CN111698268A - 一种设备通讯协议转换器 - Google Patents

Abstract

本申请实施例公开了一种设备通讯协议转换器。包括：串口扩展模块，与主控模块连接，包括现场设备接口以及至少两个上位机接口，用于通过现场设备接口与现场设备连接，以获取现场设备的原始数据，并发送至主控模块；主控模块，用于将原始数据发送至协议转换模块；协议转换模块，采用与现场设备对应的目标协议对原始数据进行解析，并封装得到标准Modbus协议数据，返回标准Modbus协议数据至主控模块；主控模块，通过至少两个上位机接口，将标准Modbus协议数据发送至至少两个上位机。通过采用本申请所提供的技术方案，可以实现多种不同协议之间的相互转换，从而可以提高协议转换器的兼容性，避免了因需要单独开发而造成协议转换器的成本高的问题。

Description

一种设备通讯协议转换器

技术领域

本申请实施例涉及通讯协议转换技术领域，尤其涉及一种设备通讯协议转换器。

背景技术

随着科技的迅速发展，不同设备之间的通讯方式已经是数据传输的必要桥梁。Modbus协议是广泛应用于电子控制器上的一种通用协议标准，通过此协议，控制器相互之间，以及控制器和其他设备之间，可以对接通讯，是工业自动化网络规范的指定协议，已然成为一种工业标准。

随着现代工业的发展，越来越多的设备不断涌入进来，上位机与设备之间的通讯变得日益频繁和重要。但由于各设备生产厂家、生产时间和应用场景等不同，分别采用不同的通讯协议，造成上位机与设备之间的通讯变得异常繁杂。目前已有的协议转换器，通常只能针对指定的一种设备进行通讯，功能单一，灵活性差，定制开发成本高。

发明内容

本申请实施例提供一种设备通讯协议转换器，可以一种协议转换器，实现多种不同协议之间的相互转换，从而可以提高协议转换器的兼容性，避免了因需要单独开发而造成协议转换器的成本高的问题。

第一方面，本申请实施例提供了一种设备通讯协议转换器，所述协议转换器包括：主控模块、协议转换模块和串口扩展模块；其中：

所述串口扩展模块，与所述主控模块连接，包括现场设备接口以及至少两个上位机接口，用于通过所述现场设备接口与现场设备连接，以获取现场设备的原始数据，并发送至所述主控模块；

所述主控模块，与所述协议转换模块连接，用于将所述原始数据发送至所述协议转换模块；

所述协议转换模块，采用与所述现场设备对应的目标协议对所述原始数据进行解析，并封装得到标准Modbus协议数据，返回所述标准Modbus协议数据至所述主控模块；

所述主控模块，还用于通过串口扩展模块的至少两个上位机接口，将标准Modbus协议数据发送至至少两个上位机。

进一步的，还包括配置串口；

所述配置串口与配置设备连接，用于通过所述配置设备获取目标协议选择指令，以确定所述现场设备对应的目标协议。

进一步的，还包括存储模块；

所述存储模块与所述主控模块连接，用于存储候选设备协议，以及存储现场设备的原始数据。

进一步的，所述协议转换模块，具体用于：

确定所述原始数据的协议类型；

若所述原始数据采用非标准Modbus协议，则采用与所述现场设备对应的目标协议对所述原始数据进行解析。

进一步的，所述协议转换模块，还用于：

若所述原始数据采用标准Modbus协议，则采用标准Modbus协议对所述原始数据进行解析。

进一步的，所述主控模块，还用于：

通过串口扩展模块的至少两个上位机接口，获取任一上位机的反控指令，并将所述反控指令发送至协议转换模块；

所述协议转换模块，还用于对所述反控指令采用标准Modbus协议进行解析，并采用与所述现场设备对应的目标协议进行封装，以通过所述串口扩展模块的现场设备接口发送至所述现场设备。

进一步的，所述主控模块，还用于：

通过串口扩展模块的现场设备接口接收所述现场设备的反控结果；

所述协议转换模块，还用于采用与所述现场设备对应的目标协议对所述反控结果进行解析，并采用标准Modbus协议进行封装，通过所述串口扩展模块的至少两个上位机接口将所述反控结果发送至上位机。

本申请实施例所提供的技术方案，所述协议转换器包括：主控模块、协议转换模块和串口扩展模块；其中：所述串口扩展模块，与所述主控模块连接，包括现场设备接口以及至少两个上位机接口，用于通过所述现场设备接口与现场设备连接，以获取现场设备的原始数据，并发送至所述主控模块；所述主控模块，与所述协议转换模块连接，用于将所述原始数据发送至所述协议转换模块；所述协议转换模块，采用与所述现场设备对应的目标协议对所述原始数据进行解析，并封装得到标准Modbus协议数据，返回所述标准Modbus协议数据至所述主控模块；所述主控模块，还用于通过串口扩展模块的至少两个上位机接口，将标准Modbus协议数据发送至至少两个上位机。本申请所提供的技术方案，可以实现多种不同协议之间的相互转换，从而可以提高协议转换器的兼容性，避免了因需要单独开发而造成协议转换器的成本高的问题。

附图说明

图1是本申请实施例一提供的一种设备通讯协议转换器的示意图；

图2是本申请实施例二提供设备通讯协议转换器示意图；

图3是本申请优选实施例提供的使用场景示意图；

图4是本申请优选实施例提供的使用示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本申请，而非对本申请的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本申请相关的部分而非全部结构。

在更加详细地讨论示例性实施例之前应当提到的是，一些示例性实施例被描述成作为流程图描绘的处理或方法。虽然流程图将各步骤描述成顺序的处理，但是其中的许多步骤可以被并行地、并发地或者同时实施。此外，各步骤的顺序可以被重新安排。当其操作完成时所述处理可以被终止，但是还可以具有未包括在附图中的附加步骤。所述处理可以对应于方法、函数、规程、子例程、子程序等等。

实施例一

图1是本申请实施例一提供的一种设备通讯协议转换器的示意图，本实施例可适于协议转换的情况，该协议转换器可以由软件和/或硬件的方式来实现。

如图1所示，协议转换器包括：主控模块110、协议转换模块120和串口扩展模块130；其中：

所述串口扩展模块130，与所述主控模块110连接，包括现场设备接口131以及至少两个上位机接口132，用于通过所述现场设备接口131与现场设备200连接，以获取现场设备200的原始数据，并发送至所述主控模块110；

所述主控模块110，与所述协议转换模块120连接，用于将所述原始数据发送至所述协议转换模块120；

所述协议转换模块120，采用与所述现场设备200对应的目标协议对所述原始数据进行解析，并封装得到标准Modbus协议数据，返回所述标准Modbus协议数据至所述主控模块110；

所述主控模块110，还用于通过串口扩展模块130的至少两个上位机接口132，将标准Modbus协议数据发送至至少两个上位机300。

本实施例中，串口扩展模块130包括的现场设备接口131以及至少两个上位机接口132，可以是RS-232/485串口。可以通过现场设备接口131与现场设备200连接，其中，现场设备可以是用于采集数据的现场设备。并且可以通过至少两个上位机接口132与至少两个上位机300连接，其中，上位机300可以是用于读取并处理现场设备所采集的数据的，还可以是用于控制或者调整现场设备的参数的。其中，可以一个上位机接口连接上位机，另一个上位机接口连接有其他上位设备。

所述主控模块110，在接收到原始数据之后，可以将原始数据发送至所述协议转换模块120；

所述协议转换模块120，采用的与所述现场设备200对应的目标协议，可以是预先设定的，也可以是通过现场编程得到的。在一个可行的实施例中，可以预先设定多种可选的协议，根据用户的选择，或者根据自动对现场设备的识别，或者根据自动对原始数据的识别，从多种可选的协议中确定一种目标协议。该目标协议即为现场设备在数据传输时所使用的数据传输协议。

协议转换模块120对所述原始数据进行解析之后，可以采用标准Modbus协议封装得到标准Modbus协议数据，返回所述标准Modbus协议数据至所述主控模块110。

主控模块110通过串口扩展模块130的至少两个上位机接口132，将标准Modbus协议数据发送至至少两个上位机300。

本方案通过这样的设置，能够使上位机通过工业统一使用的Modbus协议，快速便捷的对接不同的现场设备，获取设备数据以及控制设备，上位机只需要简单的数据地址，即可完成对接，大大减少研发成本。

在本方案中，可选的，还包括配置串口140；

所述配置串口140与配置设备400连接，用于通过所述配置设备400获取目标协议选择指令，以确定所述现场设备200对应的目标协议。

其中，配置串口140可以采用C/S(客户端/服务器)结构，通过现场设备的交互协议，供协议转换模块120调取使用。通过配置设备400，可选择内置的多种国内外常用环保设备的协议。能够根据实际情况，配置现场设备串口和上位机串口的波特率、校验位、数据位和停止位等参数。若现场设备不在内置协议中，可根据具体的通讯协议，进行定制化开发，增加可选的协议的集合，从而进行灵活配置。

在上述技术方案的基础上，可选的，还包括存储模块150；

所述存储模块150与所述主控模块110连接，用于存储候选设备协议，以及存储现场设备的原始数据。

其中，存储模块可以是进行数据存储的硬盘或者其他磁盘，可以用来用于存储配置文件、设备协议模块以及现场设备数据等。

在上述各技术方案的基础上，可选的，所述协议转换模块120，具体用于：

确定所述原始数据的协议类型；

若所述原始数据采用非标准Modbus协议，则采用与所述现场设备200对应的目标协议对所述原始数据进行解析。

在上述各技术方案的基础上，可选的，所述协议转换模块120，还用于：

若所述原始数据采用标准Modbus协议，则采用标准Modbus协议对所述原始数据进行解析。

其中，协议转换模块120可以优先对现场数设备的原始数据进行协议识别，若识别为非标准Modbus协议，则采用与所述现场设备200对应的目标协议对所述原始数据进行解析。若识别为标准Modbus协议，则采用与所述现场设备200对应的目标协议对所述原始数据进行解析。本方案通过这样的设置，可以实现快速并准确的对现场设备的原始数据进行解析的目的。

本申请实施例所提供的技术方案，所述协议转换器包括：主控模块、协议转换模块和串口扩展模块；其中：所述串口扩展模块，与所述主控模块连接，包括现场设备接口以及至少两个上位机接口，用于通过所述现场设备接口与现场设备连接，以获取现场设备的原始数据，并发送至所述主控模块；所述主控模块，与所述协议转换模块连接，用于将所述原始数据发送至所述协议转换模块；所述协议转换模块，采用与所述现场设备对应的目标协议对所述原始数据进行解析，并封装得到标准Modbus协议数据，返回所述标准Modbus协议数据至所述主控模块；所述主控模块，还用于通过串口扩展模块的至少两个上位机接口，将标准Modbus协议数据发送至至少两个上位机。本申请所提供的技术方案，可以实现多种不同协议之间的相互转换，从而可以提高协议转换器的兼容性，避免了因需要单独开发而造成协议转换器的成本高的问题。

在上述各技术方案的基础上，可选的，所述主控模块110，还用于：

通过串口扩展模块130的至少两个上位机接口132，获取任一上位机300的反控指令，并将所述反控指令发送至协议转换模块120；

所述协议转换模块120，还用于对所述反控指令采用标准Modbus协议进行解析，并采用与所述现场设备200对应的目标协议进行封装，以通过所述串口扩展模块130的现场设备接口131发送至所述现场设备200。

在上述各技术方案的基础上，可选的，所述主控模块110，还用于：

通过串口扩展模块130的现场设备接口131接收所述现场设备200的反控结果；

所述协议转换模块120，还用于采用与所述现场设备200对应的目标协议对所述反控结果进行解析，并采用标准Modbus协议进行封装，通过所述串口扩展模块130的至少两个上位机接口132将所述反控结果发送至上位机300。

本方案所提供的协议转换器还可以对上位机发出的反控指令进行解析和重新封装，并发送至现场设备。并且可以获取现场设备根据该反控指令的执行结果，返回至上位机。通过在传输过程中的解析与封装，可以实现针对不同的现场设备，都能够通过上位机和固有的标准Modbus协议进行灵活的控制。并得到现场设备针对该控制的响应结果。

实施例二

图2是本申请实施例二提供设备通讯协议转换器示意图。如图2所示，包括一个电源模块、一个主控模块和一个串口扩展模块，主控模块拥有CPU、存储、串口等基础外设。外部电源通过电源模块与协议转换器电连接，串口扩展模块使用扩展串口芯片，通过SPI(串行外设接口)与主控模块相连，协议转换器通过RS-232/485串口与现场设备进行交互连接，通过RS-485串口与上位机进行交互连接，通过主控模块的RS-232串口与配置电脑进行交互连接。

S1电源模块，外部电源通过电源模块为协议转换器提供宽电压的电源输入功能，保证稳定的工作电压。

S2主控模块，是协议转换器的核心部件，提供存储、配置串口、扩展串口模块等硬件资源，同时协议转换软件也运行在此模块，通过内部的转换逻辑，将设备通讯协议转换为标准Modbus协议。

S3存储，用于存储配置文件、设备协议模块以及现场设备数据等。

S4协议转换软件，是协议转换器的核心程序。先读取内部的配置协议，通过轮询的方式，不断获取S10现场设备的原始数据，根据现场设备的协议，解析成对应的数据。当S11上位机或S12其他上位设备发送标准Modbus协议获取数据命令时，将对应的数据，封装成标准的Modbus协议格式，并返回给S11上位机或S12其他上位设备。当S11上位机或S12其他上位设备发送标准Modbus协议反控命令时，将此命令按照设备协议封装，转发给现场设备，获取反控结果，并封装成标准的Modbus协议格式，返回给S11上位机或S12其他上位设备。

S5串口扩展模块，通过SPI与主控模块相连接，用来扩充协议转换器的硬件串口接口，分别与现场设备和不同的上位机进行RS-232/485串口通讯，能灵活适应不同的现场环境。

S6配置串口，为主控模块自带的硬件接口，通过RS-232与S13配置软件进行交互连接，双向数据通讯，为S4协议转换做基础配置。

S7设备串口，通过S5串口扩展模块扩展而来，与S10现场设备通过RS-232/485进行交互连接，双向数据通讯，提供设备的原始数据供S4协议转换软件使用。

S8上位机串口，通过S5串口扩展模块扩展而来，与S11上位机通过RS-232/485进行交互连接，双向数据通讯，接收并返回S11上位机标准Modbus协议报文。

S9其他串口，通过S5串口扩展模块扩展而来的其他串口，与S12其他上位设备通过RS-232/485进行交互连接，双向数据通讯，用于扩展设备数据流向，从而适应现场特殊的应用场景。

S10现场设备，现场实际使用的环保设备，通过RS-232/485与S7设备串口交互连接，提供协议转换的原始数据。

S11上位机，通过RS-232/485与S8上位机串口交互连接，通过发送标准Modbus协议命令，获取现场设备的数据，或反控现场设备。此时上位机无需开发复杂的设备协议，即可实现快速对接。

S12其他上位设备，与S11上位机功能一致，尤其用于扩展上位机设备，实现多台上位机连接一台现场设备，进行数据获取或反控。

S13配置软件，设置于电脑端，使用RS-232串口线与S6配置串口交互连接，配置软件采用C/S结构，通过自定义的交互协议，与S6配置串口交互配置信息，供S4协议转换软件调取使用。通过配置软件，可选择内置的多种国内外常用环保设备的协议，能够根据实际情况，配置设备串口和上位机串口的波特率、校验位、数据位和停止位等参数。若现场设备不在内置协议中，可根据具体的通讯协议，进行定制化开发，增加协议转换模块，从而进行灵活配置。

本发明能够使上位机通过工业统一使用的Modbus协议，快速便捷的对接不同的现场设备，获取设备数据以及控制设备，上位机只需要简单的数据地址，即可完成对接，大大减少研发成本。

本发明支持配置不同的设备协议，可以根据现场设备情况，灵活选择。内置的多种设备协议，能满足绝大多数使用场景，减少现场设备的测试工作，提高设备安装人员的对接效率，真正做到一机多用。

本发明支持设备协议的定制化开发，通过加载协议模块的方式，能够实现快速开发，提高定制化效率，降低定制化成本。

本发明预留上位机扩展串口，支持多台上位机设备同时与一台现场设备相连，弥补了现场设备对外资源缺少的问题，能够适应现场特殊的应用场景。

优选实施例

图3是本申请优选实施例提供的使用场景示意图。如图3所示，便携电脑通过RS-232串口线与设备通讯协议转换器相连接，打开电脑端的配置软件，设置串口号、波特率、数据位、校验位和停止位后，打开串口，完成与协议转换器的连接。配置软件通过自定义的交互协议，获取协议转换器内部的配置信息，并显示在当前配置软件的各个配置项中。协议转换器中内置多种国内外常用的环保设备协议，此时，我们选择北京环科设备协议，并设置设备串口的波特率、数据位、校验位和停止位与北京环科设备保持一致。同时支持现场设备协议的定制化开发，从而进行灵活配置。根据现场实际情况，设置PLC或其他上位机的地址码、波特率、数据位、校验位和停止位。配置完各项参数后，点击保存按钮，此时配置软件将所有的配置信息封装成自定义的交互协议，通过RS-232串口线发送给协议转换器，协议转换器接收到配置信息后，保存在内部的存储中，供协议转换软件调取使用。

图4是本申请优选实施例提供的使用示意图。如图4所示，设备通讯协议转换器，可以提供一个组态显示软件，显示相关信息，并且一端通过RS-232串口线与设备相连，另一端通过RS-485串口线与PLC(可编程逻辑控制器，Programmable Logic Controller，简称PLC)或其他上位机相连。协议转换器的轮询间隔时间设置为10秒，即每10秒钟获取一次设备的数据，通过设备协议，解析成对应的数据并保存在缓存中，当PLC或其他上位机调用时，将缓存中的数据封装成标准的Modbus协议并返回。此时，PLC或其他上位机无需开发复杂的程序，便能够快速对接转换后的标准Modbus协议，从而便捷迅速的获取现场设备的各项数据，或反控现场设备。同时能够弥补现场设备对外资源缺少的问题，适应现场特殊的应用场景。

在一个应用场景下，可使用多个设备通讯协议转换器，分别对应不同的现场设备，通过Modbus通讯总线，可快速实现数据对接。

本方案提供一种设备通讯协议转换器，能够根据现场设备和上位机情况，进行灵活配置，将不同的通讯协议，转换成标准Modbus协议，以解决上述背景技术中提出的问题。

上述实施例中提供的一种车辆后轮转向控制装置、介质及电子设备可运行本申请任意实施例所提供的一种设备通讯协议转换器，具备运行该方法相应的功能模块和有益效果。未在上述实施例中详尽描述的技术细节，可参见本申请任意实施例所提供的一种设备通讯协议转换器。

注意，上述仅为本申请的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本申请不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本申请的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本申请进行了较为详细的说明，但是本申请不仅仅限于以上实施例，在不脱离本申请构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本申请的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (7)

1.一种设备通讯协议转换器，其特征在于，所述协议转换器包括：主控模块、协议转换模块和串口扩展模块；其中：

所述串口扩展模块，与所述主控模块连接，包括现场设备接口以及至少两个上位机接口，用于通过所述现场设备接口与现场设备连接，以获取现场设备的原始数据，并发送至所述主控模块；

所述主控模块，与所述协议转换模块连接，用于将所述原始数据发送至所述协议转换模块；

所述协议转换模块，采用与所述现场设备对应的目标协议对所述原始数据进行解析，并封装得到标准Modbus协议数据，返回所述标准Modbus协议数据至所述主控模块；

所述主控模块，还用于通过串口扩展模块的至少两个上位机接口，将标准Modbus协议数据发送至至少两个上位机。

2.根据权利要求1所述的协议转换器，其特征在于，还包括配置串口；

所述配置串口与配置设备连接，用于通过所述配置设备获取目标协议选择指令，以确定所述现场设备对应的目标协议。

3.根据权利要求1所述的协议转换器，其特征在于，还包括存储模块；

所述存储模块与所述主控模块连接，用于存储候选设备协议，以及存储现场设备的原始数据。

4.根据权利要求1所述的协议转换器，其特征在于，所述协议转换模块，具体用于：

确定所述原始数据的协议类型；

若所述原始数据采用非标准Modbus协议，则采用与所述现场设备对应的目标协议对所述原始数据进行解析。

5.根据权利要求1所述的协议转换器，其特征在于，所述协议转换模块，还用于：

若所述原始数据采用标准Modbus协议，则采用标准Modbus协议对所述原始数据进行解析。

6.根据权利要求1所述的协议转换器，其特征在于，所述主控模块，还用于：

通过串口扩展模块的至少两个上位机接口，获取任一上位机的反控指令，并将所述反控指令发送至协议转换模块；

所述协议转换模块，还用于对所述反控指令采用标准Modbus协议进行解析，并采用与所述现场设备对应的目标协议进行封装，以通过所述串口扩展模块的现场设备接口发送至所述现场设备。

7.根据权利要求1所述的协议转换器，其特征在于，所述主控模块，还用于：

通过串口扩展模块的现场设备接口接收所述现场设备的反控结果；

所述协议转换模块，还用于采用与所述现场设备对应的目标协议对所述反控结果进行解析，并采用标准Modbus协议进行封装，通过所述串口扩展模块的至少两个上位机接口将所述反控结果发送至上位机。

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