CN114531476A - 一种工业协议解析和数据转换的方法和系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种工业协议解析和数据转换的方法和系统，通过控制逻辑组态程序、数据引擎工具、通用网关内置程序三个模块协同实现工业协议解析与数据转换；控制逻辑组态程序完整地显示协议通信过程；触发与外部设备建立通信连接并反馈连接状态；触发任务配置转化成通信协议指令；触发数据字节转化成用户指定数据类型的数据。通过图形化元件控制逻辑，弱化通信协议的编程实现环节，降低实现通信协议的技术难度；使用者通过图形化组态元件即可对通信过程进行操控，操作简单，大大降低了使用工业协议进行数据传输和转换的难度。

Description

一种工业协议解析和数据转换的方法和系统
技术领域
本发明涉及工业控制技术领域，特别涉及一种工业协议解析和数据转换的方法和系统。
背景技术
目前，我国工业市场上存在着大量的小型且不规范的外部设备厂商，这使得生产出的工业现场外部设备中通讯协议(或格式)种类繁杂，没有固定的工业通讯协议标准格式，各种通信结构的协议互不兼容，从而导致数据在传输过程中的稳定性差，并有数据安全隐患，给数据上云带来了极大的挑战。
因此，工业协议解析与数据转换的技术难度较高，随之对开发人员的依赖也就增大，而控制逻辑组态能够不通过编程语言便可以进行协议的解析和数据转换，提高不同协议的开发效率，降低用户实现外部设备通信的部署成本、时间成本和维护成本。
鉴于此，本发明提出一种控制逻辑组态实现工业协议解析和数据转换的方法，通过图形化控制逻辑组态，用于实现大量工业外部设备通讯协议与数据格式的解析及数据转换，支持各行业异构外部设备的广泛连接、稳定、安全的数据传输，从根本上解决工业企业数据上云的瓶颈问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题，在于提供一种工业协议解析和数据转换的方法和系统，通过图形化控制逻辑组态，用于实现大量工业外部设备通讯协议与数据的格式解析及转换，支持各行业异构外部设备的数据传输，从根本上解决工业企业数据上云的瓶颈问题。
第一方面，本发明提供了一种工业协议解析和数据转换的方法，包括：
通过控制逻辑组态程序完整地显示协议通信过程；触发与外部设备建立通信连接并反馈连接状态；触发任务配置转化成通信协议指令；触发数据字节转化成用户指定数据类型的数据；
通过数据引擎工具创建配置区、发送缓冲区和接收缓冲区用来存储解析过程中产生数据；根据元件算法，将任务配置转化成对应通信协议的请求数据，并存入所述发送缓存区；从所述接收缓存区中提取出响应数据，并根据元件算法获取数据部分，进行转化后放入指定数据区；
通过通用网关内置程序将配置文件中设备节点内容转储到所述配置区；取出所述发送缓存区中处于就绪状态的请求数据并发送至外部设备；接收通信连接上来自外部设备的响应数据，并放入所述接收缓存区；创建、管理、销毁与外部设备间的通信连接。
第二方面，本发明提供了一种工业协议解析和数据转换的系统，包括：
控制逻辑组态程序，用于完整地显示协议通信过程；触发与外部设备建立通信连接并反馈连接状态；触发任务配置转化成通信协议指令；触发数据字节转化成用户指定数据类型的数据；
数据引擎工具，用于创建配置区、发送缓冲区和接收缓冲区用来存储解析过程中产生数据；根据元件算法，将任务配置转化成对应通信协议的请求数据，并存入所述发送缓存区；从所述接收缓存区中提取出响应数据，并根据元件算法获取数据部分，进行转化后放入指定数据区；
通用网关内置程序，用于将配置文件中设备节点内容转储到所述配置区；取出所述发送缓存区中处于就绪状态的请求数据并发送至外部设备；接收通信连接上来自外部设备的响应数据，并放入所述接收缓存区；创建、管理、销毁与外部设备间的通信连接。
本发明实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：本发明融合了基于图形的通用协议解析、数据处理、数据转换等相关技术，通过控制逻辑组态程序、数据引擎工具、通用网关内置程序三个模块协同实现工业协议解析与数据转换；通过图形化元件控制逻辑，弱化通信协议的编程实现环节，降低实现通信协议的技术难度，降低对开发人员的依赖；使用者通过图形化组态元件即可对通信过程进行操控，强化通信协议的简单操作性，大大降低了使用工业协议进行数据传输和转换的难度；本发明在工程现场的应用，能够降低用户实现外部设备通信的部署成本、时间成本和维护成本，也能减少因异构系统的系统集成而带来的经济负担，促进通用协议解析网关产品的更新迭代，从根本上解决当前困扰业界通信协议的痛点。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。
附图说明
下面参照附图结合实施例对本发明作进一步的说明。
图1为本发明系统的框架示意图；
图2为本发明实施例设备信息元件算法流程图；
图3为本发明实施例任务信息元件算法流程图；
图4为本发明实施例数据转化元件算法流程图。
具体实施方式
本申请实施例通过提供一种工业协议解析和数据转换的方法和系统，通过图形化控制逻辑组态，用于实现大量工业外部设备通讯协议与数据的格式解析及转换，支持各行业异构外部设备的数据传输，从根本上解决工业企业数据上云的瓶颈问题。
本申请实施例中的技术方案，总体思路如下：本发明通过控制逻辑组态程序、数据引擎工具、通用网关内置程序三个模块协同实现工业协议解析与数据转换；通过图形化元件控制逻辑，弱化通信协议的编程实现环节，降低实现通信协议的技术难度，降低对开发人员的依赖；使用者通过图形化组态元件即可对通信过程进行操控，强化通信协议的简单操作性，大大降低了使用工业协议进行数据传输和转换的难度。
在介绍具体实施例之前，先介绍本申请实施例方法所对应的系统框架，如图1所示，系统大概分三个部分：
控制逻辑组态程序，具有各种图形化组态元件，并能通过图形化组态元件完整地显示协议通信过程，触发与外部设备建立通信连接并反馈连接状态；触发任务配置转化成通信协议指令；触发数据字节转化成用户指定数据类型的数据；
数据引擎工具，创建配置区、发送缓冲区和接收缓冲区用来存储解析过程中产生数据；根据元件算法，将任务配置转化成对应通信协议的请求数据，并存入所述发送缓存区；从所述接收缓存区中提取出响应数据，并根据元件算法获取数据部分，进行转化后放入指定数据区；
通用网关内置程序，具有转储模块，发送模块，接收模块，以及连接管理模块，转储模块用于将配置文件中设备节点内容转储到所述配置区；发送模块用于取出所述发送缓存区中处于就绪状态的请求数据并发送至外部设备；接收模块用于接收通信连接上来自外部设备的响应数据，并放入所述接收缓存区；连接管理模块用于创建、管理、销毁与外部设备间的通信连接。
实施例一
本实施例提供一种工业协议解析和数据转换的方法，包括：
通过控制逻辑组态程序完整地显示协议通信过程；触发与外部设备建立通信连接并反馈连接状态；触发任务配置转化成通信协议指令；触发数据字节转化成用户指定数据类型的数据；
通过数据引擎工具创建配置区、发送缓冲区和接收缓冲区用来存储解析过程中产生数据；根据元件算法，将任务配置转化成对应通信协议的请求数据，并存入所述发送缓存区；从所述接收缓存区中提取出响应数据，并根据元件算法获取数据部分，进行转化后放入指定数据区；
通过通用网关内置程序将配置文件中设备节点内容转储到所述配置区；取出所述发送缓存区中处于就绪状态的请求数据并发送至外部设备；接收通信连接上来自外部设备的响应数据，并放入所述接收缓存区；创建、管理、销毁与外部设备间的通信连接。
指定数据区如AI区…LD区，配置文件如可以是IAPbox.xml。
其中，所述控制逻辑组态程序具体是：
通过设备信息元件新增或修改配置区中的设备信息，以及外部设备通信的连接或断开；
通过任务信息元件新增或修改配置区中的设备的任务信息；
通过连接控制元件响应外部设备的连接请求，并监控连接状态；
通过通信协议元件处理外部设备的通信协议，将外部设备数据包发送的有效数据解析提取出来，转发至数据转化元件元件；
通过数据转化元件处理外部设备响应的数据字节，根据用户所填有效参数将数据字节转化成数据存储到指定数据区域。
如图2所示，所述通过设备信息元件新增或修改配置区中的设备信息，以及外部设备通信的连接或断开的具体流程是：
S11、判断输入是否为有效输入，若是，则进行下一步；若否，则结束进程；
S12、校验设备信息是否存在，若是，则进行下一步；若否，则写入启用设备信息后结束进程；
S13、辨别设备信息是否相同，若是，则进行下一步；若否，则结束进程。
S14、辨别设备信息是否可用，若是，则禁用设备信息后进行下一步；若否，则写入设备信息后结束进程；
S15、判断连接是否有效，若是，则连接控制值置为2；若否，则写入启用设备信息后结束进程；
S16、判断是否超时，若否，则进入休眠等待(通常可设为100ms)后，返回上一步；若是，则启用设备信息后结束进程。
如图3所示，所述通过任务信息元件新增或修改配置区中的设备的任务信息的具体流程是：
S21、判断输入是否为有效输入，若是，则进行下一步；若否，则结束进程；
S22、校验设备信息是否存在，若是，则进行下一步；若否，则写入启用设备信息后结束进程；
S23、当输入有效时，则需校验任务信息是否存在，若是，则进行下一步；若否，则写入启用任务信息后结束进程；
S24、辨别任务信息是否相同，若是，则进行下一步；若否，则结束进程；
S25、辨别任务信息是否可用，若是，则禁用任务信息后，进行下一步；若否，则写入任务信息后结束进程；
S26、辨别是否正在发送数据，若否，则休眠等待(通常可设为100ms)后，进入下一步；若是，则写入启用任务信息后结束进程；
S27、判断是否超时，若否，则回到上一步判断是否正在发送数据；若是，则启用任务信息后结束进程.
如图4所示，所述通过数据转化元件处理外部设备响应的数据字节，根据用户所填有效参数将数据字节转化成数据存储到指定数据区域具体是：
S31、辨别是否为有效的输入，若是，则进行下一步；若否，则结束进程；
S32、辨别设备配置是否存在，若是，则进行下一步；若否，则结束进程；
S33、辨别任务配置是否存在，若是，则进行下一步；若否，则结束进程；
S34、判断响应数据是否存在，若否，则直接结束进程；若否，则获取数据字节后转换存储字节，最后结束进程。
基于同一发明构思，本申请还提供了与实施例一中的方法对应的装置，详见实施例二。
实施例二
如图1所示，在本实施例中提供了一种工业协议解析和数据转换的系统，包括：
控制逻辑组态程序，用于完整地显示协议通信过程；触发与外部设备建立通信连接并反馈连接状态；触发任务配置转化成通信协议指令；触发数据字节转化成用户指定数据类型的数据；
数据引擎工具，用于创建配置区、发送缓冲区和接收缓冲区用来存储解析过程中产生数据；根据元件算法，将任务配置转化成对应通信协议的请求数据，并存入所述发送缓存区；从所述接收缓存区中提取出响应数据，并根据元件算法获取数据部分，进行转化后放入指定数据区；
通用网关内置程序，用于将配置文件中设备节点内容转储到所述配置区；取出所述发送缓存区中处于就绪状态的请求数据并发送至外部设备；接收通信连接上来自外部设备的响应数据，并放入所述接收缓存区；创建、管理、销毁与外部设备间的通信连接。
所述控制逻辑组态程序包括设备信息元件、任务信息元件、连接控制元件、通信协议元件和数据转化元件；
所述设备信息元件用于新增或修改配置区中的设备信息，以及外部设备通信的连接或断开；
所述任务信息元件用于新增或修改配置区中的设备的任务信息；
所述连接控制元件用于响应外部设备的连接请求，并监控连接状态；
所述通信协议元件用于处理外部设备的通信协议，将外部设备数据包发送的有效数据解析提取出来，转发至数据转化元件；
所述数据转化元件用于处理外部设备响应的数据字节，根据用户所填有效参数将数据字节转化成数据存储到指定数据区域。
如图2所示，所述设备信息元件进行新增或修改配置区中的设备信息，以及外部设备通信的连接或断开的流程具体是：
S11、判断输入是否为有效输入，若是，则进行下一步；若否，则结束进程；
S12、校验设备信息是否存在，若是，则进行下一步；若否，则写入启用设备信息后结束进程；
S13、辨别设备信息是否相同，若是，则进行下一步；若否，则结束进程。
S14、辨别设备信息是否可用，若是，则禁用设备信息后进行下一步；若否，则写入设备信息后结束进程；
S15、判断连接是否有效，若是，则连接控制值置为2；若否，则写入启用设备信息后结束进程；
S16、判断是否超时，若否，则进入休眠等待(通常可设为100ms)后，返回上一步；若是，则启用设备信息后结束进程。
如图3所示，所述通过任务信息元件新增或修改配置区中的设备的任务信息的具体流程是：
S21、判断输入是否为有效输入，若是，则进行下一步；若否，则结束进程；
S22、校验设备信息是否存在，若是，则进行下一步；若否，则写入启用设备信息后结束进程；
S23、当输入有效时，则需校验任务信息是否存在，若是，则进行下一步；若否，则写入启用任务信息后结束进程；
S24、辨别任务信息是否相同，若是，则进行下一步；若否，则结束进程；
S25、辨别任务信息是否可用，若是，则禁用任务信息后，进行下一步；若否，则写入任务信息后结束进程；
S26、辨别是否正在发送数据，若否，则休眠等待(通常可设为100ms)后，进入下一步；若是，则写入启用任务信息后结束进程；
S27、判断是否超时，若否，则回到上一步判断是否正在发送数据；若是，则启用任务信息后结束进程.
如图4所示，所述通过数据转化元件处理外部设备响应的数据字节，根据用户所填有效参数将数据字节转化成数据存储到指定数据区域具体是：
S31、辨别是否为有效的输入，若是，则进行下一步；若否，则结束进程；
S32、辨别设备配置是否存在，若是，则进行下一步；若否，则结束进程；
S33、辨别任务配置是否存在，若是，则进行下一步；若否，则结束进程；
S34、判断响应数据是否存在，若否，则直接结束进程；若否，则获取数据字节后转换存储字节，最后结束进程。
由于本发明实施例二所介绍的系统，为实施本发明实施例一的方法所采用的系统，故而基于本发明实施例一所介绍的方法，本领域所属人员能够了解该系统的具体结构及变形，故而在此不再赘述。凡是本发明实施例一的方法所采用的装置都属于本发明所欲保护的范围。
本申请实施例中提供的技术方案，至少具有如下技术效果或优点：本发明融合了基于图形的通用协议解析、数据处理、数据转换等相关技术，通过控制逻辑组态程序、数据引擎工具、通用网关内置程序三个模块协同实现工业协议解析与数据转换；通过图形化元件控制逻辑，弱化通信协议的编程实现环节，降低实现通信协议的技术难度，降低对开发人员的依赖；使用者通过图形化组态元件即可对通信过程进行操控，强化通信协议的简单操作性，大大降低了使用工业协议进行数据传输和转换的难度；本发明在工程现场的应用，能够降低用户实现外部设备通信的部署成本、时间成本和维护成本，也能减少因异构系统的系统集成而带来的经济负担，促进通用协议解析网关产品的更新迭代，从根本上解决当前困扰业界通信协议的痛点。
虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是熟悉本技术领域的技术人员应当理解，我们所描述的具体的实施例只是说明性的，而不是用于对本发明的范围的限定，熟悉本领域的技术人员在依照本发明的精神所作的等效的修饰以及变化，都应当涵盖在本发明的权利要求所保护的范围内。

Claims (10)

1.一种工业协议解析和数据转换的方法，其特征在于：包括：
通过控制逻辑组态程序完整地显示协议通信过程；触发与外部设备建立通信连接并反馈连接状态；触发任务配置转化成通信协议指令；触发数据字节转化成用户指定数据类型的数据；
通过数据引擎工具创建配置区、发送缓冲区和接收缓冲区用来存储解析过程中产生数据；根据元件算法，将任务配置转化成对应通信协议的请求数据，并存入所述发送缓存区；从所述接收缓存区中提取出响应数据，并根据元件算法获取数据部分，进行转化后放入指定数据区；
通过通用网关内置程序将配置文件中设备节点内容转储到所述配置区；取出所述发送缓存区中处于就绪状态的请求数据并发送至外部设备；接收通信连接上来自外部设备的响应数据，并放入所述接收缓存区；创建、管理、销毁与外部设备间的通信连接。
2.根据权利要求1所述的一种工业协议解析和数据转换的方法，其特征在于：所述控制逻辑组态程序具体是：
通过设备信息元件新增或修改配置区中的设备信息，以及外部设备通信的连接或断开；
通过任务信息元件新增或修改配置区中的设备的任务信息；
通过连接控制元件响应外部设备的连接请求，并监控连接状态；
通过通信协议元件处理外部设备的通信协议，将外部设备数据包发送的有效数据解析提取出来，转发至数据转化元件；
通过数据转化元件处理外部设备响应的数据字节，根据用户所填有效参数将数据字节转化成数据存储到指定数据区域。
3.根据权利要求1所述的一种工业协议解析和数据转换的方法，其特征在于：所述通过设备信息元件新增或修改配置区中的设备信息，以及外部设备通信的连接或断开的具体流程是：
S11、判断输入是否为有效输入，若是，则进行下一步；若否，则结束进程；
S12、校验设备信息是否存在，若是，则进行下一步；若否，则写入启用设备信息后结束进程；
S13、辨别设备信息是否相同，若是，则进行下一步；若否，则结束进程。
S14、辨别设备信息是否可用，若是，则禁用设备信息后进行下一步；若否，则写入设备信息后结束进程；
S15、判断连接是否有效，若是，则连接控制值置为2；若否，则写入启用设备信息后结束进程；
S16、判断是否超时，若否，则进入休眠等待后，返回上一步；若是，则启用设备信息后结束进程。
4.根据权利要求1所述的一种工业协议解析和数据转换的方法，其特征在于：所述通过任务信息元件新增或修改配置区中的设备的任务信息的具体流程是：
S21、判断输入是否为有效输入，若是，则进行下一步；若否，则结束进程；
S22、校验设备信息是否存在，若是，则进行下一步；若否，则写入启用设备信息后结束进程；
S23、当输入有效时，则需校验任务信息是否存在，若是，则进行下一步；若否，则写入启用任务信息后结束进程；
S24、辨别任务信息是否相同，若是，则进行下一步；若否，则结束进程；
S25、辨别任务信息是否可用，若是，则禁用任务信息后，进行下一步；若否，则写入任务信息后结束进程；
S26、辨别是否正在发送数据，若否，则休眠等待后，进入下一步；若是，则写入启用任务信息后结束进程；
S27、判断是否超时，若否，则回到上一步判断是否正在发送数据；若是，则启用任务信息后结束进程。
5.根据权利要求1所述的一种工业协议解析和数据转换的方法，其特征在于：所述通过数据转化元件处理外部设备响应的数据字节，根据用户所填有效参数将数据字节转化成数据存储到指定数据区域具体是：
S31、辨别是否为有效的输入，若是，则进行下一步；若否，则结束进程；
S32、辨别设备配置是否存在，若是，则进行下一步；若否，则结束进程；
S33、辨别任务配置是否存在，若是，则进行下一步；若否，则结束进程；
S34、判断响应数据是否存在，若否，则直接结束进程；若否，则获取数据字节后转换存储字节，最后结束进程。
6.一种工业协议解析和数据转换的系统，其特征在于：包括：
控制逻辑组态程序，用于完整地显示协议通信过程；触发与外部设备建立通信连接并反馈连接状态；触发任务配置转化成通信协议指令；触发数据字节转化成用户指定数据类型的数据；
数据引擎工具，用于创建配置区、发送缓冲区和接收缓冲区用来存储解析过程中产生数据；根据元件算法，将任务配置转化成对应通信协议的请求数据，并存入所述发送缓存区；从所述接收缓存区中提取出响应数据，并根据元件算法获取数据部分，进行转化后放入指定数据区；
通用网关内置程序，用于将配置文件中设备节点内容转储到所述配置区；取出所述发送缓存区中处于就绪状态的请求数据并发送至外部设备；接收通信连接上来自外部设备的响应数据，并放入所述接收缓存区；创建、管理、销毁与外部设备间的通信连接。
7.根据权利要求6所述的一种工业协议解析和数据转换的系统，其特征在于：所述控制逻辑组态程序包括设备信息元件、任务信息元件、连接控制元件、通信协议元件和数据转化元件；
所述设备信息元件用于新增或修改配置区中的设备信息，以及外部设备通信的连接或断开；
所述任务信息元件用于新增或修改配置区中的设备的任务信息；
所述连接控制元件用于响应外部设备的连接请求，并监控连接状态；
所述通信协议元件用于处理外部设备的通信协议，将外部设备数据包发送的有效数据解析提取出来，转发至数据转化元件；
所述数据转化元件用于处理外部设备响应的数据字节，根据用户所填有效参数将数据字节转化成数据存储到指定数据区域。
8.根据权利要求6所述的一种工业协议解析和数据转换的系统，其特征在于：所述设备信息元件进行新增或修改配置区中的设备信息，以及外部设备通信的连接或断开的流程具体是：
S11、判断输入是否为有效输入，若是，则进行下一步；若否，则结束进程；
S12、校验设备信息是否存在，若是，则进行下一步；若否，则写入启用设备信息后结束进程；
S13、辨别设备信息是否相同，若是，则进行下一步；若否，则结束进程。
S14、辨别设备信息是否可用，若是，则禁用设备信息后进行下一步；若否，则写入设备信息后结束进程；
S15、判断连接是否有效，若是，则连接控制值置为2；若否，则写入启用设备信息后结束进程；
S16、判断是否超时，若否，则进入休眠等待后，返回上一步；若是，则启用设备信息后结束进程。
9.根据权利要求6所述的一种工业协议解析和数据转换的系统，其特征在于：所述通过任务信息元件新增或修改配置区中的设备的任务信息的具体流程是：
S21、判断输入是否为有效输入，若是，则进行下一步；若否，则结束进程；
S22、校验设备信息是否存在，若是，则进行下一步；若否，则写入启用设备信息后结束进程；
S23、当输入有效时，则需校验任务信息是否存在，若是，则进行下一步；若否，则写入启用任务信息后结束进程；
S24、辨别任务信息是否相同，若是，则进行下一步；若否，则结束进程；
S25、辨别任务信息是否可用，若是，则禁用任务信息后，进行下一步；若否，则写入任务信息后结束进程；
S26、辨别是否正在发送数据，若否，则休眠等待后，进入下一步；若是，则写入启用任务信息后结束进程；
S27、判断是否超时，若否，则回到上一步判断是否正在发送数据；若是，则启用任务信息后结束进程。
10.根据权利要求6所述的一种工业协议解析和数据转换的系统，其特征在于：所述通过数据转化元件处理外部设备响应的数据字节，根据用户所填有效参数将数据字节转化成数据存储到指定数据区域具体是：
S31、辨别是否为有效的输入，若是，则进行下一步；若否，则结束进程；
S32、辨别设备配置是否存在，若是，则进行下一步；若否，则结束进程；
S33、辨别任务配置是否存在，若是，则进行下一步；若否，则结束进程；
S34、判断响应数据是否存在，若否，则直接结束进程；若否，则获取数据字节后转换存储字节，最后结束进程。
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