CN102478797A - 一种可配置通讯协议的监控系统 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种可配置通讯协议的监控系统，系统包括：上位机、下位机模块、上位机监控软件、下位机监控软件；其特征在于，所述的下位机模块采用现有的通讯协议构架自定义通讯协议用同一个上位机监控软件实现对多个符合本通讯协议构架的监控对象的监控，下位机模块包含：命令解析子模块，用于接受上位机传送来的命令，判断其类型，并对其进行数据校验，当确认它是一条正确的命令之后，则执行该命令所要求的操作；数据校验子模块，用于对所有的命令进行数据校验，以确认接收和发送命令的正确性；数据发送子模块，用于本机接收到正确的命令后给上位机发送一个握手信号；如果上位机要求下位机发送数据，用该子模块将上位机所需要的数据发送给上位机。

Description

一种可配置通讯协议的监控系统

技术领域

本发明涉及监控设备，具体地，本发明涉及一种可由用户自己配置通讯协议的监控系统。

背景技术

目前工业上使用的上位机软件监控系统，只能够增加已有的下位机监控设备。例如组态王软件，它内嵌有西门子、欧姆龙等大多工业控制器的通讯协议。对于不同的下位机控制器，只要在软件里选择相应的设备就可以对其实施监控。但是对于自己开发的下位机设备，该软件就不能够对其实施监控。

在空间科学实验设备的监控方面，由于实验设备的多样性，以往都是针对某一个具体的设备开发一种上位机监控软件，目前尚未有可自定义通讯协议的通用监控系统。

特别地，目前尚未有由用户自己定义通讯协议的监控软件。这样会增加用户开发控制系统的成本。

发明内容

本发明为了解决上述问题，提供了一种可配置通讯协议的监控系统。

根据本发明的可配置通讯协议的监控系统，所述的系统包括：上位机、下位机、上位机监控软件、下位机监控软件；其特征在于，

一种可配置通讯协议的监控系统，所述的系统包括：上位机、下位机模块、上位机监控软件、下位机监控软件；其特征在于，

所述的下位机模块采用现有的通讯协议构架通过自定义通讯协议用同一个上位机监控软件实现对多个符合本通讯协议构架的监控对象的监控，该可配置通信协议的下位机模块包含如下子模块：

命令解析子模块，用于接受上位机传送来的命令，判断其类型，并对其进行数据校验，当确认它是一条正确的命令之后，则执行该命令所要求的操作；

数据校验子模块，用于对所有的命令进行数据校验，以确认接收和发送命令的正确性；

数据发送子模块，用于本机接收到正确的命令后给上位机发送一个握手信号，；如果上位机要求下位机发送数据，则利用该子模块将上位机所需要的数据发送给上位机。其中，所述的校验方法采用奇偶校验、CRC校验或其他校验方法。

本发明还提供一种可配置通讯协议的监控方法，所述的方法包含如下步骤：

首先，下位机采集监控对象的数据，将所采集到的数据按照自定义的通讯协议打成数据包，传送到上位机中；

上位机根据新定义的通讯协议对下位机传送来的数据进行解包，并将解包之后的数据存入数据库；

下位机根据自定义的命令格式接受上位机的命令；

然后，判断该命令是否给自己发的(是否符合本机地址)；如果是本机的命令，则判断命令的类型，即命令中的功能码；

最后，根据不同的功能码，下位机执行不同的操作，向控制对象发出控制命令，或将上位机需要的数据传送到上位机中；

其中，自定义的通信协议包含：下位机地址、命令的功能码、数据的地址、数据长度、数据内容和校验码。

根据本发明的可配置通讯协议的监控系统，该系统可自定义一套通讯协议，也可以借用现有的通讯协议构架，例如，借用工业现场使用较多的MODBUS通讯协议的构架。

根据本发明的可配置通讯协议的监控系统，该系统可在上位机监控软件中自定义新增加的设备名称、设备类型、设备编号等，使得系统可以新增监控对象。

根据本发明的可配置通讯协议的监控系统，该系统可在上位机监控软件中自定义新增加监控对象的用户名称、用户密码、用户权限等，使得系统可以新增对应的用户。

根据本发明的可配置通讯协议的监控系统，该系统可在上位机监控软件中自定义过程量名称、过程量单位、过程量类型(不同的数据格式)、过程量位置(数据包中的位置)、过程量长度(数据包中的长度)、过程量量程(上下限)、过程量告警上下限、过程量解包方法(线性、非线性、模拟量等)等，使得系统可以自定义设备所包含的过程量信息。

根据本发明的可配置通讯协议的监控系统，该系统可在上位机监控软件中自定义整个数据包的长度、地址码、功能码等。

根据本发明的可配置通讯协议的监控系统，该系统可在上位机监控软件中自定义A/D位数，采样间隔，解包模式(命令取数和定时发送)。

根据本发明的可配置通讯协议的监控系统，自定义的设备名称等设备信息写入到数据库的设备表中，基本用户信息以及AD位数、解包模式、数据包包长、地址码、功能码信息则写入到数据库的用户表中，而过程量相关信息则写入到数据库中的过程量表中。在用户通过自定义通讯协议界面增加了新的监控对象之后，数据库中则会保存此监控对象的所有数据，在监控软件下次登录时，即可在登录窗口中根据新增监控对象的用户和密码进行登录。在登录时，监控软件将根据该监控对象的设备信息、用户信息、过程量信息来动态初始化监控软件的主界面，而在监控软件开始监控时，也将会根据数据库中所存储的数据包解包信息来完成新增监控对象的监控。

根据本发明的可配置通讯协议的监控系统，下位机用于采集监控对象中的数据，并将所采集到的数据按照自定义的通讯协议传送到上位机中。

根据本发明的可配置通讯协议的监控系统，下位机根据自定义的命令格式接受上位机的命令，用于对监控对象实施控制。

根据本发明的可配置通讯协议的监控系统，自定义的通讯协议包括下位机地址、命令的功能码、数据的地址(或命令的地址)、数据长度和具体的数据内容。

本发明具有以下优点：

1.对于新的监控对象，不必重复开发上位机监控软件，只需使下位机通讯软件符合通讯协议的规范，定义好地址、功能码和数据个数，数据内容完全可以按照新监控对象的特性重新定义，很快就能够完成一套新的监控系统的开发。

2.系统可以方便地扩展新的监控对象，可以同时监控上百个监控对象，每个监控对象可以由不同的用户使用，也可以由同一个用户使用。

附图说明

图1为本发明的可配置通讯协议的监控系统整体结构示意图；

图2为本发明可配置通讯协议的监控系统的下位机的工作流程图。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明进行详细说明。

在自定义通讯协议监控软件中，为了实现上位机监控软件和各个空间科学实验设备之间的通讯，假设利用Modbus通讯协议的构架来实现自定义的通讯协议。系统中使用RTU传输模式，其数据格式为：

字节长度：可自定义(通常为8位)；停止位：可自定义(通常为1个)；奇偶校验位：可自定义(通常为无)；波特率：可自定义(通常为9600bps)。

数据帧格式如下：

地址码	功能码	数据	CRC校验
				一个字节	一个字节	N个字节	两个字节

其中地址码由一个字节组成，它的取值范围是1-247，上位机监控软件发出的命令中将要寻址的设备地址置入命令数据帧的地址域中，设备的响应信息中将下位机本机的地址置于相应数据帧的地址域中。功能域由一个字节组成，它的取值范围是1-255，当命令从上位机监控软件发到下位机监控设备时，功能码告诉下位机监控设备应该做什么操作；在监控设备的响应信息中，功能码告诉上位机监控软件执行了一个正确的操作或发生错误。从上位机监控软件发送给下位机监控设备的命令中的数据域中，包含有由功能域确定的操作，如果没有错误，下位机设备响应信息的数据域中包含有上位机监控软件所需要的数据。如果有错误，则数据域中包含有错误码，上位机监控软件根据此错误码可决定下一步的操作。CRC校验域是两个字节，包含一个16位的二进制值。它由下位机传输设备计算后加入到消息中。接收设备重新计算收到消息的CRC，并与接收到的CRC域中的值比较，如果两值不同，则有错误。

在为上位机监控软件新增一个下位机监控设备时，通讯协议中的数据位将根据特定下位机监控设备的过程量列表来确定，而CRC校验位则直接计算得出，而自定义通讯协议中的地址码、功能码和包长信息则需要进行定义，并将这些信息保存至数据库中，除此之外，还需要根据下位机监控设备的特点自定义解包模式、AD位数、采样间隔等信息，并把这些信息也保存至数据库中，以便于监控过程中进行调用。

附图2所示的下位机接收到上位机的命令之后，首先判断该命令是否给自己发的(是否符合本机地址)；如果是本机的命令，则判断命令的类型(也即命令中的功能码)，根据不同的功能码，下位机执行不同的操作(向控制对象发出控制命令，或将上位机需要的数据传送到上位机中)。

下位机的软件通讯模块中包含有若干子模块：1.命令解析子模块。该子模块分析上位机传送来的命令，判断其类型，并对其进行数据校验，当确认它是一条正确的命令之后，则输出命令类型。2.数据校验子模块。不论是接收到的命令还是发送出去的命令，都要对其进行数据校验，以确认接收和发送数据的正确性。可以使用奇偶校验、CRC校验等校验方法。3.数据发送子模块。该子模块在接收到上位机的命令之后，回发送一个握手信号给上位机，以表示本机接收到正确的命令；如果上位机要求下位机发送数据，则利用该子模块将上位机所需要的数据发送给上位机。

需要说明的是，以上介绍的本发明的实施方案而并非限制。本领域的技术人员应当理解，任何对本发明技术方案的修改或者等同替代都不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围内。

Claims (7)

1.一种可配置通讯协议的监控系统，所述的系统包括：上位机、下位机模块、上位机监控软件和下位机监控软件，其特征在于，

所述的下位机模块采用现有的通讯协议构架通过自定义通讯协议用同一个上位机监控软件实现对多个符合本通讯协议构架的监控对象的监控，该下位机模块具体包含如下子模块：

命令解析子模块，用于接受上位机传送来的命令，判断其类型，并对其进行数据校验，当确认它是一条正确的命令之后，则执行该命令所要求的操作；

数据校验子模块，用于对所有的命令进行数据校验，以确认接收和发送命令的正确性；

数据发送子模块，用于本机接收到正确的命令后给上位机发送一个握手信号；如果上位机要求下位机发送数据，则利用该子模块将上位机所需要的数据发送给上位机。

2.根据权利要求1所述的可配置通讯协议的监控系统，其特征在于，所述的系统通过上位机监控软件自定义新增加的设备名称、设备类型、设备编号，来增加系统的监控对象。

3.根据权利要求1所述的可配置通讯协议的监控系统，其特征在于，所述的系统通过在上位机监控软件中自定义新增加监控对象的用户名称、用户密码、用户权限，来增加可以使用新的监控对象的用户。

4.根据权利要求1所述的可配置通讯协议的监控系统，其特征在于，所述的系统通过上位机监控软件自定义整个数据包的长度、地址码、功能码、A/D位数、采样间隔、解包模式。

5.根据权利要求1所述的可配置通讯协议的监控系统，其特征在于，所述的系统通过上位机监控软件自定义过程量名称、过程量单位、过程量类型、过程量位置、过程量长度、过程量量程、过程量告警上下限、过程量解包方法，来自定义设备所包含的过程量信息。

6.根据权利要求1所述的可配置通讯协议的监控系统，其特征在于，所述的校验方法采用奇偶校验、CRC校验或其他验证所传送数据的正确性。

7.一种可配置通讯协议的监控方法，该方法采用可配置通信协议的监控系统实现，所述的系统包含上位机、下位机模块、上位机监控软件、下位机监控软件；其特征在于，所述的下位机模块采用现有的通讯协议构架通过自定义通讯协议用同一个上位机监控软件实现对多个符合本通讯协议构架的监控对象的监控，具体包含如下子模块：命令解析子模块，用于接受上位机传送来的命令，判断其类型，并对其进行数据校验，当确认它是一条正确的命令之后，则执行该命令所要求的操作；数据校验子模块，用于对所有的命令进行数据校验，以确认接收和发送命令的正确性；数据发送子模块，用于本机接收到正确的命令后给上位机发送一个握手信号；如果上位机要求下位机发送数据，则利用该子模块将上位机所需要的数据发送给上位机；所述的方法包含如下步骤：

首先，下位机采集监控对象的数据，将所采集到的数据按照自定义的通讯协议打成数据包，传送到上位机中；

上位机根据新定义的通讯协议对下位机传送来的数据进行解包，并将解包之后的数据存入数据库；

下位机根据自定义的命令格式接受上位机的命令；

然后，判断该命令是否给自己发的；如果是本机的命令，则判断命令的类型，即命令中的功能码；

最后，根据不同的功能码，下位机执行不同的操作，向控制对象发出控制命令，或将上位机需要的数据传送到上位机中；

其中，自定义的通信协议包含：下位机地址、命令的功能码、数据的地址、数据长度、数据内容和校验码。

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