CN115514658B

CN115514658B - 工业控制协议规约的模拟构建方法及装置

Info

Publication number: CN115514658B
Application number: CN202211473555.9A
Authority: CN
Inventors: 傅涛; 高楠; 李国胜; 胡志锋; 周围; 程旺宗; 季方圆; 曹祯钦
Original assignee: Bozhi Safety Technology Co ltd
Current assignee: Bozhi Safety Technology Co ltd
Priority date: 2022-11-23
Filing date: 2022-11-23
Publication date: 2023-03-10
Anticipated expiration: 2042-11-23
Also published as: CN115514658A

Abstract

本公开的实施例提供了工业控制协议规约的模拟构建方法及装置，应用于电力系统技术领域。所述方法包括：获取模拟场景对应的模拟设备配置信息；根据所述模拟设备配置信息调用规约库，基于所述规约库模拟主站及从站建立连接并通信；获取所述模拟主站及从站的规约交互信息，对所述规约交互信息进行分析及展示。以此方式，可以同时模拟多个设备及多种规约，实现多应用场景的规约模拟。

Description

工业控制协议规约的模拟构建方法及装置

技术领域

本公开涉及电力系统技术领域，尤其涉及工业控制协议规约的模拟构建方法及装置技术领域。

背景技术

规约模拟器可以模拟各种规约的主站、子站，对接各厂家装置；同时可以分析报文，协助工程技术人员提供故障分析。规约模拟器大大减轻了技术人员的调试、验收、维护等工作量，让技术人员更加深入的理解规约，借助模拟环境分析可能出现的各种状况。

但是现有规约模拟器往往不能支持多规约模拟，即使支持模拟多种规约，在工作状态时一次也只能模拟一个规约、一个设备行为。同时，在模拟场景的时候，往往会出现比较复杂的配置内容，包括服务端、客户端的规约配置信息、不同规约服务端的数据库内容等。现有规约模拟器需要用户重新设置配置数据，增加了实际操作的难度。

发明内容

本公开提供了一种工业控制协议规约的模拟构建方法、装置、设备以及存储介质。

根据本公开的第一方面，提供了一种工业控制协议规约的模拟构建方法。该方法包括：

获取模拟场景对应的模拟设备配置信息；

基于所述模拟设备配置信息获取对应规约，将获取到的规约确定为目标规约，基于所述目标规约启动规约库；并令从站与主站进行通信；

所述从站基于所述模拟设备配置信息进行接口参数配置，并向所述主站发起通信连接请求；

所述主站接收所述从站的通信连接请求，基于所述通信连接请求进行与所述从站相同的接口参数配置；所述通信连接请求包括所述模拟设备配置信息；

获取所述主站及从站的规约交互信息，对所述规约交互信息进行分析及展示。

进一步地，所述模拟设备配置信息基于规约配置信息和规约数据库中对应规约数据信息生成；

所述规约配置信息包括模拟设备的型号、连接方式、模拟行为类型和规约特征参数；

所述规约数据库包括规约类型及对应的规约数据信息。

进一步地，所述规约交互信息包括交互报文；

所述对所述规约交互信息进行分析及展示包括分析所述交互报文的类型、所述交互报文的应用服务数据单元、所述交互报文的数据条目数量及内容，并将分析结果进行展示。

进一步地，还包括：

若规约模拟正常运行，所述规约模拟正常运行包括所述主站和所述从站通信连接正常，和/或在预设时间内生成规约交互信息；

获取所述模拟设备配置信息及对应规约，并保存至配置场景库中。

根据本公开的第二方面，提供了一种工业控制协议规约的模拟构建装置。该装置包括：

配置信息模块，用于获取模拟场景对应的模拟设备配置信息；

规约模拟模块，用于基于所述模拟设备配置信息获取对应规约，将获取到的规约确定为目标规约，基于所述目标规约启动规约库；并令从站与主站进行通信；所述从站基于所述模拟设备配置信息进行接口参数配置，并向所述主站发起通信连接请求；所述主站接收所述从站的通信连接请求，基于所述通信连接请求进行与所述从站相同的接口参数配置；所述通信连接请求包括所述模拟设备配置信息；

分析展示模块，用于获取所述主站及从站的规约交互信息，对所述规约交互信息进行分析及展示。

根据本公开的第三方面，提供了一种电子设备。该电子设备包括：存储器和处理器，所述存储器上存储有计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如以上所述的方法。

根据本公开的第四方面，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述程序被处理器执行时实现如根据本公开的第一方面所述的方法。

本公开提供了一种工业控制协议规约的模拟构建方法、装置、设备以及存储介质，通过一个规约模拟器，同时对接多个设备，模拟多个规约，实现多应用场景的规约模拟。

应当理解，发明内容部分中所描述的内容并非旨在限定本公开的实施例的关键或重要特征，亦非用于限制本公开的范围。本公开的其它特征将通过以下的描述变得容易理解。

附图说明

结合附图并参考以下详细说明，本公开各实施例的上述和其他特征、优点及方面将变得更加明显。附图用于更好地理解本方案，不构成对本公开的限定在附图中，相同或相似的附图标记表示相同或相似的元素，其中：

图1示出了根据本公开的实施例的规约模拟器的各个功能模块的关系示意图；

图2示出了根据本公开的实施例的一种工业控制协议规约的模拟构建方法的流程图；

图3示出了根据本公开的实施例的一种工业控制协议规约的模拟构建装置的框图；

图4示出了能够实施本公开的实施例的示例性电子设备的方框图。

具体实施方式

为使本公开实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本公开实施例中的附图，对本公开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公开一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本公开中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的全部其他实施例，都属于本公开保护的范围。

另外，本文中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

本公开实施例提供的一种工业控制协议规约的模拟构建方法及装置，应用于规约模拟器，所述规约模拟器包括配置模块、数据库模块、规约库模块、规约解析模块、界面展示模块，用于实现同时对多个设备及多个规约的模拟，各模块之间关系详见图1。

一、配置模块：

（1）保存规约的基本配置信息，以每个模拟设备为单位，保存对应的型号、连接方式、各规约特有的配置信息。模拟设备如果采用的是101规约，那么保存的对应型号是101，连接方式是串口（端口号、波特率等），模拟行为是从站/主站，特有的配置则是101规约特征参数，如公共地址大小、COT大小、应用服务数据单元（ASDU）的地址信息等。模拟设备如果采用的是104规约，那么保存的对应型号是104，连接方式是TCP（端口、ip），模拟行为是从站/主站，特有的配置则是104规约特征参数，如104规定3个消息超时时间，消息队列缓冲配置等。

（2）支持以设备为单位的配置可以按照xml的格式导出。

（3）支持导入xml配置文件，解析生成对应的模拟设备。

二、数据库模块：

（1）以每个模拟设备为单位，保存规约数据库配置。允许在设备正常运行期间添加、修改、删除数据库的表项。

（2）可以以excel表格的形式导入/导出数据库内容，以设备为单位生成对应的文件。

三、规约库模块：

（1）不同的规约生成单独的动态库。

（2）规约库严格按照规约规范实现规约流程，支持规约的交互过程，完全模拟真实设备的交互行为。

（3）规约库提供对外接口，比如启动规约接口，参数导入接口、数据库交互接口等。配置模块在完成的配置时，会根据所配置的规约信息，调用对应的接口，将配置参数提供给规约库，并启动相应的规约库。在规约库的启动过程中，规约库会利用与数据库的交互接口获取数据库的配置信息，加载到实时运行的环境中。

（4）规约库运行时，作为从站会主动发起连接，主动请求各种数据，并下发改变数据值等。作为主站，按照收到的报文给出相应的反馈内容或按照规约的规定定期主动上送一些连接报文或数据报文。

四、规约解析模块：

对规约产生的交互报文进行解析，可以让用户更加直观的看懂报文每个字段的含义，对于熟悉规约、学习规约起到较好的辅助作用。

（1）接收规约交互过程产生的报文。

（2）分析具体报文行为，具体到报文的类型（链路连接保持、对时、遥测遥信命令、遥控遥调命令）、对应的应用服务数据单元（ASDU）、对应的数据条目、具体数据内容。

（3）将分析的结果，展示到界面。

五、界面展示模块：

（1）提供用户配置界面，选择需要配置的规约，将对应的配置信息和数据库内容下发给相应的模块。

（2）提供场景导入/导出功能。支持将已配置完成的场景（包括各模拟设备配置信息和每个设备对应的数据库信息）以压缩包的形式保存到本地。同时支持将本地压缩包导入规约模拟器，按照压缩包内配置好的场景自动生成对应的模拟设备。

（3）在规约运行期间，支持添加新规约，修改已有规约的配置，删除已有规约。

（4）展示已有规约的运行状况。同步显示最新的数据库数据内容，实时显示交互报文，同时给出对报文的解析。

（5）支持自定义报文。发送自定义报文给服务端，获取并分析服务端的响应行为。

图2示出了根据本公开实施例的一种工业控制协议规约的模拟构建方法200的流程图。方法200包括：

步骤210，获取模拟场景对应的模拟设备配置信息。

在一个实施例中，用户通过界面选择需要模拟的配置场景，从配置场景中获取到对应的模拟配置信息。其中，配置场景可以同时包含多个模拟设备及其对应的模拟配置信息，以实现同时对多个模拟设备进行规约模拟。

步骤220，基于所述模拟设备配置信息获取对应规约，将获取到的规约确定为目标规约，基于所述目标规约启动规约库；并令从站与主站进行通信。

在一个实施例中，不同的规约生成对应的规约库。根据步骤210获取的模拟设备配置信息确定需要调用的规约库，规约库严格按照规约规范实现规约流程，模拟主站和从站之间的连接通信和交互，实现对多个模拟设备及多个规约同时进行模拟。

步骤230，所述从站基于所述模拟设备配置信息进行接口参数配置，并向所述主站发起通信连接请求。

在一个实施例中，根据步骤210得到的规约类型，获取对应的规约，并启动规约库，规约库提供对外接口，比如启动规约接口、参数导入接口、数据库交换接口等。根据步骤210得到的模拟设备配置信息调用规约库的相应接口，获取相应的信息，并将信息实时加载到运行环境中。从站根据配置信息配置接口参数并主动向主站发起连接请求。

步骤240，所述主站接收所述从站的通信连接请求，基于所述通信连接请求进行与所述从站相同的接口参数配置；所述通信连接请求包括所述模拟设备配置信息。

在一个实施例中，主站接收从站连接请求，从连接请求中获取模拟设备配置信息并配置接口参数，并给出反馈内容或按照规约的规定定期报送内容。其中，针对一个模拟设备，主站和从站的接口参数配置是一致的。通过模拟主站和从站的方式，可以满足一个规约模拟器同时模拟不同规约和设备的主站和从站，达到了由一个规约模拟器统一管理所有从站的效果。

步骤250，获取所述主站及从站的规约交互信息，对所述规约交互信息进行分析及展示。

在一个实施例中，通过获取步骤220中规约库模拟主站和从站之间的规约交互通信过程中产生的规约交互信息，并分析规约交互信息，将分析结果通过界面展示给用户。

本公开的上述实施例提供的一种工业控制协议规约的模拟构建方法，通过一个规约模拟器，同时对接多个设备和模拟多个规约，实现多应用场景的规约模拟。

作为本公开的又一个可选实施例，在上述实施例的基础上，上述步骤210具体还可以包括以下步骤：

1）所述模拟设备配置信息基于规约配置信息和规约数据库中对应规约数据信息生成；

2）所述规约配置信息包括模拟设备的型号、连接方式、模拟行为类型和规约特征参数；

3）所述规约数据库包括规约类型及对应的规约数据信息。

在一个实施例中，以每个模拟设备为单位，分别保存各模拟设备对应的规约配置信息和规约数据信息。其中，规约配置信息包括模拟设备的型号、连接方式、模拟行为类型和规约特征参数等。例如，模拟设备模拟的规约是101规约，那么对应的规约配置信息是：型号101、连接方式串口、模拟行为从站-主站以及规约特征参数；模拟设备模拟的规约是104规约，那么对应的规约配置信息是：型号104、连接方式TCP、模拟行为从站-主站以及规约特征参数。比如规约特征参数可以是公共地址大小、应用服务数据单元（ASDU）的地址信息、恒定导通时间（COT，全称：Constant On Time）、消息超时时间、消息队列缓冲配置等。

在一个实施例中，所述模拟设备配置信息可以以设备为单位将配置信息以xml的格式导出，也可以导入xml格式的配置文件，对xml格式的配置文件进行解析，得到模拟设备对应的配置信息。

在一个实施例中，所述规约数据库可以是以每个模拟设备为单位进行设置的，并且允许用户对数据库的表项进行添加、修改和删除。并支持以excel表格的形式导出数据库的内容，也可以支持以excel表格的形式导入数据库，并对导入的excel表格形式的数据库的各个表项内容进行解析，得到模拟设备对应的规约数据信息。

作为本公开的又一个可选实施例，在上述实施例的基础上，上述步骤230具体还可以包括以下步骤：

1）所述规约交互信息包括交互报文；

2）所述对所述规约交互信息进行分析及展示包括分析所述交互报文的类型、所述交互报文的应用服务数据单元、所述交互报文的数据条目数量及内容，并将分析结果进行展示。

在一个实施例中，通过步骤220-240得到的主站和从站之间进行连接通信过程中产生的交互报文信息进行分析，并通过界面将分析结果展示给用户。其中，交互报文的类型包括链路连接保持、对时、遥测遥信命令、遥控遥调命令等内容。可以让用户更为直观的学习规约模拟交互过程，进而感受和学习真实设备的工作流程和连接过程，并借助模拟环境分析真实设备可能出现的状况，减轻用户对设备的调试、验收和维护等工作量。

在一个实施例中，例如模拟的是104规约，产生的交互报文类型是对时报文，通过界面展示给用户的分析结果如下：

对时报文（16进制）：68 14 00 00 00 00 67 01 06 00 01 00 00 00 00 89 0e11 67 09 16

解析内容：

Addr(0) Sector(1), Application Header, Store Type Id 103

Clock synchronization command

Quantity(1) SQ(0) COT(6, act)。

在一个实施例中，还支持用户自定义报文，并将自定义报文导入规约模拟器，由规约模拟器进行解析并展示。

作为本公开的又一个可选实施例，在上述实施例的基础上，上述方法200还包括以下步骤：

1）若规约模拟正常运行，所述规约模拟正常运行包括所述主站和所述从站通信连接正常，和/或在预设时间内生成规约交互信息；

2）获取所述模拟设备配置信息及对应规约，并保存至配置场景库中。

在一个实施例中，支持将规约模拟正常的配置信息及对应规约作为配置场景添加到配置场景库中进行保存，便于用户需要模拟相同配置场景的规约时，直接从配置场景库中获取对应的配置场景进行规约模拟，提高模拟效率和增加用户使用满意度。

需要说明的是，对于前述的各方法实施例，为了简单描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本公开并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本公开，某些步骤可以采用其他顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于可选实施例，所涉及的动作和模块并不一定是本公开所必须的。

以上是关于方法实施例的介绍，以下通过装置实施例，对本公开所述方案进行进一步说明。

图3示出了根据本公开的实施例的一种工业控制协议规约的模拟构建装置300的方框图。如图3所示，装置300包括：

配置信息模块310，用于获取模拟场景对应的模拟设备配置信息。

规约模拟模块320，用于基于所述模拟设备配置信息获取对应规约，将获取到的规约确定为目标规约，基于所述目标规约启动规约库；并令从站与主站进行通信；所述从站基于所述模拟设备配置信息进行接口参数配置，并向所述主站发起通信连接请求；所述主站接收所述从站的通信连接请求，基于所述通信连接请求进行与所述从站相同的接口参数配置；所述通信连接请求包括所述模拟设备配置信息。

分析展示模块330，用于获取所述主站及从站的规约交互信息，对所述规约交互信息进行分析及展示。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，所述描述的模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

根据本公开的实施例，本公开还提供了一种电子设备、一种可读存储介质和一种计算机程序产品。

图4示出了可以用来实施本公开的实施例的电子设备400的示意性框图。电子设备旨在表示各种形式的数字计算机，诸如，膝上型计算机、台式计算机、工作台、个人数字助理、服务器、刀片式服务器、大型计算机、和其它适合的计算机。电子设备还可以表示各种形式的移动装置，诸如，个人数字处理、蜂窝电话、智能电话、可穿戴设备和其它类似的计算装置。本文所示的部件、它们的连接和关系、以及它们的功能仅仅作为示例，并且不意在限制本文中描述的和/或者要求的本公开的实现。

设备400包括计算单元401，其可以根据存储在只读存储器（ROM）402中的计算机程序或者从存储单元408加载到随机访问存储器（RAM）403中的计算机程序，来执行各种适当的动作和处理。在RAM 403中，还可存储设备400操作所需的各种程序和数据。计算单元401、ROM 402以及RAM 403通过总线404彼此相连。输入/输出（I/O）接口405也连接至总线404。

设备400中的多个部件连接至I/O接口405，包括：输入单元406，例如键盘、鼠标等；输出单元407，例如各种类型的显示器、扬声器等；存储单元408，例如磁盘、光盘等；以及通信单元409，例如网卡、调制解调器、无线通信收发机等。通信单元409允许设备400通过诸如因特网的计算机网络和/或各种电信网络与其他设备交换信息/数据。

计算单元401可以是各种具有处理和计算能力的通用和/或专用处理组件。计算单元401的一些示例包括但不限于中央处理单元（CPU）、图形处理单元（GPU）、各种专用的人工智能（AI）计算芯片、各种运行机器学习模型算法的计算单元、数字信号处理器（DSP）、以及任何适当的处理器、控制器、微控制器等。计算单元401执行上文所描述的各个方法和处理，例如方法200。例如，在一些实施例中，方法200可被实现为计算机软件程序，其被有形地包含于机器可读介质，例如存储单元408。在一些实施例中，计算机程序的部分或者全部可以经由ROM 402和/或通信单元409而被载入和/或安装到设备400上。当计算机程序加载到RAM403并由计算单元401执行时，可以执行上文描述的方法200的一个或多个步骤。备选地，在其他实施例中，计算单元401可以通过其他任何适当的方式（例如，借助于固件）而被配置为执行方法200。

本文中以上描述的系统和技术的各种实施方式可以在数字电子电路系统、集成电路系统、现场可编程门阵列（FPGA）、专用集成电路（ASIC）、专用标准产品（ASSP）、芯片上系统的系统（SOC）、负载可编程逻辑设备（CPLD）、计算机硬件、固件、软件、和/或它们的组合中实现。这些各种实施方式可以包括：实施在一个或者多个计算机程序中，该一个或者多个计算机程序可在包括至少一个可编程处理器的可编程系统上执行和/或解释，该可编程处理器可以是专用或者通用可编程处理器，可以从存储系统、至少一个输入装置、和至少一个输出装置接收数据和指令，并且将数据和指令传输至该存储系统、该至少一个输入装置、和该至少一个输出装置。

用于实施本公开的方法的程序代码可以采用一个或多个编程语言的任何组合来编写。这些程序代码可以提供给通用计算机、专用计算机或其他可编程数据处理装置的处理器或控制器，使得程序代码当由处理器或控制器执行时使流程图和/或框图中所规定的功能/操作被实施。程序代码可以完全在机器上执行、部分地在机器上执行，作为独立软件包部分地在机器上执行且部分地在远程机器上执行或完全在远程机器或服务器上执行。

在本公开的上下文中，机器可读介质可以是有形的介质，其可以包含或存储以供指令执行系统、装置或设备使用或与指令执行系统、装置或设备结合地使用的程序。机器可读介质可以是机器可读信号介质或机器可读储存介质。机器可读介质可以包括但不限于电子的、磁性的、光学的、电磁的、红外的、或半导体系统、装置或设备，或者上述内容的任何合适组合。机器可读存储介质的更具体示例会包括基于一个或多个线的电气连接、便携式计算机盘、硬盘、随机存取存储器（RAM）、只读存储器（ROM）、可擦除可编程只读存储器（EPROM或快闪存储器）、光纤、便捷式紧凑盘只读存储器（CD-ROM）、光学储存设备、磁储存设备、或上述内容的任何合适组合。

为了提供与用户的交互，可以在计算机上实施此处描述的系统和技术，该计算机具有：用于向用户显示信息的显示装置（例如，CRT（阴极射线管）或者LCD（液晶显示器）监视器）；以及键盘和指向装置（例如，鼠标或者轨迹球），用户可以通过该键盘和该指向装置来将输入提供给计算机。其它种类的装置还可以用于提供与用户的交互；例如，提供给用户的反馈可以是任何形式的传感反馈（例如，视觉反馈、听觉反馈、或者触觉反馈）；并且可以用任何形式（包括声输入、语音输入或者、触觉输入）来接收来自用户的输入。

可以将此处描述的系统和技术实施在包括后台部件的计算系统（例如，作为数据服务器）、或者包括中间件部件的计算系统（例如，应用服务器）、或者包括前端部件的计算系统（例如，具有图形用户界面或者网络浏览器的用户计算机，用户可以通过该图形用户界面或者该网络浏览器来与此处描述的系统和技术的实施方式交互）、或者包括这种后台部件、中间件部件、或者前端部件的任何组合的计算系统中。可以通过任何形式或者介质的数字数据通信（例如，通信网络）来将系统的部件相互连接。通信网络的示例包括：局域网（LAN）、广域网（WAN）和互联网。

计算机系统可以包括客户端和服务器。客户端和服务器一般远离彼此并且通常通过通信网络进行交互。通过在相应的计算机上运行并且彼此具有客户端-服务器关系的计算机程序来产生客户端和服务器的关系。服务器可以是云服务器，也可以为分布式系统的服务器，或者是结合了区块链的服务器。

应该理解，可以使用上面所示的各种形式的流程，重新排序、增加或删除步骤。例如，本公开中记载的各步骤可以并行地执行也可以顺序地执行也可以不同的次序执行，只要能够实现本公开公开的技术方案所期望的结果，本文在此不进行限制。

上述具体实施方式，并不构成对本公开保护范围的限制。本领域技术人员应该明白的是，根据设计要求和其他因素，可以进行各种修改、组合、子组合和替代。任何在本公开的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本公开保护范围之内。

Claims

1.一种工业控制协议规约的模拟构建方法，应用于规约模拟器，其特征在于，包括：

获取模拟场景对应的模拟设备配置信息；

获取所述主站及从站的规约交互信息，所述规约交互信息包括交互报文；分析所述交互报文的类型、所述交互报文的应用服务数据单元、所述交互报文的数据条目数量及内容，并将分析结果进行展示。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，

所述模拟设备配置信息基于规约配置信息和规约数据库中对应规约数据信息生成；

所述规约数据库包括规约类型及对应的规约数据信息。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：

4.一种工业控制协议规约的模拟构建装置，其特征在于，包括：

分析展示模块，用于获取所述主站及从站的规约交互信息，所述规约交互信息包括交互报文；分析所述交互报文的类型、所述交互报文的应用服务数据单元、所述交互报文的数据条目数量及内容，并将分析结果进行展示。

5.一种电子设备，其特征在于，包括：

至少一个处理器；以及

与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，

所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行权利要求1-3中任一项所述的方法。

6.一种存储有计算机指令的非瞬时计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机指令用于使所述计算机执行根据权利要求1-3中任一项所述的方法。