CN112436978B

CN112436978B - 一种通信接口监听系统

Info

Publication number: CN112436978B
Application number: CN202011172453.4A
Authority: CN
Inventors: 宋军; 马强; 董敬坤; 谢言
Original assignee: Gree Electric Appliances Inc of Zhuhai; Gree Nanjing Electric Appliances Co Ltd
Current assignee: Gree Electric Appliances Inc of Zhuhai; Gree Nanjing Electric Appliances Co Ltd
Priority date: 2020-10-28
Filing date: 2020-10-28
Publication date: 2022-08-30
Anticipated expiration: 2040-10-28
Also published as: CN112436978A

Abstract

本发明涉及一种通信接口监听系统，该系统中的协议分析仪设置在交换机与上位机相连的线路上，用于监听下位机与上位机的通信数据，从而解决了现有技术中无法对通信接口的通讯协议、通讯质量进行监听的问题，操作简单、搭设便捷，用户体验度好、满意度高。另外，本发明提供的技术方案中，协议分析仪可以兼容多种下位机设备类型，且支持定制化监控，应用场景更广泛、兼容性更强。由于协议分析仪能检测各类通信接口的稳定性，通信接口的故障能被及时发现和处理，减少了第三方数据的关键数据采集中断，减少了公司实时数据库的数据丢失，实现数据外送流畅，生成数据与管理数据相结合，为基于生产数据开发、大数据分析等高级应用奠定了良好的数据基础。

Description

一种通信接口监听系统

技术领域

本发明涉及接口通信技术领域，具体涉及一种通信接口监听系统。

背景技术

随着信息化的发展，工业互联网相关技术日益成熟，工业互联网经常因为现场总线或者通讯协议的异常而导致事故的发生，给企业、相关人员带来极大的损失与困扰。如何充分的了解和确定通讯接口与协议故障原因及处理手段，是现场工作人员所关注的最大问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种通信接口监听系统，以解决现有技术无法对通信接口的通讯协议、通讯质量进行监听的问题。

根据本发明实施例的第一方面，提供一种通信接口监听系统，包括：

上位机；

下位机，包括多种不同类型的输入输出设备，通过交换机汇聚后，与所述上位机相连；

协议分析仪，设置在所述交换机与上位机相连的线路上，用于监听所述下位机与上位机的通信数据。

优选地，所述系统包括：

与所述协议分析仪相连的设置终端；

所述设置终端，用于对所述协议分析仪的监听参数进行配置。

优选地，所述协议分析仪，监听所述下位机与上位机的通信数据，包括：

根据每个物理输入输出设备的通讯协议，定制相应的驱动程序；

根据每个物理输入输出设备的设备型号，选择相应的驱动程序；

为每个物理输入输出设备定义一个或多个逻辑输入输出设备；

通过所述驱动程序，从物理输入输出设备获取监听数据。

优选地，所述为每个物理输入输出设备定义一个逻辑输入输出设备，包括：

确定需要从下位机监听的数据数量；

根据所述数据数量，在协议分析仪的数据库中定义相应数量的点；

根据每个点的数据来源的通道地址，为每个物理输入输出设备配置一个或多个逻辑输入输出设备。

优选地，所述逻辑输入输出设备，至少包括：

对应的物理输入输出设备名称、IP地址、通讯协议、驱动程序。

优选地，若同一物理输入输出设备中的数据要求不同的采集周期，为该输入输出设备定义多个不同名的逻辑输入输出设备，为每个逻辑输入输出设备分配不同的数据采集周期。

优选地，所述协议分析仪与物理输入输出设备的连接方式，至少包括：

输入输出连接、网络连接、内部连接。

优选地，所述协议分析仪的内部数据库，与物理输入输出设备的关系数据库之间，通过多个组件进行数据传输。

优选地，所述协议分析仪，内置4G模块，用于将监听数据上传到云系统；

所述协议分析仪，将云系统中数据，按照现场具体要求，与包括MYSQL，SQLSERVER，ORACLE，PGSQL在内的数据库进行对接，并存储监听数据。

优选地，所述协议分析仪，支持主模式和从模式；

上位机选择主模式时，协议分析仪主动获取所述输入输出设备的数据；

上位机选择从模式时，协议分析仪被动获取数据，需在所述输入输出设备端编写通讯程序。

本发明的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：

协议分析仪设置在交换机与上位机相连的线路上，用于监听所述下位机与上位机的通信数据，从而解决了现有技术中无法对通信接口的通讯协议、通讯质量进行监听的问题，操作简单、搭设便捷，用户体验度好、满意度高。

另外，现有技术中，协议分析仪只能采集一种或某一类设备，而本发明提供的技术方案中，协议分析仪已兼容包括西门子，欧姆龙，三菱等几乎所有设备类型，且支持定制化监控，应用场景更广泛、兼容性更强。

由于协议分析仪能检测各类通信接口的稳定性，所以通信接口的故障能被及时发现和处理，减少了第三方数据的关键数据采集中断，减少了公司实时数据库的数据丢失，实现数据外送流畅，生成数据与管理数据相结合，为基于生产数据开发、大数据分析等高级应用奠定了良好的数据基础。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本发明。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。

图1是根据一示例性实施例示出的一种通信接口监听系统的示意图；

图2是根据另一示例性实施例示出的一种通信接口监听系统的示意图。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本发明相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本发明的一些方面相一致的装置和方法的例子。

图1是根据一示例性实施例示出的一种通信接口监听系统的示意图，如图1所示，该系统包括：

上位机1；

下位机2，包括多种不同类型的输入输出设备，通过交换机3汇聚后，与所述上位机1相连；

协议分析仪4，设置在所述交换机3与上位机1相连的线路上，用于监听所述下位机2与上位机1的通信数据。

需要说明的是，本实施例提供的技术方案，协议分析仪硬件支持包括RS232、RS485、CAN等常见的工业现场总线接口，采用24VDC供电。

下位机软件运行在SMT32内，支持常见的各种PLC协议、现场总线协议，如西门子S7计算机协议、PPI协议、MPI协议，三菱MD协议、Modbus-RTU协议、Can open协议等。

优选地，所述系统包括：

与所述协议分析仪相连的设置终端；

优选地，所述设置终端运行在PC内，对协议分析器进行参数配置；

优选地，所述协议分析仪，内置4G模块，用于将监听数据上传到云系统。

可以理解的是，本实施例提供的技术方案，协议分析仪设置在交换机与上位机相连的线路上，用于监听所述下位机与上位机的通信数据，从而解决了现有技术中无法对通信接口的通讯协议、通讯质量进行监听的问题，操作简单、搭设便捷，用户体验度好、满意度高。

另外，现有技术中，协议分析仪只能采集一种或某一类设备，而本发明提供的技术方案中，协议分析仪以兼容包括西门子，欧姆龙，三菱等几乎所有设备类型，且支持定制化监控，应用场景更广泛、兼容性更强。

通过所述驱动程序，从物理输入输出设备获取监听数据。

可以理解的是，在实际应用场景中，常常需要将下位机上的数据采集到上位机，在上位机上对数据进行处理，如绘制曲线，形成报表等。

下位机主要包括：PLC、UPS、变频器、智能仪表、智能模块、板卡、DDEServer、OPCServer等，这些设备一般通过RS485、RS232、CAN和以太网等方式与上位机交换数据。下位机的每个输入输出设备都有其遵循的通讯协议，协议分析仪根据这些设备的通讯协议定制出相应的驱动程序，要采集数据须根据设备型号选择正确的驱动程序。在协议分析仪配套程序中定义一个逻辑输入输出设备与物理输入输出设备对应，协议分析仪通过数据库变量和这些物理输入输出设备进行数据交换。

优选地，所述协议分析仪包括：2路RS485工业现场总线接口、1路CAN工业现场总线接口；

所述协议分析仪通过2路RS485工业现场总线接口和输入输出设备相连。

可以理解的是，协议分析仪共有2路RS485，1路CAN，和输入输出设备连接时，只需将输入输出设备的RS485 A(485+)连接协议分析仪的RS485A(485+)，输入输出设备的RS485B(485-)连接协议分析仪的RS485 B(485-)即可进行在线的协议分析。

确定需要从下位机监听的数据数量；

根据每个点数据来源的通道地址，为每个物理输入输出设备配置一个或多个逻辑输入输出设备。

可以理解的是，数据库主要负责将数据点的点参数和采集设备的通道地址相对应，同时现场的数据处理、量程变换、报警处理、历史数据等都放到数据库中进行存储。

优选地，所述逻辑输入输出设备，至少包括：

对应的物理输入输出设备的设备名称、IP地址、通讯协议、驱动程序。

参见图2，以输入输出设备为西门子S7-200为例，介绍如何定义逻辑输入输出设备，具体步骤如下：

在协议分析仪配置程序中，建立一个名为“S7_200”的输入输出设备；

需要定义设备更新的周期，时间精确到毫秒；

设定设备通讯的超时节点，时间精确到毫秒；

填写设备的网络通讯IP地址，用于确保协议分析仪与设备正确进行通讯；

设定与西门子进行通讯的方式，如板卡、适配器、API同步、RS323、RS485、RS422串口通讯、TCP/IP通讯、UDP/UP通讯、网桥(GPRS/CDMA等)；

建好名为“S7_200”的逻辑输入输出设备后，将已经新增的数据库点与“S7 200”中的数据项联系起来，以使这几个点的过程值能与物理输入输出设备“S7_200”进行实时数据交换，这个过程就是建立数据库连接的过程。

可以理解的是，协议分析仪的数据库是从驱动程序中获取过程数据的，而数据库同时可以与多个驱动程序进行数据交换，一个驱动程序可以与一个或多个物理输入输出设备相对应，所以要明确数据库中定义的这几个点要从哪一个物理输入输出设备获取过程数据时，就需要定义逻辑输入输出设备。

类型是实时数据库DB对具有相同特征的一类点的抽象。DB预定义了一些标准点类型，利用这些标准点类型创建的点能够满足各种常规的需要。对于较为特殊的应用，可以创建用户自定义点类型。

实时数据库DB提供的标准点类型有：模拟输入输出点、数字输入输出点、累计点、控制点、运算点、组合点、雪崩过滤点等。不同的点类型完成的功能不同。比如，模拟输入输出点的输入和输出量为模拟量，可完成输入信号量程变换、小信号切除、报警检查，输出限值等功能。数字输入输出点输入值为离散量，可对输入信号进行状态检查。

点是一组数据值(称为参数)的集合。在数据库中，用户操纵的对象是点(TAG)，系统也以点为单位存放各种信息。点存放在实时数据库的点名字典中，实时数据库根据点名字典决定数据库的结构，分配数据库的存储空间。用户在点类型组态时决定点的结构，在点组态时定义点名字典中的点。

点参数是含有一个值(整型、实型、字符串型等)的数据项的名称。例如：PV、DESC等。在点名字典中，每个点都包含若干参数。数据库系统提供了一些系统预先定义的标准点参数，如：NAME、DESC、PV等；用户也可以创建自定义点参数。一个点可以包含多个用户自定义参数，也可以只包含标准点参数而没有用户自定义参数。

对一个点的访问实际上是对该点的具体某一参数的访问；对一个参数值进行访问时也必须明确指定其所属点的名称。采用“点名.参数名”的形式访问点及参数，如“TAG1.PV”表示点TAG1的PV参数。因为PV参数代表过程测量值，经常被访问，因此在协议分析仪配置系统中，当访问某一点而不指定具体参数名时，均表示访问的是PV参数。如：访问“TAG1”即表示访问“TAG1.PV”。

在协议分析仪的配置程序中，对原始数据进行的一系列加工具体处理过程，分为6个部分：

基本参数配置，包括：设定数据点的名称；对当前数据点进行描述；为当前数据点设定，取值需要精确到小数点后几位；为当前数据点设定单位。

量程，包括：为数据设定取值下限，当取值突破界限后，数据过滤；为数据设定取值上限，当取值突破界限后，数据过滤。

数据转换，包括：对数据点进行运算，如开平方，分段线性化，滤波，累计等。

报警参数设置，包括：为数据点设定临界值；当数据点到达临界值后，触发报警；一个数据点，可以设定多个报警节点；针对多个报警点，可设定优先级；为报警点设定延时时间。

历史数据，包括：变化保存，为数据点设定保存精度，设定保存条件；定时保存，设定保存时间周期，精确到秒，设定保存条件；LKT压缩保存，设定数据压缩比例，设定保存条件；设定数据统计周期，精确到小时。

数据连接，设定协议分析仪与设备的连接方式，包括：

输入输出连接，选择连接对应的设备，选择连接项；

网络连接，选择连接对应的数据源，选择数据点；

内部连接，适用于协议分析仪内部的数据连接选择对应数据点。

协议分析仪配置程序为了实现内部数据库和关系数据库之间数据传输提供了多个组件，如：扩展组件中的ODBCRouter，Ado后台组件，关系数据库曲线，专家报表，sql查询，这些组件中不仅封装了最早的ODBC规范，同时也封装了OLE与ADO规范，用户可以根据需要在建立数据库链接时选择需要使用的规范。利用这些组件可以通过脚本来创建数据表，插入删除记录，编辑已有的数据表，清空删除数据表，查询删除记录等,也可以由组件直接实现这些功能。

协议分析仪配置程序支持的关系数据库包括：Access，MySQL，Oracle，SQLServer；同时也支持与Excel的连接。ODBCRouter是协议分析仪配置程序数据库与关系数据库的衔接组件，是协议分析仪对外接口的一个扩展组件。此组件极大的拓展了协议分析仪在现场应用中的使用，方便了现场实时数据与管理数据的交互。

优选地，

所述协议分析仪，支持主模式和从模式；

上位机选择主模式时，协议分析仪主动获取所述输入输出设备数据；

可以理解的是，协议分析仪支持主模式和从模式，选择主模式时，协议分析仪主动获取连接设备数据，方式可通过设置或自主编程实现；选择从模式时，协议分析仪被动获取数据，需在连接设备端编写通讯程序，往协议分析仪固定的云数据偏移地址写数据。

可以理解的是，上述各实施例中相同或相似部分可以相互参考，在一些实施例中未详细说明的内容可以参见其他实施例中相同或相似的内容。

需要说明的是，在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是指至少两个。

流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本发明的实施例所属技术领域的技术人员所理解。

应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。

本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。

此外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。

上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims

1.一种通信接口监听系统，其特征在于，包括：

上位机；

下位机，包括多种不同类型的物理输入输出设备，通过交换机汇聚后，与所述上位机相连；

协议分析仪，设置在所述交换机与上位机相连的线路上，用于监听所述下位机与上位机的通信数据；

与所述协议分析仪相连的设置终端；

所述设置终端，用于对所述协议分析仪的监听参数进行配置；

所述协议分析仪，监听所述下位机与上位机的通信数据，包括：

通过所述驱动程序，从物理输入输出设备获取监听数据。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述为每个物理输入输出设备定义一个逻辑输入输出设备，包括：

确定需要从下位机监听的数据数量；

根据每个点的数据来源通道地址，为每个物理输入输出设备配置一个或多个逻辑输入输出设备。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述逻辑输入输出设备，至少包括：

4.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，

若同一物理输入输出设备中的数据要求不同的采集周期，为该物理输入输出设备定义多个不同名的逻辑输入输出设备，为每个逻辑输入输出设备分配不同的数据采集周期。

5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述协议分析仪与物理输入输出设备的连接方式，至少包括：

输入输出连接、网络连接、内部连接。

6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，

所述协议分析仪的内部数据库，与物理输入输出设备的关系数据库之间，通过多个组件进行数据传输。

7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，

所述协议分析仪，内置4G模块，用于将监听数据上传到云系统；

8.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，

所述协议分析仪，支持主模式和从模式；

上位机选择主模式时，协议分析仪主动获取所述物理输入输出设备的数据；

上位机选择从模式时，协议分析仪被动获取数据，需在所述物理输入输出设备端编写通讯程序。