CN112887309A

CN112887309A - 一种工业协议解析系统

Info

Publication number: CN112887309A
Application number: CN202110106028.3A
Authority: CN
Inventors: 凌坤; 龚潇
Original assignee: Shenzhen Hongdian Technologies Corp
Current assignee: Shenzhen Hongdian Technologies Corp
Priority date: 2021-01-26
Filing date: 2021-01-26
Publication date: 2021-06-01
Anticipated expiration: 2041-01-26
Also published as: CN112887309B

Abstract

本发明提供一种工业协议解析系统，包括：主程序模块和协议库模块，所述协议库模块包括至少两个协议；所述主程序模块用于基于应用程序的数据传输需求确定所需的协议，基于所需的协议生成配置文件，基于所述配置文件加载所述至少两个协议；所述协议库模块用于基于所述配置文件对所述至少两个协议进行级联，以使所述应用程序基于级联后的至少两个协议进行数据传输。本发明通过协议库和配置文件实现协议的动态组合，使各个程序块功能独立解耦，能够适应不同的工业协议需求，提高效率。

Description

一种工业协议解析系统

技术领域

本发明实施例涉及工业控制领域，尤其涉及一种工业协议解析系统。

背景技术

当下，物联网应用蓬勃发展，出于其便利、出色的资源共享性，为了提高更好更稳定的服务，各行各业纷纷加入物联网浪潮中来。在工业互联网的信息时代，现场设备需要实现互联互通，消除信息孤岛。然而，工业控制网络本身就存在通讯协议异构、接口不统一的问题，这不利于现场设备底层数据的采集和信息共享，同时对工业控制系统的网络安全提出更高的要求。因此，开发一个工业互联网多协议网关已成为必然趋势。现有技术中，工业协议转换主要通过：1、针对客户的需求做定制开发，2、在定制基础上收集客户需求，进行滚雪球似标准化集成，通过配置实现客户需求。

这种方法存在重复开发工作，通用性不强，难以满足新客户需求的快速交付，同时，单一协议支持难以满足其它现场的设备对接需求。

发明内容

本发明提供了一种工业协议解析系统方法，通过协议库和配置文件实现协议的动态组合，使各个程序块功能独立解耦，能够适应不同的工业协议需求，提高效率。

第一方面，本发明提供一种工业协议解析系统，包括：

主程序模块和协议库模块，所述协议库模块包括至少两个协议；

所述主程序模块用于基于应用程序的数据传输需求确定所需的协议，基于所需的协议生成配置文件，基于所述配置文件加载所述至少两个协议；

所述协议库模块用于基于所述配置文件对所述至少两个协议进行级联，以使所述应用程序基于级联后的至少两个协议进行数据传输。

进一步地，还包括数据存储模块，所述数据存储模块用于存储应用程序基于所述组合协议进行数据传输的过程中的交互数据。

进一步地，所述协议库模块包括数据出口和数据入口，

则主程序模块还用于：配置文件基于所需的协议对至少两个协议的数据出口和数据入口进行关联，以实现所述至少两个协议的级联；

进一步地，所述数据存储模块还用于：从协议库模块的数据出口获取所述交互数据并进行存储、向协议库模块发送数据读取信号，以使所述协议库模块从通过数据入口从数据存储模块读取交互数据。

进一步地，所述协议库模块包括北向接口协议库、南向接口协议库和/或边缘计算库，

所述北向接口协议库包括一个或多个北向接口协议、第一出口和第一入口，所述南向接口协议库包括一个或多个南向接口协议、第二出口和第二入口，所述边缘计算库包括一个或多个边缘计算协议、第三出口和第三入口。

进一步地，所述数据存储模块包括一个或多个数据块，所述数据块包括数据块名称、存储链表表头和所述应用程序的名称，每个数据块用于存储一组所述交互数据。

进一步地，所述数据块的存储格式包括时间、设备标识、变量名、变量类型、变量值、上报类型和/或扩展预留区。

进一步地，所述数据存储模块在存储所述交互数据时，存储格式为数据库存储和/或内存链表存储。

进一步地，所述配置文件用于定义协议库关联关系、数据采集、数据运算、数据告警、数据存储策略和或数据上报信息。

本发明通过协议库和配置文件实现协议的动态组合，使各个程序块功能独立解耦，能够适应不同的工业协议需求，提高效率。

附图说明

如图1所示为本实施例一的工业协议解析系统模块图。

如图2所示为本实施例一的替代实施例模块图。

如图3所示为本实施例二的一种工业协议解析系统模块图。

如图4所示为本实施例二的数据块存储格式表。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明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发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明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。处理可以对应于方法、函数、规程、子例程、子程序等等。

此外，术语“第一”、“第二”等可在本文中用于描述各种方向、动作、步骤或元件等，但这些方向、动作、步骤或元件不受这些术语限制。这些术语仅用于将第一个方向、动作、步骤或元件与另一个方向、动作、步骤或元件区分。举例来说，在不脱离本申请的范围的情况下，第一特征信息可以为第二特征信息或第三特征信息，类似地，第二特征信息、第三特征信息可以为第一特征信息。第一特征信息和第二特征信息、第三特征信息都是分布式文件系统的特征信息，但其不是同一特征信息。术语“第一”、“第二”等而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”、“批量”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

下述实施例中提及的专有名词和英文缩写含义如下：

北向接口：应用平面与控制平面之间的接口(NBI)，通过控制器向上层业务应用开放的接口，为上层业务应用和资源管理系统提供灵活的网络资源抽象。

南向接口：南向接口是提供对其他厂家网元的管理功能，支持多种形式的接口协议。为控制平面的控制器和数据平面的交换机之间的信息交互而设计的协议，实现数据平面与控制平面的信息交互向上收集数据平面信息；向下下发控制策略，指导转发行为；实现网络的配置与管理；实现路径计算，包括链路属性(带宽与开销)、链路状态、和拓扑信息等。

实施例一

本发明提供一种工业协议解析系统，基于功能特性将整个程序分成多个程序块，程序块以动态库的形态存在，按照功能特向可以分为不同的协议库模块200，协议库模块200中有不同的功能协议，本实施例以具有一个协议库模块200，协议库模块200中有多个协议为例进行说明。如图1，包括如下模块：

主程序模块100和协议库模块200，所述协议库模块200包括至少两个协议；

所述主程序模块100用于基于应用程序的数据传输需求确定所需的协议，基于所需的协议生成配置文件，基于所述配置文件加载所述至少两个协议。主核心程序是协议网关的核心部分，提供硬件平台的接口函数，进行所述协议库模块200的管理等，具体用于提供统一的API接口供协议库模块200使用，方便跨平台移植；进行数据存储管理，实现协议库模块200间的数据传递和协议级联；实现协议库模块200的动态加载，进行协议库模块200运行状态的监控和异常恢复。

每个所述协议库模块200用于基于所述配置文件对所述至少两个协议进行级联，生成组合协议，以使所述应用程序基于所述组合协议进行数据传输。其中，协议库模块200具有数据出口和数据入口。

在一种实施方式中，所述协议库模块200的数据入口与协议库模块200名称基于预设格式进行对应。

如图2所示，在一种实施例中，所述协议库模块200包括北向接口北向接口协议库201、南向接口协议库202和/或边缘计算库203，所述北向接口北向接口协议库201具有一个或多个北向接口协议、第一出口和第一入口，所述南向接口协议库202具有一个或多个南向接口协议、第二出口和第二入口，其中北向接口协议库201的第一入口和南向接口协议库202的第二出口相连接，北向接口协议库201的第一出口连接南向协议库202的数据入口。所述边缘计算库203具有一个或多个边缘计算协议、第三出口和第三入口。其中，第一出口、第二出口和第三出口可以相同，也可以不相同。所述第一入口、第二入口和第三入口可以相同，也可以不相同。

其中，配置文件用于定义协议库模块200之间的关联关系、数据采集、数据运算、数据告警、数据存储策略和或数据上报信息，在整个协议转换系统中具有重要的作用，它定义转换系统的相关信息，如：

协议库模块200关联关系：定义协议库模块200的数据出入口关系，根据数据流的出入口，可以实现协议库模块200的组合和级联；

数据采集：协议库模块200采集的信息，包含采集设备名，地址，采集周期，超时时间，字节序，变量地址对应等信息；

数据运算：定义采集数据的运算规则，包含基本的四则运算或者其它复杂运算；

数据告警：定义采集数据的告警阈值，协议库模块200根据告警阈值进行数据告警；

数据存储策略：

包含本地存储、云端存储，是否掉电保存，周期保存还是变化保存，存储数据最新值还是历史数据等多种策略。

数据上报：定义北向协议的信息，如平台接入信息，数据上报格式策略等。

在一种替代实施例中，设备出厂可以不带任何协议库，支持现场根据客户需求动态下载协议库和/或配置文件，减少开发工作，快速适配客户需求。

在一个工业协议解析过程中，应用程序基于级联的协议进行数据传输，根据应用程序需求，北向接口协议库201和南向接口协议库202进行组合级联，北向接口协议库201的数据出口连接南向接口协议库202的数据入口，北向接口协议库201的数据入口连接南向接口协议库202的数据出口，通过双向数据流实现南向出口到北向入口实现上行，北向出口到南向入口实现下行，完成数据传输。

主程序模块100通过读取配置文件的信息，进行协议库模块200的数据关联和动态加载，组合应用，使用者可以根据现场设备的使用情况，选择对应的协议库模块200远程下发到设备，进行远程组态配置，以满足数据采集。

本实施例通过将协议库模块200和配置文件实现协议的动态组合，使各个程序块功能独立解耦，能够适应不同的工业协议需求，提高效率减少重复开发工作，提升了开发和维护的效率。

实施例二

本实施例在上述实施例的基础上增加了数据存储模块300，用以满足大部分协议转换需求的数据存储格式，数据存储单元的结构设计，以及多应用共同访问数据存储块的数据读写策略设计。如图3所示，包括主程序模块100、协议库模块200和数据存储模块300，所述协议库模块200包括至少两个协议。

所述主程序模块100用于基于应用程序的数据传输需求确定所需的协议，基于所需的协议生成配置文件，基于所述配置文件加载所述至少两个协议。主核心程序是协议网关的核心部分，提供硬件平台的接口函数，进行所述协议库的管理等，具体用于提供统一的API接口供协议库使用，方便跨平台移植；进行数据存储管理，实现协议库间的数据传递和协议级联；实现协议库的动态加载，进行协议库运行状态的监控和异常恢复。还用于：配置文件基于所需的协议对至少两个协议的数据出口和数据入口进行关联，以实现所述至少两个协议的级联。

其中，配置文件用于定义协议库关联关系、数据采集、数据运算、数据告警、数据存储策略和或数据上报信息。

所述协议库模块200用于基于所述配置文件对所述至少两个协议进行级联，生成组合协议，以使所述应用程序基于所述组合协议进行数据传输。其中，每个协议库包括数据出口和数据入口。每个协议库拥有一个数据的出入口，数据出入口指定相应的数据存储块，根据配置可以实现协议库的一对一、一对多、多对一、多对多数据关联。

所述数据存储模块300用于存储应用程序基于所述组合协议进行数据传输的过程中的交互数据。具体地，从协议库的数据出口获取所述交互数据并进行存储、向协议库发送数据读取信号，以使所述协议库从通过数据入口从数据存储模块300读取交互数据。在本实施例中，支持多个数据存储模块300，多个协议库采用不同的存储格式进行通信，满足工业网关对接多设备，多平台的需求。

数据存储模块300是存储插件数据的存储区域，各插件间数据交互的桥梁，采用共享内存结合信号或信号量的方式进行。使应用之间可以通过共享内存和信号等组合方式进行数据转换。

在另一替代实施例中，数据存储模块300包括一个或多个数据块，所述数据块包括数据块名称、存储链表表头和所述应用程序的名称，每个数据块用于存储一组所述交互数据。其中，数据块名称能够用于标识数据块，外部应用根据此标识进行数据关联读写；关联应用名称标识集合，可以是字符串也可以是唯一ID，用于表示该数据块的关联应用，即哪些应用需要从此数据块读写数据；存储链表表头用于描述数据存储链为双向链表，从头部存入数据，从尾部取出数据。

在另一替代实施例中，如图4所示，为了方便不同协议互联，所述数据块的存储格式包括时间、设备标识、变量名、变量类型、变量值、上报类型和/或扩展预留区，以实现对不同设备标识和协议需求进行确定。其中，针对特殊需求的设备、应用或插件，协议双发可预先约定好通信协议的格式，预先将该协议格式存储在所述数据存储模块300中，以便于所述主程序模块100从数据存储模块300中读取该通信协议或格式。

在一种替代实施例中，数据存储模块300在存储所述交互数据时，存储格式为数据库存储和/或内存链表存储。在每个数据块中，存储数据的最小单元为数据存储链结构。

在本实施例中，为了实现更高效的利用嵌入式设备匮乏的内存资源，进行某个数据的查询删除，多应用共同访问等技术效果。同时可以拓展加入一些算法(如哈希)，实现数据分类和快速检索，所述数据存储链结构可定义为如下格式：

包括每一条数据的ID，用于删除或者查询某条记录。Flag：用于记录数据是否读取删除，以bit记录，0表示未删除，当外部应用调用删除链表数据时，实际内部存储管理首先会置位该应用对应的bit位，外部应用获取数据时，存储管理会跳过该bit位为1的数据，返回首次读取到bit位为0的数据。当某一条数据记录所有关联应用bit位为1时，则将该数据从内存链表删除，清除数据。Payload：指向实际数据存储区指针，动态申请和释放。length：payload大小。list：链表信息。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明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发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims

1.一种工业协议解析系统，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括数据存储模块，所述数据存储模块用于存储应用程序基于所述组合协议进行数据传输的过程中的交互数据。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述协议库模块包括数据出口和数据入口，

则主程序模块还用于：配置文件基于所需的协议对至少两个协议的数据出口和数据入口进行关联，以实现所述至少两个协议的级联。

4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述数据存储模块还用于：从协议库模块的数据出口获取所述交互数据并进行存储、向协议库模块发送数据读取信号，以使所述协议库模块从通过数据入口从数据存储模块读取交互数据。

5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述协议库模块包括北向接口协议库、南向接口协议库和/或边缘计算库，

6.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述数据存储模块包括一个或多个数据块，所述数据块包括数据块名称、存储链表表头和所述应用程序的名称，每个数据块用于存储一组所述交互数据。

7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述数据块的存储格式包括时间、设备标识、变量名、变量类型、变量值、上报类型和/或扩展预留区。

8.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述数据存储模块在存储所述交互数据时，存储格式为数据库存储和/或内存链表存储。

9.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述配置文件用于定义协议库关联关系、数据采集、数据运算、数据告警、数据存储策略和或数据上报信息。