CN111935196B

CN111935196B - 基于EdgeX Foundry的Modbus与dnp3的协议转换方法

Info

Publication number: CN111935196B
Application number: CN202011089305.6A
Authority: CN
Inventors: 杨枫敏
Original assignee: Zhejiang Lab
Current assignee: Zhejiang Lab
Priority date: 2020-10-13
Filing date: 2020-10-13
Publication date: 2021-03-23
Anticipated expiration: 2040-10-13
Also published as: CN111935196A

Abstract

本发明公开了基于EdgeX Foundry的Modbus与dnp3的协议转换方法，包括：S1，第一协议数据转换成第二协议数据，在EdgeX Foundry中设置配置文件；第一协议从站模块接收第一协议数据包，并将其解析为应用数据；第一协议从站模块通过EdgeX Foundry下发应用数据；第二协议设备解析并执行第二协议数据包；S2，第二协议数据转换成第一协议数据，在EdgeX Foundry中设置配置文件；第二协议设备发送第二协议数据包至EdgeX Foundry；EdgeX Foundry解析第二协议数据包，得到格式数据并发送给第一协议从站模块；第一协议从站模块解析格式数据并组第一协议数据包。

Description

基于EdgeX Foundry的Modbus与dnp3的协议转换方法

技术领域

本发明涉及协议解析转换技术领域，尤其是涉及了基于EdgeX Foundry的Modbus与dnp3的协议转换方法。

背景技术

目前，工业协议众多，而现场常有的PLC（可编程逻辑控制器）、无线收发器、测量仪表等设备可能仅支持一种（如仅支持Modbus）或若干种工业协议。若设备增加支持的协议，复杂度和成本都将大幅增加。若能简单与另一种工业协议（如dnp3）转换，将大大扩大设备（或模拟器）的应用场景。

EdgeX Foundry是一个中立于供应商的开源项目，为物联网边缘计算构建了一个通用的开放结构。在开源项目中已实现Modbus客户端的驱动，只要修改相应的配置文档便可实现与Modbus设备（或模拟器）通信。

发明内容

为解决现有技术的不足，实现工业协议之间转换的目的，本发明采用如下的技术方案：

基于EdgeX Foundry的Modbus与dnp3的协议转换方法，包括如下步骤：

S1，第一协议数据转换成第二协议数据，包括如下步骤：

S11，EdgeX Foundry中设置配置文件，使得Edgex Foundry可与第二协议设备通信；

S12，第一协议从站模块从第一协议主站接收第一协议数据包，并将其解析为应用数据；

S13，第一协议从站模块调用EdgeX Foundry命令下发应用数据，EdgeX Foundry根据第二协议，为应用数据组第二协议数据包并发送给第二协议设备；

S14，第二协议设备解析并执行从EdgeX Foundry接收到的第二协议数据包；

S2，第二协议数据转换成第一协议数据，包括如下步骤：

S21，EdgeX Foundry中设置配置文件，使得Edgex Foundry可与第二协议设备通信；

S22，第二协议设备发送第二协议数据包至EdgeX Foundry；

S23，EdgeX Foundry解析从第二协议设备接收到的第二协议数据包，得到格式数据并发送给第一协议从站模块；

S24，第一协议从站模块解析从EdgeX Foundry接收到的格式数据，并提取格式数据中的字段数据作为应用数据，为应用数据组第一协议数据包发送给第一协议主站。

现有的设备支持的协议有限，利用EdgeX Foundry实现的设备驱动，在原协议栈的基础上应用层实现命令的调用和解析格式数据，达到协议之间的解耦，无需更改原设备，降低了工作量和开发成本，扩大设备的应用场景。

所述EdgeX Foundry中设置第二协议设备配置文件，定义第二协议设备的值和操作方法，EdgeX Foundry通过调用命令对值和操作方法进行读写操作，EdgeX Foundry根据配置文件接收并解析第二协议数据包，返回格式数据，实现Edgex Foundry与第二协议设备的通信。

所述命令是curl命令，所述读写操作是EdgeX Foundry提供PUT和GET接口，通过curl命令分别调用PUT接口实现参数的下发，调用GET接口实现读取命令的下发，及解析第二协议数据包并得到格式数据，curl命令可带参数，可以将解析出来的应用数据作为参数放入curl命令，在执行curl命令调用PUT接口时即可将应用数据下发。

所述格式数据是JSON格式数据。

本发明的优势和有益效果在于：

本申请的协议转换方法，不需要将两种协议在设备（或模拟器）上同时实现，且两种协议间解耦，不需要更改原设备（或模拟器等），通过应用层实现Edgex Foundry中设备（或模拟器等）协议相关命令的调用即可转换成另一协议，通过解析Edgex Foundry返回的数据作为另一协议相应的应用数据来源即可转换成设备（或模拟器等）的协议，而EdgexFoundry已实现设备（或模拟器等）的相关驱动，只需简单配置使得Edgex Foundry可与设备（或模拟器等）通信即可，工作量较小，增加了设备（或模拟器等）支持的协议，扩大了设备（或模拟器等）的应用场景，增强了设备（或模拟器等）的灵活性，降低了设备（或模拟器等）的使用的复杂度。

附图说明

图1是本发明中dnp3协议到Modbus协议的转换流程图。

图2是本发明中Modbus协议到dnp3协议的转换流程图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

基于EdgeX Foundry的Modbus与dnp3的协议转换方法，目的在于针对现有的PLC（可编程逻辑控制器）、无线收发器、测量仪表等设备支持Modbus协议而不支持dnp3协议，为扩大这类设备的应用场景，利用EdgeX Foundry实现Modbus与dnp3的协议转换，该方法利用EdgeX Foundry达到Modbus和dnp3解耦、降低开发成本的效果，同时该方法不仅限于Modbus协议和dnp3协议的转换，同样可适用于其他工业协议间的转换。

方法涉及支持Modbus协议的设备（或模拟器等）、dnp3从站协议模块及EdgeXFoundry，dnp3从站协议模块通过dnp3协议与外部dnp3主站通信，dnp3从站协议模块通过EdgeX Foundry与支持Modbus协议的设备（或模拟器等）通信。其中EdgeX Foundry已实现Modbus客户端驱动，EdgeX Foundry为各个微服务都提供了相应的RESTful API接口供调用，通过这些接口dnp3从站协议模块可以从设备读取数据和控制设备等操作，设置设备配置文件DeviceProfile，定义设备的值和操作方法，这些值和操作方法可以是读取或写入，读取或写入都是通过curl命令，配置后dnp3从站协议模块可通过特定的命令与支持Modbus协议的设备（或模拟器等）通信。配置文件中定义数据类型，数值是否可读写，数值是否要放大，最大、最小和默认的取值范围，返回数值的形式，读和写操作的说明，第二协议设备的IP地址、端口等信息。

如图1、2所示，转换过程如下：dnp3从站协议模块接收到外部dnp3主站的数据包时，解析数据包取出应用数据，dnp3从站协议模块根据该应用数据调用EdgeX Foundry命令，例如curl命令，应用数据包括要下发的参数、读取数据的命令等，Edgex Foundry为此提供PUT和GET接口，都是通过curl命令调用的，curl命令中可带下发参数，curl命令调用PUT接口，将参数下发，或者调用GET接口，下发读取Modbus协议的设备（或模拟器等）采集数据的命令，Edgex Foundry平台内部执行该条curl命令时会根据Modbus协议组成相应的Modbus数据包发送至支持Modbus协议的设备（或模拟器等），因为Edgex Foundry平台已实现Modbus客户端驱动，由此实现从dnp3到Modbus的协议转换；当支持Modbus协议的设备（或模拟器等）发送Modbus数据时，Edgex Foundry根据前期配置好的配置文件自动接收并解析Modbus数据包成JSON格式的数据返回，dnp3从站协议模块解析JSON格式数据，取出所需的字段后，将其作为dnp3应用数据源，组相应的dnp3数据包发给外部dnp3主站通信，由此实现从Modbus到dnp3的协议转换。

从以上转换方法可看出Modbus设备（或模拟器等）与dnp3协议模块相互独立，不需要更改原设备（或模拟器等），dnp3协议模块在原dnp3协议栈的基础上应用层实现EdgexFoundry中Modbus相关命令的调用以及解析Edgex Foundry返回的JSON数据作为dnp3相应的应用数据来源即可，而Edgex Foundry已实现Modbus客户端相关的驱动，只要简单配置使得Edgex Foundry可与Modbus设备（或模拟器等）通信即可，工作量较小。

同理，可将上述两种协议换成其他工业协议，如OPCUA等。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的范围。

Claims

1.基于EdgeX Foundry的Modbus与dnp3的协议转换方法，其特征在于包括如下步骤：

S1，dnp3协议数据转换成Modbus协议数据，包括如下步骤：

S11，EdgeX Foundry中设置配置文件，使得Edgex Foundry可与Modbus协议设备通信；

S12，dnp3协议从站模块从dnp3协议主站接收dnp3协议数据包，并将其解析为应用数据；

S13，dnp3协议从站模块调用EdgeX Foundry命令下发应用数据，EdgeX Foundry根据Modbus协议，为应用数据，组Modbus协议数据包，并发送给Modbus协议设备；

S14，Modbus协议设备解析并执行从EdgeX Foundry接收到的Modbus协议数据包；

S2，Modbus协议数据转换成dnp3协议数据，包括如下步骤：

S21，EdgeX Foundry中设置配置文件，使得Edgex Foundry可与Modbus协议设备通信；

S22，Modbus协议设备发送Modbus协议数据包至EdgeX Foundry；

S23，EdgeX Foundry解析从Modbus协议设备接收到的Modbus协议数据包，得到格式数据并发送给dnp3协议从站模块；

S24，dnp3协议从站模块解析从EdgeX Foundry接收到的格式数据，并提取格式数据中的字段数据作为应用数据，为应用数据，组dnp3协议数据包，发送给dnp3协议主站；

所述配置文件具体为定义Modbus协议设备的值和操作方法，EdgeX Foundry通过调用命令对值和操作方法进行读写操作，所述命令是curl命令，所述读写操作是EdgeX Foundry提供PUT和GET接口，通过curl命令调用PUT接口实现应用数据的下发，调用GET接口实现读取命令的下发，及解析Modbus协议数据包并得到格式数据，EdgeX Foundry平台内部执行curl命令时会根据Modbus协议组成相应的Modbus协议数据包发送至支持Modbus协议的设备，因为EdgeX Foundry平台已实现Modbus客户端驱动，由此实现从dnp3到Modbus的协议转换。

2.如权利要求1所述的基于EdgeX Foundry的Modbus与dnp3的协议转换方法，其特征在于EdgeX Foundry根据配置文件接收并解析Modbus协议数据包，返回格式数据，实现EdgexFoundry与Modbus协议设备的通信。

3.如权利要求1所述的基于EdgeX Foundry的Modbus与dnp3的协议转换方法，其特征在于所述格式数据是JSON格式数据。