信息包含被控设备的配置参数，用于对被控设备的各项功能进行配置；所述通信信息包含被控设备与控制设备进行数据交互所需的参数，用于对控制设备和被控设备的交互数据正确地进行解析；

检测接入网络中是否有新的被控设备接入；如果是，则根据所保存的被控设备类型信息和被控设备通信信息，与检测到的被控设备建立数据连接；

将所保存的被控设备配置信息发送至所述已建立数据连接的被控设备；

其中，所述被控设备包括输入设备和/或输出设备；

所述检测接入网络中是否有新的被控设备接入，具体实现为：

向接入网络中的被控设备发送查询消息，接收被控设备回送的查询响应消息，根据所述查询响应消息中携带的被控设备地址，判断是否有新的被控设备接入；

所述将所保存的被控设备配置信息发送至已建立数据连接的被控设备，具体实现为：

实时接收已建立数据连接的被控设备发送的数据包，比较所述数据包中携带的设备配置信息和所保存的被控设备配置信息是否一致；如果否，则将所保存的被控设备配置信息发送至所述已建立数据连接的被控设备。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述接收被控设备描述信息，具体实现为：

接收系统配置装置发送的被控设备描述信息，所述系统配置装置，用于根据配置操作，生成所述被控设备描述信息。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，该方法进一步包括：

实时接收已建立数据连接的被控设备发送的数据包，根据所述数据包中携带的设备状态信息，判断所述被控设备的状态是否正常；如果否，则丢弃所接收的数据包。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，该方法进一步包括：

实时接收已建立数据连接的被控设备发送的数据包，根据所述数据包中携带的设备状态信息，判断所述被控设备的状态是否正常；如果否，则停止向所述被控设备发送数据包。

5.一种控制设备，其特征在于，包括：

设备描述信息存储单元，用于接收并保存新增被控设备的描述信息；所述被控设备描述信息包括：被控设备类型信息、被控设备配置信息和被控设备通信信息，所述类型信息包含被控设备的类型参数，用于唯一标识一类被控设备；所述配置信息包含被控设备的配置参数，用于对被控设备的各项功能进行配置；所述通信信息包含被控设备与控制设备进行数据交互所需的参数，用于对控制设备和被控设备的交互数据正确地进行解析；

接入控制单元，用于检测接入网络中是否有新的被控设备接入；如果是，则根据所述设备描述信息存储单元保存的被控设备类型信息和被控设备通信信息，与检测到的被控设备建立数据连接，所述检测接入网络中是否有新的被控设备接入，具体实现为：向接入网络中的被控设备发送查询消息，接收被控设备回送的查询响应消息，根据所述查询响应消息中携带的被控设备地址，判断是否有新的被控设备接入；

配置控制单元，用于实时接收已建立数据连接的被控设备发送的数据包，比较所述数据包中携带的设备配置信息和所保存的被控设备配置信息是否一致；如果否，则将所保存的被控设备配置信息发送至所述已建立数据连接的被控设备；

其中，所述被控设备包括输入设备和/或输出设备。

6.根据权利要求5所述的控制设备，其特征在于，所述控制设备，还包括：

系统配置单元，用于根据配置操作，生成被控设备描述信息，并将所述被控设备描述信息提供给所述设备描述信息存储单元。

7.根据权利要求5所述的控制设备，其特征在于，所述控制设备，还包括：

接收过滤单元，用于根据已建立数据连接的被控设备发送的数据包中携带的设备状态信息，判断所述被控设备的状态是否正常；如果否，则丢弃所接收的数据包。

8.根据权利要求5所述的控制设备，其特征在于，所述控制设备，还包括：

发送过滤单元，用于根据已建立数据连接的被控设备发送的数据包中携带的设备状态信息，判断所述被控设备的状态是否正常；如果否，则停止向所述被控设备发送数据包。

9.一种设备互联系统，其特征在于，包括：系统配置装置、控制设备和至少一个被控设备；

所述系统配置装置，用于根据配置操作，生成被控设备描述信息；所述被控设备描述信息包括：被控设备类型信息、被控设备配置信息和被控设备通信信息，所述类型信息包含被控设备的类型参数，用于唯一标识一类被控设备；所述配置信息包含被控设备的配置参数，用于对被控设备的各项功能进行配置；所述通信信息包含被控设备与控制设备进行数据交互所需的参数，用于对控制设备和被控设备的交互数据正确地进行解析；

所述控制设备，用于接收并保存所述系统配置装置发送的被控设备描述信息；根据所述被控设备描述信息，与在接入网络中检测到的新接入的被控设备建立数据连接，所述检测接入网络中是否有新的被控设备接入，具体实现为：向接入网络中的被控设备发送查询消息，接收被控设备回送的查询响应消息，根据所述查询响应消息中携带的被控设备地址，判断是否有新的被控设备接入，和，

实时接收已建立数据连接的被控设备发送的数据包，比较所述数据包中携带的设备配置信息和所保存的被控设备配置信息是否一致；如果否，则将所保存的被控设备配置信息发送至所述已建立数据连接的被控设备；

所述被控设备，包括输入设备和/或输出设备，用于根据所述控制设备发送的配置信息，执行输入或输出操作。

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