CN114006742B - 一种基于CANOpen协议的通信转换方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于CANOpen协议的通信转换方法及系统，方法包括：将从外部通信装置获取的外部报文转换为内部CAN网报文并转发继电保护装置；将继电保护装置的内部CAN网外发报文转换为外部报文并转发外部通信装置；判断外部报文或内部CAN网外发报文是否完整，若报文残缺，则丢弃此报文；根据外部串口数据接收延时判断报文是否接收完成，若超过预设延时时间T，则认为报文接收完成。系统包括：对内通信转换装置，对外通信转换装置，报文判断装置和延时判断装置。本发明能够与多外部节点，利用多通信规约进行通信，同时能保证装置内部通信与外部通信隔离。

Description

一种基于CANOpen协议的通信转换方法及系统
技术领域
本发明涉及电力系统继电保护技术领域，特别涉及一种基于CANOpen协议的通信转换方法及系统。
背景技术
数字化变电站相比与常规变电站，保护装置功能易于扩展，随着数字化变电站的广泛应用，继电保护装置的用途不单单局限在传统的保护防护上，扩展出了更多的功能，例如用于变电站消防防护的消防传输单元等装置。但是保护功能的扩展也对装置，特别是装置通信的可靠性和安全性提出了更高的要求。
现有技术中缺少一种安全、可靠的变电站内外通讯装置，无法保证装置内部通信的稳定，难以扩展更多功能。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例的目的在于提供一种基于CANOpen协议的通信转换方法及系统，能够与多外部节点，利用多通信规约进行通信，同时能保证装置内部通信与外部通信隔离。
第一方面，本发明实施例提供了一种基于CANOpen协议的通信转换方法，其中，包括：
将从外部通信装置获取的外部报文转换为内部CAN网报文并转发继电保护装置。
将继电保护装置的内部CAN网外发报文转换为外部报文并转发外部通信装置。
结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，所述将从外部通信装置获取的外部报文转换为内部CAN网报文并转发继电保护装置，包括：
从外部通信装置获取外部串口和/或CAN网报文。
根据内部CAN网协议，将接收到的外部报文进行组包。
将将组包的外部报文发送至继电保护装置的内部设备。
结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，所述将继电保护装置的内部CAN网外发报文转换为外部报文并转发外部通信装置，包括：
接收继电保护装置需要外发的CAN网报文。
根据内部CAN网协议，将接收到的CAN网外发报文进行组包。
根据CAN网外发报文信息选择对应的通信接口，将组包的CAN网外发报文发送至外部通信装置。
结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，还包括：
判断外部报文或内部CAN网外发报文是否完整，若报文残缺，则丢弃此报文。
所述报文的控制字段信息包含报文方向、通信板卡外部端口序号和数据类型。
结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，还包括：
根据外部串口数据接收延时判断报文是否接收完成，若超过预设延时时间T，则认为报文接收完成。
第二方面，本发明实施例还提供了一种基于CANOpen协议的通信转换系统，其中，包括：
对内通信转换装置，用于将从外部通信装置获取的外部报文转换为内部CAN网报文并转发继电保护装置。
对外通信转换装置，用于将继电保护装置的内部CAN网外发报文转换为外部报文并转发外部通信装置。
结合第二方面，本发明实施例提供了第二方面的第一种可能的实施方式，其中，所述对内通信转换装置包括：
外部接收模块，用于从外部通信装置获取外部串口和/或CAN网报文。
外部报文组包模块，用于根据内部CAN网协议，将接收到的外部报文进行组包。
内部传输模块，用于将将组包的外部报文发送至继电保护装置的内部设备。
结合第二方面，本发明实施例提供了第二方面的第二种可能的实施方式，其中，所述对外通信转换装置包括：
内部接收模块，用于接收继电保护装置需要外发的CAN网报文。
外发报文组包模块，用于根据内部CAN网协议，将接收到的CAN网外发报文进行组包。
外部传输模块，用于根据CAN网外发报文信息选择对应的通信接口，将组包的CAN网外发报文发送至外部通信装置。
结合第二方面，本发明实施例提供了第二方面的第三种可能的实施方式，其中，还包括：
报文判断装置，用于判断外部报文或内部CAN网外发报文是否完整，若报文残缺，则丢弃此报文。
所述报文的控制字段信息包含报文方向、通信板卡外部端口序号和数据类型。
结合第二方面，本发明实施例提供了第二方面的第四种可能的实施方式，其中，还包括：
延时判断装置，用于根据外部串口数据接收延时判断报文是否接收完成，若超过预设延时时间T，则认为报文接收完成。
本发明实施例的有益效果是：
本发明通过通信插件完成内外部通信环境隔离，其中通信插件包括对内通信转换装置和对外通信转换装置。通过硬件通信板卡进行物理隔离，保证装置内部通信的稳定，通过基于CANOpen协议的内部扩展协议，使得外部设备能有效、安全、可靠的与装置CPU进行通信，在保证装置通信安全的基础上，为功能扩展提供更多技术支撑。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本发明基于CANOpen协议的通信转换方法的流程图；
图2为本发明基于CANOpen协议的通信转换系统结构示意图；
图3为本发明继电保护装置合外部装置通信框架结构示意图；
图4为本发明CAN网协议的私有扩展协议的COBID定义示意图；
图5为本发明CAN网协议的私有扩展协议的报文数据域定义示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件能够以各种不同的配置来布置和设计。
请参照图1、图3至图5，本发明的第一个实施例提供一种基于CANOpen协议的通信转换方法，其中，包括：
将从外部通信装置获取的外部报文转换为内部CAN网报文并转发继电保护装置。
将继电保护装置的内部CAN网外发报文转换为外部报文并转发外部通信装置。
其中，所述将从外部通信装置获取的外部报文转换为内部CAN网报文并转发继电保护装置，包括：
从外部通信装置获取外部串口和/或CAN网报文。
根据内部CAN网协议，将接收到的外部报文进行组包。
将将组包的外部报文发送至继电保护装置的内部设备。
其中，内部CAN网协议为基于CANOpen协议的扩展协议，可包含CANOpen协议，而不干扰装置内部的正常CAN网通信。
其中，内部CAN网协议不但包括报文转发功能，同时具备通信参数读写功能。
其中，内部CAN网协议的将CANOpen协议中的COBID进行重定义，并对报文内容进行定。
其中，内部CAN网协议的COBID包含报文方向、报文类别、扩展命令标识和通信插件ID。
其中，内部CAN网协议的数据域包含控制字段和数据字段，控制字段包含报文方向、通信板卡外部端口序号和数据类型。
其中，所述将继电保护装置的内部CAN网外发报文转换为外部报文并转发外部通信装置，包括：
接收继电保护装置需要外发的CAN网报文。
根据内部CAN网协议，将接收到的CAN网外发报文进行组包。
根据CAN网外发报文信息选择对应的通信接口，将组包的CAN网外发报文发送至外部通信装置。
其中，还包括：
判断外部报文或内部CAN网外发报文是否完整，若报文残缺，则丢弃此报文。
所述报文的控制字段信息包含报文方向、通信板卡外部端口序号和数据类型。
其中，还包括：
根据外部串口数据接收延时判断报文是否接收完成，若超过预设延时时间T，则认为报文接收完成。
请参照图2至图5，本发明的第二个实施例提供一种基于CANOpen协议的通信转换系统，其中，包括：
对内通信转换装置，用于将从外部通信装置获取的外部报文转换为内部CAN网报文并转发继电保护装置。
对外通信转换装置，用于将继电保护装置的内部CAN网外发报文转换为外部报文并转发外部通信装置。
其中，所述对内通信转换装置包括：
外部接收模块，用于从外部通信装置获取外部串口和/或CAN网报文。
外部报文组包模块，用于根据内部CAN网协议，将接收到的外部报文进行组包。
内部传输模块，用于将将组包的外部报文发送至继电保护装置的内部设备。
其中，内部CAN网协议为基于CANOpen协议的扩展协议，可包含CANOpen协议，而不干扰装置内部的正常CAN网通信。
其中，内部CAN网协议不但包括报文转发功能，同时具备通信参数读写功能。
其中，内部CAN网协议的将CANOpen协议中的COBID进行重定义，并对报文内容进行定。
其中，内部CAN网协议的COBID包含报文方向、报文类别、扩展命令标识和通信插件ID。
其中，内部CAN网协议的数据域包含控制字段和数据字段，控制字段包含报文方向、通信板卡外部端口序号和数据类型。
其中，所述对外通信转换装置包括：
内部接收模块，用于接收继电保护装置需要外发的CAN网报文。
外发报文组包模块，用于根据内部CAN网协议，将接收到的CAN网外发报文进行组包。
外部传输模块，用于根据CAN网外发报文信息选择对应的通信接口，将组包的CAN网外发报文发送至外部通信装置。
其中，还包括：
报文判断装置，用于判断外部报文或内部CAN网外发报文是否完整，若报文残缺，则丢弃此报文。
所述报文的控制字段信息包含报文方向、通信板卡外部端口序号和数据类型。
其中，还包括：
延时判断装置，用于根据外部串口数据接收延时判断报文是否接收完成，若超过预设延时时间T，则认为报文接收完成。
本发明的继电保护通信系统包括：一个包含通信转换插件的继电保护装置，多个外部通信节点，各个通信节点通过串口或CAN网与保护装置进行通信，每个外部设备点对点连接一个通信插件的端口，以传输继电保护数据。
当通信插件接收到某个端口的串口数据时，会依据设置的超时时间判断是否接收到完整的数据帧(CAN网报文可明确获取是否传输结束)。当通信插件接收到完整的数据帧后，会将接收到的数据依照CANOpen扩展报文进行重新组包，报文中同时包含通信插件节点信息、通信端口信息等，同时与CANOpen常规报文在COBID中进行区分。CPU收到对应报文后，会依据规则还原外部节点发送的原始报文，并进行处理。
当CPU需要外发报文时，其首先依据扩展协议，将外发的报文组包通过内部CAN网发送至通信板卡，由通信板卡进行解析重新组包，并通过CPU指定的端口外发。
本发明实施例旨在保护一种基于CANOpen协议的通信转换方法及系统，具备如下效果：
1.本发明的继电保护装置通过通信板卡将外部设备报文转换为一种基于CANOpen协议的私有扩展报文，传送给CPU。另一方面，CPU通过扩展报文将外发的外部报文传送给通信板卡，并由通信板卡从新组包发送给特定的外部设备。继电保护装置可以与多外部节点，利用多通信规约进行通信，同时能保证装置内部通信与外部通信隔离。
2.本发明通过通信插件完成内外部通信环境隔离。通信插件包括对内通信转换装置和对外通信转换装置。
3.在继电保护通信系统中，保护装置可以多外部通信节点进行报文交互，并通过物理隔离将外部通信总线与内部通信总线隔离，保证装置运行的稳定与安全，同时通过基于CANOpen协议的内部扩展协议，将外部报文与装置内部报文予以区分，互不干扰，以保证装置内部通信稳定，从而达到整装置运行的稳定。
4.本发明保障了继电保护装置通信的安全性和可靠性，提高了数字化变电站继电保护装置与外部设备通信的便捷性，减小了调试维护压力。
本发明实施例所提供的基于CANOpen协议的通信转换方法及装置的计算机程序产品，包括存储了程序代码的计算机可读存储介质，程序代码包括的指令可用于执行前面方法实施例中的方法，具体实现可参见方法实施例，在此不再赘述。
具体地，该存储介质能够为通用的存储介质，如片内Flash等，该存储介质上的计算机程序被运行时，能够执行上述基于CANOpen协议的通信转换方法，从而能够与多外部节点，利用多通信规约进行通信，同时能保证装置内部通信与外部通信隔离。
所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个处理器可执行的非易失的计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(如单片机等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、随机存取存储器(Random AccessMemory，RAM)等各种可以存储程序代码的介质。
最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，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：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，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精神和范围，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (6)

1.一种基于CANOpen协议的通信转换方法，其特征在于，包括：
将从外部通信装置获取的外部报文转换为内部CAN网报文并转发继电保护装置；
将继电保护装置的内部CAN网外发报文转换为外部报文并转发外部通信装置；
所述将从外部通信装置获取的外部报文转换为内部CAN网报文并转发继电保护装置，包括：
从外部通信装置获取外部串口和/或CAN网报文；
根据内部CAN网协议，将接收到的外部报文进行组包；
将组包的外部报文发送至继电保护装置的内部设备；
所述将继电保护装置的内部CAN网外发报文转换为外部报文并转发外部通信装置，包括：
接收继电保护装置需要外发的CAN网报文；
根据内部CAN网协议，将接收到的CAN网外发报文进行组包；
根据CAN网外发报文信息选择对应的通信接口，将组包的CAN网外发报文发送至外部通信装置；
其中，内部CAN网协议为基于CANOpen协议的扩展协议，可包含CANOpen协议，而不干扰装置内部的正常CAN网通信；内部CAN网协议不但包括报文转发功能，同时具备通信参数读写功能；内部CAN网协议的将CANOpen协议中的COBID进行重定义，并对报文内容进行定义；内部CAN网协议的COBID包含报文方向、报文类别、扩展命令标识和通信插件ID；部CAN网协议的数据域包含控制字段和数据字段，控制字段包含报文方向、通信板卡外部端口序号和数据类型；
所述通信插件完成内外部通信环境隔离，包括对内通信转换装置和对外通信转换装置，通过硬件通信板卡进行物理隔离，保证装置内部通信的稳定，多个外部通信节点分别通过串口或CAN网与保护装置进行通信，每个外部设备点对点连接一个通信插件的端口，以传输继电保护数据；当通信插件接收到任一端口的串口数据时，会依据设置的超时时间判断是否接收到完整的数据帧；当通信插件接收到完整的数据帧后，会将接收到的数据依照CANOpen扩展报文进行重新组包，报文中同时包含通信插件节点信息和通信端口信息，同时与CANOpen常规报文在COBID中进行区分；CPU收到对应报文后，会依据规则还原外部节点发送的原始报文，并进行处理。
2.根据权利要求1所述的基于CANOpen协议的通信转换方法，其特征在于，还包括：
判断外部报文或内部CAN网外发报文是否完整，若报文残缺，则丢弃此报文；
所述报文的控制字段信息包含报文方向、通信板卡外部端口序号和数据类型。
3.根据权利要求1所述的基于CANOpen协议的通信转换方法，其特征在于，还包括：
根据外部串口数据接收延时判断报文是否接收完成，若超过预设延时时间T，则认为报文接收完成。
4.一种基于CANOpen协议的通信转换系统，其特征在于，包括：
对内通信转换装置，用于将从外部通信装置获取的外部报文转换为内部CAN网报文并转发继电保护装置；
对外通信转换装置，用于将继电保护装置的内部CAN网外发报文转换为外部报文并转发外部通信装置；
所述对内通信转换装置包括：
外部接收模块，用于从外部通信装置获取外部串口和/或CAN网报文；
外部报文组包模块，用于根据内部CAN网协议，将接收到的外部报文进行组包；
内部传输模块，用于将组包的外部报文发送至继电保护装置的内部设备；
所述对外通信转换装置包括：
内部接收模块，用于接收继电保护装置需要外发的CAN网报文；
外发报文组包模块，用于根据内部CAN网协议，将接收到的CAN网外发报文进行组包；
外部传输模块，用于根据CAN网外发报文信息选择对应的通信接口，将组包的CAN网外发报文发送至外部通信装置；
其中，内部CAN网协议为基于CANOpen协议的扩展协议，可包含CANOpen协议，而不干扰装置内部的正常CAN网通信；内部CAN网协议不但包括报文转发功能，同时具备通信参数读写功能；内部CAN网协议的将CANOpen协议中的COBID进行重定义，并对报文内容进行定义；内部CAN网协议的COBID包含报文方向、报文类别、扩展命令标识和通信插件ID；部CAN网协议的数据域包含控制字段和数据字段，控制字段包含报文方向、通信板卡外部端口序号和数据类型；
所述通信插件完成内外部通信环境隔离，包括对内通信转换装置和对外通信转换装置，通过硬件通信板卡进行物理隔离，保证装置内部通信的稳定，多个外部通信节点分别通过串口或CAN网与保护装置进行通信，每个外部设备点对点连接一个通信插件的端口，以传输继电保护数据；当通信插件接收到任一端口的串口数据时，会依据设置的超时时间判断是否接收到完整的数据帧；当通信插件接收到完整的数据帧后，会将接收到的数据依照CANOpen扩展报文进行重新组包，报文中同时包含通信插件节点信息和通信端口信息，同时与CANOpen常规报文在COBID中进行区分；CPU收到对应报文后，会依据规则还原外部节点发送的原始报文，并进行处理。
5.根据权利要求4所述的基于CANOpen协议的通信转换系统，其特征在于，还包括：
报文判断装置，用于判断外部报文或内部CAN网外发报文是否完整，若报文残缺，则丢弃此报文；
所述报文的控制字段信息包含报文方向、通信板卡外部端口序号和数据类型。
6.根据权利要求4所述的基于CANOpen协议的通信转换系统，其特征在于，还包括：
延时判断装置，用于根据外部串口数据接收延时判断报文是否接收完成，若超过预设延时时间T，则认为报文接收完成。
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