CN212463240U

CN212463240U - 可配置工业路由器

Info

Publication number: CN212463240U
Application number: CN202021570021.4U
Authority: CN
Inventors: 唐立三
Original assignee: Siemens Ltd China
Current assignee: Siemens Ltd China
Priority date: 2020-07-31
Filing date: 2020-07-31
Publication date: 2021-02-02
Anticipated expiration: 2030-07-31

Abstract

本实用新型提供了可配置工业路由器，其包括：一个路由器配置器，其基于客户需求指示配置源业务数据基于的第一协议和目标业务数据基于的第二协议，以及源业务数据对应的源工业设备和发送所述目标业务数据的目标工业设备；复数个端口，其从至少一个源工业设备采集业务数据，并将目标业务数据发送给至少一个所述目标工业设备；一个数据交换器，其基于所述路由器配置器指定的配置来解码从所述端口接收的源工业设备的源业务数据，并将业务数据映射到目标业务数据的数据格式，然后按照第二协议对数据重新编码；一个固件，其用于存储程序；一个处理器；一个内存。低层代码可配置路由器在不同工业通讯协议中执行业务数据交换，并不需要许多编程工作。

Description

可配置工业路由器

技术领域

本实用新型涉及工业自动化领域，尤其涉及可配置的工业路由器。

背景技术

工业领域的IT和OT开发者必须在为了基于应用场景的不同工业通信协议之间交换业务数据的开发软件和固件上努力，特别是通常具有不同同业通信协议的不同领域或者控制设备时。

首先，开发者必须为开发终点交流学习不同的协议和相关SDK。其次，如果这些SDK提供了不同编程语言之间的界面，则开发者还需要擅长于用不同编程语言编程。最后，开发者还应该有基于应用场景的业务数据模型，因此他们可以为这些商业模型译码和解码到通信协议的地址空间中。

在现有技术中，上述问题通常用电子信号转换或者通信标准来解决，也就是说，相关业务数据交换需要开发者在不同工业通信协议中执行。

实用新型内容

本实用新型提供了可配置工业路由器，所述可配置工业路由器分别连接于基于不同协议的复数个工业设备，其特征在于，所述可配置工业路由器包括：一个路由器配置器，其基于客户需求指示配置源业务数据基于的第一协议和目标业务数据基于的第二协议，以及源业务数据对应的源工业设备和发送所述目标业务数据的目标工业设备；复数个端口，其从至少一个源工业设备采集业务数据，并将目标业务数据发送给至少一个所述目标工业设备；一个数据交换器，其基于所述路由器配置器指定的配置来解码从所述端口接收的源工业设备的源业务数据，并将业务数据映射到目标业务数据的数据格式，然后按照第二协议对数据重新编码；一个固件，其用于存储程序；一个处理器；一个内存。

进一步地，所述数据交换器包括：一个数据接收管道，其基于所述路由器配置器指定的配置来解码从所述端口接收的源工业设备的源业务数据；一个触发器，其在确认所述数据接收管道基于所述路由器配置器指定的配置来解码从所述端口接收的源工业设备的源业务数据后触发数据映射器；一个数据映射器，其将所述源业务数据解码并映射到所述目标业务数据，并分别发送给数据类型映射器和数据重组器；一个数据类型映射器，其定位所述源业务数据和所述目标业务数据的偏移和长度；一个数据生成器，其根据所述路由器配置器指定的配置获取目标数据格式；一个数据重组器，其接收所述数据生成器生成的目标数据格式执行数据重新编码并打包；一个数据发送管道，其基于所述路由器配置器指定的配置将所述基于第二协议的目标业务数据发送给所述端口。

进一步地，所述处理器是CPU或MCU。

进一步地，所述可配置工业路由器包括用户界面，其基于用户的输入生成所述源业务数据和所述目标业务数据的复数个数据以及所述数据之间的层级关系。

进一步地，所述复数个工业设备包括现场层和控制层的工业设备。

本实用新型能够通过低层代码可配置路由器在不同工业通讯协议中执行业务数据交换，并不需要许多编程工作。用户只需要确定源数据和目标数据之间的连接以及对特定触发条件进行定义。本实用新型提供的可配置路由器能够通过数据类型映射和数据模型重建并从自动通信协议解析，映射源数据到目标数据。

附图说明

图1是根据本实用新型一个具体实施例的可配置工业路由器的结构示意图；

图2是根据本实用新型一个具体实施例的可配置工业路由器的数据交换器的结构示意图；

图3是根据本实用新型一个具体实施例的可配置工业路由器的用户界面示意图。

具体实施方式

以下结合附图，对本实用新型的具体实施方式进行说明。

本实用新型提供了一种用于不同工业通信协议之间交换业务数据的可配置工业路由器，其具有低层代码方法。端口，提供给路由器的通信串口，所有这些端口都用于在现场层(field layer)和/或控制层连接设备，用户能够基于他们的真实应用场景选择一个具有不同类型通信端口的路由器。能够支持的端口包括RJ45、RS232、RS485和CAN等，可以选择上述端口任一种端口或者混合使用。

其中，业务数据是指和业务相关的数据，比如通过浏览器看电影，浏览器和电影服务器之间的数据传输，而标准数据就不包括在业务数据范围内。示例性地，在工业领域业务数据包括PLC和IO之间采集到的数据(业务数据)并通过profinet由IO模块传输给PLC模块。

本实用新型提供的是工业路由器，例如工厂用的路由器，区别于家用标准路由器，家用标准路由器基于TPC协议并不做任何修改。工业路由器很少用标准TCP，需要用工业相关的通讯协议，比如OPC UA和DDS，不同设备对外提供的协议不同，支持不同协议的设备之间如何交换数据。

本实用新型的所有的而业务数据都是由规范定义好了，比如发送一个报文，哪一部分是协议头和数据是能够分辨的，因此当获取到基于一个协议的数据，只需要给用户提供一个用户配置界面，让用户指示需要何种数，数据想要把数据以什么样的协议发送给对方。这样的话，由工业路由器本身负责数据解码编码映射发送出去。

图1是根据本实用新型一个具体实施例的可配置工业路由器的结构示意图。如图1所示，所述可配置工业路由器100包括一个路由器配置器120、复数个端口160、一个数据交换器110、一个固件130、一个处理器150和一个内存140。其中，所述可配置工业路由器100分别连接于基于不同协议的复数个工业设备。具体地，路由器配置器120用于在不同工业通讯协议中基于路由器配置器的配置执行业务数据交换，提供给用户的低层代码(low-code)配置观察，以配置怎样从现场层(field layer)和/或控制层的两个设备连接数据。具体地，路由器配置器120基于客户需求指示配置源业务数据基于的第一协议和目标业务数据基于的第二协议，以及源业务数据对应的源工业设备和发送所述目标业务数据的目标工业设备。复数个端口160从至少一个源工业设备采集业务数据，并将目标业务数据发送给至少一个所述目标工业设备。数据交换器110基于所述路由器配置器120指定的配置来解码从所述端口160接收的源工业设备的源业务数据，并将业务数据映射到目标业务数据的数据格式，然后按照第二协议对数据重新编码。固件130用于存储程序，例如用来负责接收解码映射再重新编码的程序，以及错误处理编程。处理器150，执行编程变体的通用中央处理器(GP-CPU，General Purpose Central Processing Unit)，特别是用于数据交换和路由器配置。内存140充当整个可配置工业路由器100的内存。

具体地，如图2所示，所述数据交换器110包括一个数据接收管道111、一个触发器112、一个数据映射器113、一个数据类型映射器114、一个数据生成器116、一个数据重组器115和数据发送管道117。具体地，数据接收管道111基于所述路由器配置器120指定的配置来解码从所述端口160接收的源工业设备的源业务数据，数据接收管道111从路由器的端口接收数据并在管道中组织接收到的数据。触发器112在确认所述数据接收管道111基于所述路由器配置器120指定的配置来解码从所述端口160接收的源工业设备的源业务数据后触发数据映射器113，数据映射器113将所述源业务数据解码并映射到所述目标业务数据，并分别发送给数据类型映射器114和数据重组器115。触发器112用于检查是否接收到的数据包能触发下一个执行模块，用户能够在路由器配置器设定触发条件，例如，总是触发，条件触发等。数据类型映射器114定位所述源业务数据和所述目标业务数据的偏移和长度。数据生成器116根据所述路由器配置器120指定的配置获取目标数据格式。数据重组器115接收所述数据生成器116生成的目标数据格式执行数据重新编码并打包。数据发送管道117基于所述路由器配置器120指定的配置将所述基于第二协议的目标业务数据发送给所述端口160，其在管道中发送映射的数据给目标端口。

其中，基于不同的协议之间，数据映射器113用于把源数据执行映射到目的数据。数据类型映射器114是用户制定了源数据是整数，用户制定了目的数据也是整数，就需要去看一下源数据和目的数据整数占了几个字节，最后做解码编码之后才知道从哪里去获取，也就是定位数据的偏移和长度。

进一步地，所述处理器150是CPU或MCU。

图3是根据本实用新型一个具体实施例的可配置工业路由器的用户界面示意图。如图3所示，所述可配置工业路由器100包括用户界面170，其基于用户的输入生成所述源业务数据171和所述目标业务数据172的复数个数据以及所述数据之间的层级关系。基于这个用户界面170，用户通过源通讯协议解决源数据模型中的数据节点，用户能够基于真实应用场景定义目标数据模型，用户能够在源数据模型和目标数据模型之间连接数据节点。用户能够说明每个连接的触发方式，包括总是触发和条件触发。

其中，源业务数据171包括第一数据A₁、第二数据A₂、第三数据A₃、第四数据A₄、第五数据A₅、第六数据A₆、第七数据A₇，目标业务数据172包括第一数据B₁、第二数据B₂、第三数据B₃、第四数据B₄、第五数据B₅。上述数据之间的层级关系包括：第二数据A₂对应于第一数据B₁，第三数据A₃对应于第二数据B₂，第四数据A₄对应于第三数据B₃，第五数据A₅对应于第四数据B₄，第七数据A₇对应于第五数据B₅。其中，第六数据A₆并不是客户需要的数据，因此不对应任何目标业务数据172的数据。

尽管本实用新型的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本实用新型的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本实用新型的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本实用新型的保护范围应由所附的权利要求来限定。此外，不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求；“包括”一词不排除其它权利要求或说明书中未列出的装置或步骤；“第一”、“第二”等词语仅用来表示名称，而并不表示任何特定的顺序。

Claims

1.可配置工业路由器，所述可配置工业路由器(100)分别连接于基于不同协议的复数个工业设备，其特征在于，所述可配置工业路由器(100)包括：

一个路由器配置器(120)，其基于客户需求指示配置源业务数据基于的第一协议和目标业务数据基于的第二协议，以及源业务数据对应的源工业设备和发送所述目标业务数据的目标工业设备；

复数个端口(160)，其从至少一个源工业设备采集业务数据，并将目标业务数据发送给至少一个所述目标工业设备；

一个数据交换器(110)，其基于所述路由器配置器(120)指定的配置来解码从所述端口(160)接收的源工业设备的源业务数据，并将业务数据映射到目标业务数据的数据格式，然后按照第二协议对数据重新编码；

一个固件(130)，其用于存储程序；

一个处理器(150)；

一个内存(140)。

2.根据权利要求1所述的可配置工业路由器，其特征在于，所述数据交换器(110)包括：

一个数据接收管道(111)，其基于所述路由器配置器(120)指定的配置来解码从所述端口(160)接收的源工业设备的源业务数据；

一个触发器(112)，其在确认所述数据接收管道(111)基于所述路由器配置器(120)指定的配置来解码从所述端口(160)接收的源工业设备的源业务数据后触发数据映射器(113)；

一个数据映射器(113)，其将所述源业务数据解码并映射到所述目标业务数据，并分别发送给数据类型映射器(114)和数据重组器(115)；

一个数据类型映射器(114)，其定位所述源业务数据和所述目标业务数据的偏移和长度；

一个数据生成器(116)，其根据所述路由器配置器(120)指定的配置获取目标数据格式；

一个数据重组器(115)，其接收所述数据生成器(116)生成的目标数据格式执行数据重新编码并打包；

一个数据发送管道(117)，其基于所述路由器配置器(120)指定的配置将所述基于第二协议的目标业务数据发送给所述端口(160)。

3.根据权利要求1所述的可配置工业路由器，其特征在于，所述处理器(150)是CPU或MCU。

4.根据权利要求1所述的可配置工业路由器，其特征在于，所述可配置工业路由器(100)包括用户界面(170)，其基于用户的输入生成所述源业务数据和所述目标业务数据的复数个数据以及所述数据之间的层级关系。

5.根据权利要求1所述的可配置工业路由器，其特征在于，所述复数个工业设备包括现场层和控制层的工业设备。