CN107786406A - 使用数据表控制通讯设备工作的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种使用数据表控制通讯设备工作的方法，其包括以下步骤：当一个数据表控制通讯设备连接具有Modbus协议的PLC控制器、传感器后，该数据表控制通讯设备根据其存储的数据表，按照Modbus协议自动读取PLC控制器、传感器中的寄存器数据，再通过有线或无线方式主动发送给数据请求设备；或按照数据表的内容，实现对该数据通讯设备的IO口状态控制、定时控制、数据处理方法控制、数据发送方式控制，同时支持多种工作方式并自动相互切换。本发明提供多种掉电、重启的工作方式，方便使用者设置地址表内容，满足更多应用场景。

Description

使用数据表控制通讯设备工作的方法

技术领域

本发明属于数据通讯技术领域，特别是涉及一种使用数据表控制通讯设备工作的方法。

背景技术

随着互联网的普及，网络数据通讯方式和效率的问题越来越引起人们的关注。目前在多个行业已大量应用带Modbus协议的PLC控制器、传感器等设备，但这些设备不能直接进行网络通讯，无法发送数据给数据请求设备。需要先把这些带Modbus协议的PLC控制器、传感器等设备通过RS232、RS422、RS485、USB、TCP以太网等有线或无线接口连接到数据通讯设备，进行数据中转，再由数据通讯设备把数据发送给数据请求设备（如服务器）。例如远程服务器需要查询Modbus协议的PLC控制器、传感器等设备的状态信息，先通过发送Modbus格式数据包先到数据通讯设备，再由数据通讯设备把Modbus格式数据包原封不动发送到带Modbus协议的PLC控制器、传感器等设备，查询状态信息，然后PLC控制器、传感器等设备把状态数据包发送给数据通讯设备，再由数据通讯设备原封不动的数据包发送到远程服务器。这样每次查询都需要来回至少各一条数据包，才能完成基本的查询任务。且因先查询完，然后才能返回结果，这样返回结果时间总会比查询的时间有一定滞后，实时性难以保证。每次都是双向通讯，两个方向都有网络流量消耗。数据通讯设备出厂后，只能按照默认工作模式运行，如需修改工作模式，需要反复发送修改工作模式的命令，难以同时支持多种工作模式并自动相互切换。当连接服务器的PLC控制器、传感器等设备数很多时，会占用大量网络流量及带宽，也会耗费大量资金和能源，同时服务器的负荷会明显增大，硬件设备的投入增加也相当客观，网络可靠性也会下降。如何提高数据通讯效率和网络可靠性、实时性、灵活性，减少网络流量及其资费、设备能耗，这些问题仍待解决。

发明内容

针对传统数据通讯设备通讯效率低和实时性不足的问题，本发明目的是要提供一种使用数据表控制通讯设备工作的方法。在数据通讯的应用场景中，本发明依靠在数据通讯设备的存储器中存储一张数据表来控制通讯设备工作，其有益效果是可以让数据通讯设备自动、灵活、高效的进行数据通讯。

本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题的：一种使用数据表控制通讯设备工作的方法，其特征在于，其包括以下步骤：当一个数据表控制通讯设备连接具有Modbus协议的PLC控制器、传感器后，该数据表控制通讯设备根据其存储的数据表，按照Modbus协议自动读取PLC控制器、传感器中的寄存器数据，再通过有线或无线方式主动发送给数据请求设备；或按照数据表的内容，实现对该数据通讯设备的IO口状态控制、定时控制、数据处理方法控制、数据发送方式控制，同时支持多种工作方式并自动相互切换。

优选地，所述数据表控制通讯设备包括数据表存储器、CPU控制器、天线、通讯模块、输入设备、显示屏、控制按钮、电源、USB接口，天线与通讯模块连接，通讯模块、输入设备、显示屏、控制按钮、USB接口、电源、数据表存储器都与CPU控制器连接。

优选地，所述数据表存储器用于存储读写控制的地址表，地址表包括地址编号、从设备地址、Modbus功能码、寄存器起始地址、寄存器长度、命令有效标识，在数据表里每条地址编号的各个字段数据依次分别映射到每一条Modbus指令中，用于构造多条Modbus指令，来实现对PLC控制器、传感器Modbus设备里寄存器的多个地址进行自动读、写并上报。

优选地，所述数据表存储器用于存储工作方式控制的地址表，地址表包括地址编号、IO口状态、定时控制、数据处理方法、数据发送方式、命令有效标识，用于实现对数据通讯设备的IO口状态控制、定时控制、数据处理方法控制、数据发送方式控制。

优选地，所述数据请求设备是服务器。

本发明的积极进步效果在于：在数据通讯的应用场景中，本发明依靠在数据通讯设备的存储器中存储一张数据表来控制通讯设备工作，省去数据请求设备反复下发查询命令来获取具有Modbus协议的PLC控制器、传感器的数据，提高了数据通讯效率、降低数据请求设备的负荷；也省去数据请求设备反复下发控制命令来改变数据通讯设备的各种工作方式，可根据不同场景自动切换工作方式，使得数据通讯设备更加智能；可提供多种掉电、重启的工作方式，方便使用者设置地址表内容，满足更多应用场景；地址表可以存放在数据通讯设备的ROM中，重新上电数据通讯设备后，地址表不丢失，仍然可用；也可以存放在RAM中，重新上电数据通讯设备后，地址表全部丢失，需要重新写入地址表才可用；还可以同时存放在ROM和RAM中，重新上电数据通讯设备后，地址表部分丢失，保留一部分地址表内容，使用更灵活。

附图说明

图1是本发明数据表控制通讯设备的结构示意图

具体实施

下面结合附图给出本发明较佳实施例，以详细说明本发明的技术方案。

如图1所示，本发明使用数据表控制通讯设备工作的方法包括以下步骤：当一个数据表控制通讯设备连接具有Modbus协议的PLC控制器、传感器等多种设备后，该数据表控制通讯设备根据其存储的数据表，按照Modbus协议自动读取PLC控制器、传感器等多种Modbus设备中的寄存器数据，再通过有线或无线方式主动发送给数据请求设备（如服务器）；还可以按照数据表的内容，实现对该数据通讯设备的IO口状态控制、定时控制、数据处理方法控制、数据发送方式控制，同时支持多种工作方式并自动相互切换。这种存储数据表的数据通讯设备可以提高数据通讯效率、网络可靠性、实时性，还可以减少约一半网络流量及其资费，同时可以带给数据通讯设备多种灵活的控制方式。

数据表控制通讯设备包括数据表存储器、CPU控制器、天线、通讯模块、输入设备、显示屏、控制按钮、电源、USB接口，天线与通讯模块连接，通讯模块、输入设备、显示屏、控制按钮、USB接口、电源、数据表存储器都与CPU控制器连接。存储器中存储两类地址表来控制通讯设备的工作，分别是读写控制的地址表和工作方式控制的地址表。

数据表控制通讯设备与一个Modbus总线PLC控制器和/或一个Modbus总线的传感器连接，实现数据读写和控制功能。

在存储地址表的数据通讯设备里，共包括两类地址表，一类是Modbus协议设备读写控制地址表，另一类是数据通讯设备工作方式控制地址表。Modbus协议设备读写控制地址表包括地址编号、从设备地址、Modbus功能码、寄存器起始地址、寄存器长度、命令有效标识，共6个字段（如表2）。在地址表里每条地址编号的各个字段数据依次分别映射到每一条Modbus指令中，用于构造多条Modbus指令，来实现对PLC控制器、传感器等Modbus设备里寄存器的多个地址进行自动读、写。其有益效果是数据表控制通讯设备可以根据数据表的内容生成Modbus命令，自动读取PLC控制器、传感器等Modbus设备里寄存器数据，省去数据请求设备（如服务器）每次发送Modbus查询指令给数据通讯设备的这个过程，而直接从数据通讯设备上接收数据。在存储地址表的数据通讯设备里，数据通讯设备工作方式控制地址表包括地址编号、IO（输入输出）口状态、定时控制、数据处理方法、数据发送方式、命令有效标识，共6个字段（如表3），用于实现对数据通讯设备的IO口状态控制、定时控制、数据处理方法控制、数据发送方式控制。其有益效果是可以带给数据通讯设备多种灵活的工作方式，可以同时支持多种工作方式并自动相互切换，满足更多的应用场景的智能应用。存储地址表的数据通讯设备当需要修改地址表的内容时，可以通过包括但不限于RS232、RS422、RS485、USB、TCP以太网等有线或无线的物理接口修改地址表，其有益效果是提供多种灵活的接口方便使用者修改地址表内容，满足更多应用场景，以实现修改PLC控制器、传感器等Modbus设备里要读、写的不同寄存器地址的目的，和修改数据通讯设备多种控制方式的目的。存储地址表的数据通讯设备的地址表可以存放在数据通讯设备的ROM中，重新上电数据通讯设备后，地址表不丢失，仍然可用；也可以存放在RAM中，重新上电数据通讯设备后，地址表全部丢失，需要重新写入地址表才可用；还可以同时存放在ROM和RAM中，重新上电数据通讯设备后，地址表部分丢失，保留一部分地址表内容。本发明的有益效果是提供多种掉电、重启的工作方式，方便使用者设置地址表内容，满足更多应用场景。地址表可以存放在数据通讯设备的ROM中，重新上电数据通讯设备后，地址表不丢失，仍然可用；也可以存放在RAM中，重新上电数据通讯设备后，地址表全部丢失，需要重新写入地址表才可用；还可以同时存放在ROM和RAM中，重新上电数据通讯设备后，地址表部分丢失，保留一部分地址表内容。

PLC控制器、传感器等设备采用的Modbus协议标准格式如表1（Modbus协议标准指令表）所示，分为Modbus RTU 和Modbus TCP两大类。Modbus RTU格式包括：地址码、功能码、寄存器地址、寄存器数量、CRC校验，共5个字段。Modbus TCP格式包括：MBAP报文头、功能码、寄存器地址、寄存器数量，共4个字段，其中MBAP报文头包括7个字节，依次是：byte 0事务处理标识符，通常为 0；byte 1事务处理标识符，通常为 0，byte 2协议标识符，通常为 0；byte 3协议标识符，通常为 0；byte 4长度字段，通常为 0；byte 5长度字段，通常为 6；byte 6单元标识符，类似Modbus RTU格式的“地址码”。

表1

表2所示为Modbus协议设备读写控制地址表，包括：地址编号、从设备地址、Modbus功能码、寄存器起始地址、寄存器长度、命令有效标识，共6个字段（如表2所示）。其中：地址编号字段是地址表中每个地址的编号，每个地址编号对应一组Modbus设备的寄存器起始地址和寄存器长度。地址编号从1开始，一直到n，n的大小取决于需要读写操作的Modbus寄存器起始地址和寄存器长度的组数；从设备地址字段分别对应Modbus RTU的“地址码”字段、Modbus TCP的MBAP报文头的“byte 6单元标识符”，用于指定读写操作具体哪个地址码的PLC控制器、传感器等Modbus设备；Modbus功能码包括：01读保持线圈状态、02读输入线圈状态、03读保持寄存器、04读输入寄存器、05写单个线圈、06写单个寄存器、15写多个线圈、16写多个寄存器，共8种，分别对应Modbus RTU和Modbus TCP协议中的功能码，表示8种不同的Modbus读写操作；寄存器起始地址和寄存器长度2个字段，分别对应Modbus RTU和ModbusTCP协议中寄存器起始地址和寄存器长度，表示具体读写操作Modbus协议的寄存器起始地址和寄存器个数；命令有效标识字段表示该地址编号里的各字段Modbus参数是否有效，0表示无效，1表示有效。在地址表里每条地址编号的各个字段数据依次分别映射到每一条Modbus指令中，用于构造多条Modbus指令，来实现对PLC控制器、传感器等Modbus设备里寄存器的多个地址进行自动读、写。

表2

当地址表用于读写Modbus RTU协议的设备时，每条地址表编号的各个参数依次构成Modbus RTU协议的地址码、功能码、寄存器地址、寄存器数量4个字段，再用前面的几个字段计算出CRC，放入Modbus RTU协议的CRC校验字段，然后按照Modbus RTU协议读取PLC控制器、传感器等Modbus设备的寄存数据，再上报给数据请求设备（如服务器）；当地址表用于读写Modbus TCP协议的设备时，每条地址表编号的各个参数依次构成Modbus TCP协议的MBAP报文头、功能码、寄存器地址、寄存器数量，然后按照Modbus TCP协议读取PLC控制器、传感器等Modbus设备的寄存数据，再上报给数据请求设备（如服务器）。

表3

表3所示为数据通讯设备工作方式控制地址表，包括：地址编号、IO口状态、定时控制、数据处理方法、数据发送方式、命令有效标识，共6个字段（如表3所示），用于实现对数据通讯设备的IO口状态控制、定时控制、数据处理方法控制、数据发送方式控制。其中：地址编号字段是地址表中每个地址的编号，每个地址编号对应一组数据通讯设备的工作方式。地址编号从m开始，一直到m+x，x的大小取决于数据通讯设备需要控制多少种不同的工作方式；IO口状态字段用于控制数据通讯设备上各个IO口的工作状态，如输入还是输出、输出高电平还是低电平、输入是中断检测方式还是脉冲计数检测方式等；定时控制用于设置各种工作方式执行或停止的时间长度等；数据处理方法字段用于控制数据通讯设备使用哪种方式处理采集到的数据，如逐个对比数据、求平均、加密等；数据发送方式字段用于控制数据通讯设备的数据发送方式，如用哪种有线或无线方式通讯、数据定时或随机发送、数据发送到IP地址还是域名等。命令有效标识字段表示该地址编号里的各字段工作方式控制参数是否有效，0表示无效，1表示有效。使用数据通讯设备工作方式控制地址表，可以同时支持多种工作方式并自动相互切换。

地址表的数据可以永久存储在数据通讯设备中，也可以临时存储在数据通讯设备中，根据不同的应用场景来决定。无论时永久存储还是临时存储在数据通讯设备中，地址表的数据都可以使用包括但不限于RS232、RS422、RS485、USB、TCP以太网等有线或无线接口进行修改、擦除或重写，这样即增加了地址表使用的灵活性，还可以提高数据通讯效率和网络可靠性、实时性、减少约一半网络流量及其资费。对于链接多个PLC控制器、传感器等Modbus设备的服务器，还可以降低运行负荷，提高服务器接入终端设备的并发数，同时还可以降低服务器能耗，增益显著。

当该数据通讯设备连接带Modbus协议的PLC控制器、带Modbus协议的传感器等多种设备后，可按照地址表内容，自动读取PLC控制器、传感器等多种Modbus设备中的寄存器数据，再通过有线或无线方式主动发送给数据请求设备（如服务器）；还可以按照地址表的内容，实现对该数据通讯设备的IO口状态控制、定时控制、数据处理方法控制、数据发送方式控制，同时支持多种工作方式并自动相互切换。这种存储地址表的数据通讯设备可以提高数据通讯效率、网络可靠性、实时性，还可以减少约一半网络流量及其资费，同时可以带给数据通讯设备多种灵活的控制方式。

通过地址表各字段内容、修改方法、保存方式，数据通讯设备可以提高数据通讯效率、网络可靠性、实时性，减少约一半网络流量及其资费，对于链接多个PLC控制器、传感器等Modbus设备的服务器，还可以降低运行负荷，提高服务器接入终端设备的并发数，同时还可以降低服务器能耗；同时数据通讯设备还可以满足更多应用场景，给使用者带来更加方便、灵活的使用方式。

以上所述的具体实施例，对本发明的解决的技术问题、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种使用数据表控制通讯设备工作的方法，其特征在于，依靠在数据通讯设备的存储器中存储一张数据表来控制通讯设备工作，其包括以下步骤： 当一个数据表控制通讯设备连接具有Modbus协议的PLC控制器、传感器后，该数据表控制通讯设备根据其存储的数据表，按照Modbus协议自动读取PLC控制器、传感器中的寄存器数据，再通过有线或无线方式主动发送给数据请求设备；或按照数据表的内容，实现对该数据通讯设备的IO口状态控制、定时控制、数据处理方法控制、数据发送方式控制，同时支持多种工作方式并自动相互切换。

2.如权利要求1所述的使用数据表控制通讯设备工作的方法，其特征在于，所述数据表控制通讯设备包括数据表存储器、CPU控制器、天线、通讯模块、输入设备、显示屏、控制按钮、电源、USB接口，天线与通讯模块连接，通讯模块、输入设备、显示屏、控制按钮、USB接口、电源、数据表存储器都与CPU控制器连接。

3.如权利要求2所述的使用数据表控制通讯设备工作的方法，其特征在于，所述数据表存储器用于存储读写控制的地址表，地址表包括地址编号、从设备地址、Modbus功能码、寄存器起始地址、寄存器长度、命令有效标识，在数据表里每条地址编号的各个字段数据依次分别映射到每一条Modbus指令中，用于构造多条Modbus指令，来实现对PLC控制器、传感器Modbus设备里寄存器的多个地址进行自动读、写并上报。

4.如权利要求2所述的使用数据表控制通讯设备工作的方法，其特征在于，所述数据表存储器用于存储工作方式控制的地址表，地址表包括地址编号、IO口状态、定时控制、数据处理方法、数据发送方式、命令有效标识，用于实现对数据通讯设备的IO口状态控制、定时控制、数据处理方法控制、数据发送方式控制。

5.如权利要求1所述的使用数据表控制通讯设备工作的方法，其特征在于，所述数据请求设备是服务器。