CN111431781A - 基于总线传输的被动监测系统、方法及电子设备 - Google Patents

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CN111431781A CN202010184646.5A CN202010184646A CN111431781A CN 111431781 A CN111431781 A CN 111431781A CN 202010184646 A CN202010184646 A CN 202010184646A CN 111431781 A CN111431781 A CN 111431781A
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孟祥梯
万留美
董杰
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    • H04L43/50—Testing arrangements

Abstract

本发明公开了基于总线传输的被动监控系统，包括主监控设备，还包括被动监控设备和至少一个从设备，多个从设备中每一个从设备之间通过通讯总线依次连接，主监控设备通过从设备与被动监控设备连接，且从设备与主监控设备之间以及从设备与被动监控设备之间均通过通讯总线连接。本发明通过已有的主监控设备，通过总线传输的方式增加被动监控设备，对已有的主监控系统无需任何修改添加，大大节约了开发成本，和降低了总线组网成本，增加了连接的灵活性，具有很高的可扩展性，实现总线被动数据监控。

Description

基于总线传输的被动监测系统、方法及电子设备
技术领域
本发明涉及数据监测技术领域，尤其涉及基于总线传输的被动监测系统、方法及电子设备。
背景技术
Modbus-RTU协议是应用于电子控制器的一种通用语言。通过此协议，控制器相互之间、控制器经由网络(例如以太网)和其它设备之间可以通信。它已经成为一种通用工业标准。有了它，不同厂商生产的控制设备可以连成工业网络，进行集中监控。此协议定义了一个控制器能认识使用的消息结构，而不管它们是经过何种网络进行通信的。它描述了一个控制器请求访问其它设备的过程，如何回应来自其它设备的请求，以及怎样侦测错误并记录。它制定了消息域格局和内容的公共格式。
当在同一Modbus-RTU网络上通信时，此协议决定了每个控制器需要知道它们的设备地址，识别按地址发来的消息，决定要产生何种行动。如果需要回应，控制器将生成反馈信息并用Modbus-RTU协议发出。在其它网络上，包含了Modbus-RTU协议的消息转换为在此网络上使用的帧或包结构。这种转换也扩展了根据具体的网络解决节地址、路由路径及错误检测的方法。
此协议支持传统的RS-232、RS-422、RS-485和以太网设备。许多工业设备，包括PLC，DCS，智能仪表等都在使用Modbus协议作为他们之间的通信标准。
虽然Modbus-RTU协议具有以上诸多优点，但当一个系统确定交付给客户以后，其功能也由于Modbus-RTU格式的固定性而确定下来，如若后续增加新的需求，只能对现有系统进行二次开发，或者废弃现有系统使用一套全新的系统，这样就会给用户带来诸多不便与比较大的经济投入。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明的目的之一在于提供基于总线传输的被动监控系统，其能解决现有技术对系统增加需求时成本高的问题。
本发明的目的之二在于提供基于总线传输的被动监控方法，其能解决现有技术对系统增加需求时成本高的问题。
本发明的目的之三在于提供一种电子设备，其能解决现有技术对系统增加需求时成本高的问题。
本发明的目的之一采用以下技术方案实现：
基于总线传输的被动监控系统，包括主监控设备，还包括被动监控设备和至少一个从设备，多个从设备中每一个从设备之间通过通讯总线依次连接，主监控设备通过从设备与被动监控设备连接，且从设备与主监控设备之间以及从设备与被动监控设备之间均通过通讯总线连接。
优选的，所述从设备为255个。
优选的，所述通讯总线为485总线或RS-232总线。
本发明的目的之二采用以下技术方案实现：
基于总线传输的被动监控方法，包括如下步骤：
下发采集指令至连接的从设备；
通过从设备将采集指令传输至被动监控设备，以使被动监控设备根据所述采集指令对相应数据进行采集。
优选的，所述被动监控设备接收到采集指令时，判断该采集指令是否符合规则，若是，根据采集指令采集相应的数据，并返回所采集的数据至连接的从设备，否则，返回错误信息至连接的从设备。
优选的，通过从设备接收来自被动监控设备的数据，对所述数据进行合法检测，当判断到所述数据合法时，保存该数据。
优选的，所述数据包括接收地址、功能码和长度信息，并根据所述接收地址、功能码和长度信息中的至少一种对所述数据进行合法检测。
本发明的目的之三采用以下技术方案实现：
一种电子设备，其上存储有处理器、存储器以及存储在存储器中的计算机可读程序，所述计算机可读程序被处理器执行时实现如下步骤：
下发采集指令至连接的从设备；
通过从设备将采集指令传输至被动监控设备，以使被动监控设备根据所述采集指令对相应数据进行采集。
优选的，所述被动监控设备接收到采集指令时，判断该采集指令是否符合规则，若是，根据采集指令采集相应的数据，并返回所采集的数据至连接的从设备，否则，返回错误信息至连接的从设备。
优选的，通过从设备接收来自被动监控设备的数据，对所述数据进行合法检测，当判断到所述数据合法时，保存该数据。
相比现有技术，本发明的有益效果在于：
本发明通过已有的主监控设备，通过总线传输的方式增加被动监控设备，对已有的主监控系统无需任何修改添加，大大节约了开发成本，和降低了总线组网成本，增加了连接的灵活性，具有很高的可扩展性，实现总线被动数据监控。
附图说明
图1为本发明实施例一的基于总线传输的被动监控系统的模块结构图。
图2为本发明实施例二的基于总线传输的被动监控系统的模块结构图。
图3为本发明的基于总线传输的被动监控方法的流程图。
具体实施方式
下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述：
本发明提供基于总线传输的被动监控系统和方法，在本发明中，是涉及Modbus-RTU总线，通过本发明提出的监控系统和方法，实现在现有监控系统的基础上无需任何改动的添加新需求和新功能。通过在现有Modbus-RTU的通讯总线结点上增加一个被动的监测结点，可以实时的监听总线上的通讯数据，从而达到对现有监控系统上数据的第三方需求处理，实现总线被动数据监控的方法。
实施例一
如图1所示，本实施例中，提供一种基于总线传输的被动监控系统(以下又称本系统)，本系统包括主监控设备、一个从设备和被动监控设备。主监控设备作为主设备，其具有自主采集数据的能力，根据现有系统所需数据的种类进行自行组织Modbus-RTU的采集指令。主监控设备通过从设备与被动监控设备连接，且从设备与主监控设备之间以及从设备与被动监控设备之间均通过通讯总线连接。
在本实施例中，通讯总线为485总线或者RS-232总线。
本发明通过已有的主监控设备，通过总线传输的方式增加被动监控设备，对已有的主监控系统无需任何修改添加，大大节约了开发成本，和降低了总线组网成本，增加了连接的灵活性，具有很高的可扩展性，实现总线被动数据监控。
本发明需要在设备之间正常工作的前提下共同配合完成。主监控设备具有自主采集数据的能力，根据现有系统所需数据的种类进行自行组织Modbus-RTU的采集指令，而从设备在接收到主监控设备发送的采集命令后，根据协议规则回复数据到相应的通讯总线上。
支持本发明的被动采集设备接入数据总线后，本身只对总线进行实时监听，由于设备总线为半双工通信模式，给被动监控设备对总线上数据的正确采集提供了前提。被动监控设备对总线监听的同时，任意时刻都存储总线上的监听到的两条数据。设备在对监听到两条数据之后，先要进行数据的合法性监测，根据Modbus-RTU协议规定的CRC校验进行数据合法性监测。
由于Modbus-RTU命令是分为发送命令和数据回复两种格式的。数据合法后，设备要先确定命令与回复数据是符合规则，由于Modbus-RTU总线上发送命令与回复数据是交替出现的，设备只要确定第一条命令是发送指令，然后根据发送命令确定回复数据的地址、功能码、长度信息后，即可对回复数据进行进一步合法性检测，当回复数据符合合法性监测后，设备就可以把这两条数据进行配对，这样依次进行检测和配对，这样就实现了对总线数据的被动监控功能。
实施例二
如图2所示，本实施例提供基于总线传输的被动监控系统(以下又称本系统)，本系统包括主监控设备、从设备和被动监控设备。主监控设备作为主设备，其具有自主采集数据的能力，根据现有系统所需数据的种类进行自行组织Modbus-RTU的采集指令。从设备与所述主监控设备通过通讯总线连接，且从设备连接所述被动监控设备。
本实施例与实施例一的区别在于，本实施例的从设备选用为多个，具体数量是1-255(不含1，含255)，也即是本发明的从设备最多选用255个。多个从设备中每一个从设备之间通过通讯总线依次连接。主监控设备通过从设备与被动监控设备连接，且从设备与主监控设备之间以及从设备与被动监控设备之间均通过通讯总线连接。定义一个从设备为第一从设备，另一个从设备为第二从设备，第一从设备与所述主监控设备通过通讯总线连接，第二从设备连接所述被动监控设备
同样，本实施例的通讯总线为485总线或RS-232总线。
实施例三
如图3所示，本实施例提供基于总线传输的被动监控方法，包括如下步骤：
S1：下发采集指令至连接的从设备；
S2：通过从设备将采集指令传输至被动监控设备，以使被动监控设备根据所述采集指令对相应数据进行采集。
进一步的，所述被动监控设备接收到采集指令时，判断该采集指令是否符合规则，若是，根据采集指令采集相应的数据，并返回所采集的数据至连接的从设备，否则，返回错误信息至连接的从设备。
本实施例通过从设备接收来自被动监控设备的数据，对所述数据进行合法检测，当判断到所述数据合法时，保存该数据。所述数据包括接收地址、功能码和长度信息，并根据所述接收地址、功能码和长度信息中的至少一种对所述数据进行合法检测。
支持本发明的被动采集设备接入数据总线后，本身只对总线进行实时监听，由于设备总线为半双工通信模式，给被动监控设备对总线上数据的正确采集提供了前提。被动监控设备对总线监听的同时，任意时刻都存储总线上的监听到的两条数据。设备在对监听到两条数据之后，先要进行数据的合法性监测，根据Modbus-RTU协议规定的CRC校验进行数据合法性监测。
由于Modbus-RTU命令是分为发送命令和数据回复两种格式的。数据合法后，设备要先确定命令与回复数据是符合规则，由于Modbus-RTU总线上发送命令与回复数据是交替出现的，设备只要确定第一条命令是发送指令，然后根据发送命令确定回复数据的地址、功能码、长度信息后，即可对回复数据进行进一步合法性检测，当回复数据符合合法性监测后，设备就可以把这两条数据进行配对，这样依次进行检测和配对，这样就实现了对总线数据的被动监控功能。
本发明的显著效果是，在客户已经具备一个完善的Modbus-RTU监控系统的前提下，可若增加与原有系统功能不匹配的需求，而对原有系统的改造或者使用全新的兼容现有系统造价高昂时，提供了一个全新的选择，使用本专利仅针对新增加需求进行功能实现与开发，节约相应的抽入成本。最终达到使本地通讯系统既保持原有系统功能不变的目的前提下，增加新的功能需求。可以很大程度上降低Modbus-RTU设备组网成本。由于本发明是基于全球标准的Modbus-RTU总线协议，增加了连接的灵活性，更具有很高的可扩展性，可以使用到任何使用Modbus-RTU总线协议的任何行业或设备上。
实施例四
本实施例提供一种电子设备，其上存储有处理器、存储器以及存储在存储器中的计算机可读程序，所述计算机可读程序被处理器执行时实现如下步骤：下发采集指令至连接的从设备；通过从设备将采集指令传输至被动监控设备，以使被动监控设备根据所述采集指令对相应数据进行采集。
所述被动监控设备接收到采集指令时，判断该采集指令是否符合规则，若是，根据采集指令采集相应的数据，并返回所采集的数据至连接的从设备，否则，返回错误信息至连接的从设备。通过从设备接收来自被动监控设备的数据，对所述数据进行合法检测，当判断到所述数据合法时，保存该数据。
本实施例与实施例3的原理完全相同，在此不再赘述。
对本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及形变，而所有的这些改变以及形变都应该属于本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.基于总线传输的被动监控系统，包括主监控设备，其特征在于，还包括被动监控设备和至少一个从设备，多个从设备中每一个从设备之间通过通讯总线依次连接，主监控设备通过从设备与被动监控设备连接，且从设备与主监控设备之间以及从设备与被动监控设备之间均通过通讯总线连接。
2.如权利要求1所述的被动监控系统，其特征在于，所述从设备为255个。
3.如权利要求1所述的被动监控系统，其特征在于，所述通讯总线为485总线或RS-232总线。
4.基于总线传输的被动监控方法，其特征在于，包括如下步骤：
下发采集指令至连接的从设备；
通过从设备将采集指令传输至被动监控设备，以使被动监控设备根据所述采集指令对相应数据进行采集。
5.如权利要求4所述的被动监控方法，其特征在于，所述被动监控设备接收到采集指令时，判断该采集指令是否符合规则，若是，根据采集指令采集相应的数据，并返回所采集的数据至连接的从设备，否则，返回错误信息至连接的从设备。
6.如权利要求5所述的被动监控方法，其特征在于，通过从设备接收来自被动监控设备的数据，对所述数据进行合法检测，当判断到所述数据合法时，保存该数据。
7.如权利要求6所述的被动监测方法，其特征在于，所述数据包括接收地址、功能码和长度信息，并根据所述接收地址、功能码和长度信息中的至少一种对所述数据进行合法检测。
8.一种电子设备，其上存储有处理器、存储器以及存储在存储器中的计算机可读程序，其特征在于，所述计算机可读程序被处理器执行时实现如下步骤：
下发采集指令至连接的从设备；
通过从设备将采集指令传输至被动监控设备，以使被动监控设备根据所述采集指令对相应数据进行采集。
9.如权利要求8所述的电子设备，其特征在于，所述被动监控设备接收到采集指令时，判断该采集指令是否符合规则，若是，根据采集指令采集相应的数据，并返回所采集的数据至连接的从设备，否则，返回错误信息至连接的从设备。
10.如权利要求9所述的电子设备，其特征在于，通过从设备接收来自被动监控设备的数据，对所述数据进行合法检测，当判断到所述数据合法时，保存该数据。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN101677277A (zh) * 2008-09-17 2010-03-24 许昌开普电器检测研究院 Modbus-rtu协议一致性测试方法
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CN109525429A (zh) * 2018-11-15 2019-03-26 洛阳理工学院 一种适用于modbus协议的rtu及其通信方法

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