CN216134483U - 用于分散控制系统的通信测试装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及用于分散控制系统的通信测试装置。一种用于分散控制系统的通信测试装置，该分散控制系统具有网络和连接到网络的处理单元，该通信测试装置包括：多个通信接口，每个通信接口支持多个通信协议类型中的通信协议类型；与多个通信接口相连接的通信配置单元和多个通信协议单元，每个通信协议单元对应于一个通信协议类型；当通信配置单元检测到通信接口与网络的连接时，对通信接口进行配置以使通信测试装置连接到网络，通知与通信接口支持的通信协议类型相对应的通信协议单元；通信协议单元检测通过通信接口与处理单元的通信状况。根据本实用新型，可以在分散式控制系统和应用各种通信协议的第三方设备连接之前方便地实现通信测试。

Description

用于分散控制系统的通信测试装置

技术领域

本实用新型涉及工业自动化技术领域，更具体地说，涉及用于分散控制系统的通信测试装置。

背景技术

随着计算机科学和工业控制技术的发展，设备监控系统从早期的集中控制系统向分散控制系统(DCS)发展。目前，DCS系统被广泛地应用于电力、冶金、石油化工等各个行业。随着数字技术和DCS技术的发展，DCS系统的功能不断扩展，控制范围也越来越广。例如，近年来，各个电厂越来越习惯于将DCS系统作为全厂唯一的后台来实现整个厂区设备的监视与控制，例如通过第三方通信将燃机控制系统(TCS)、数字电液系统(DEH)、电气监视系统(ECS)、自带PLC的智能设备、楼宇空调的单片机系统等纳入到DCS系统中来进行监视或者操作。

随着与第三方系统的交互越来越多，传统的硬接线部件不再是DCS系统的唯一核心，通信系统正逐渐成为DCS系统的第二核心，开始担负着越来越多的监视和操作任务。为了实现与第三方系统/设备的通信，需要对第三方系统/设备支持的通信协议进行测试。

然而，当前使用诸如笔记本之类的设备仅能对个别通信协议进行简单的模拟测试，耗时长且无法对所有通信协议进行全面测试，并且无法实现模拟冗余，这造成了通信测试往往不能与现场实际的接口保持一致，因此到现场后容易遗留下难题，造成人力和物力的浪费。

实用新型内容

为了解决现有技术中的上述问题，本实用新型提供了用于分散控制系统的通信测试装置。

一种用于分散控制系统的通信测试装置，所述分散控制系统具有网络和通信地连接到所述网络的处理单元，所述通信测试装置包括：

多个通信接口，每个通信接口能够支持多个通信协议类型中的通信协议类型并构造为在所述每个通信接口上进行所述通信协议类型的通信；

通信配置单元，与所述多个通信接口相连接；

多个通信协议单元，与所述多个通信接口相连接，所述多个通信协议单元中的每一个与所述多个通信协议类型中的一个相对应；

其中，所述通信配置单元构造为检测所述多个通信接口中的通信接口与所述网络的连接，当所述通信接口与所述网络连接时，所述通信配置单元构造为对所述通信接口进行配置以使所述通信测试装置连接到所述网络，以及构造为在所述通信测试装置连接到所述网络后通知与所述通信接口支持的通信协议类型相对应的通信协议单元；以及

其中，当所述通信协议单元接收到该通知后，所述通信协议单元构造为检测通过所述通信接口的、所述通信协议单元与所述处理单元之间的通信状况。

进一步根据前述的通信测试装置，所述用于分散控制系统的通信测试装置可以单独地或组合地包括以下优选形式中的一个或多个。

在一些优选形式中，所述多个通信协议类型包括以下中的一个或多个：MODBUSRTU、MODBUS TCP、OPC UA CLIENT、OPC UA SERVER、IEC 60870、IEC 61850、以及特定于制造商的协议类型。

在一些优选形式中，所述多个通信接口包括以下中的一个或多个：有线现场通信接口、网络接口、电光转换接口、光电转换接口、交换机接口、OPC通信接口。

在一些优选形式中，所述多个通信接口包括互为冗余的至少两个通信接口。

在一些优选形式中，所述多个通信协议单元包括互为冗余的至少两个通信协议单元。

在一些优选形式中，当所述通信测试装置连接到所述网络时，所述通信协议单元构造为检测通过所述通信接口的、该通信协议单元与所述处理单元之间的通信连接建立、通信传输、通信连接断开是否正常。

在一些优选形式中，所述通信协议单元构造为检测通过所述通信接口的、该通信协议单元与所述处理单元之间的主从通信是否正常，其中，所述通信测试装置作为主设备并且所述分散控制系统作为从设备，或者所述通信测试装置作为从设备并且所述分散控制系统作为主设备。

在一些优选形式中，所述通信测试装置还包括：记录单元，连接到所述多个通信接口或所述多个通信协议单元，所述记录单元构造为抓取和记录所述通信协议单元与所述处理单元之间的通信数据。

在一些优选形式中，所述通信测试装置还包括：诊断单元，连接到所述记录单元，当所述通信协议单元与所述处理单元之间发生通信故障时，所述诊断单元构造为从所述记录单元获取通信数据进行诊断分析。

在一些优选形式中，所述通信测试装置为便携式装置。

根据本实用新型的用于分散控制系统的通信测试装置，可以在分散式控制系统和应用各种通信协议的第三方设备连接之前方便和全面地实现通信测试，并且可进行冗余的通信测试，以及在发生通信故障时进行诊断分析，使得通信测试能够与现场实际的接口保持一致，从而减少现场连接可能出现的各种通信问题。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，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，还可以根据附图获得其他的附图。

图1示出了根据本公开的实施例的包括示例性分散控制系统和用于分散控制系统的示例性通信测试装置的示例性环境。

图2示出了图1的通信测试装置中各部分的示例性连接关系图。

附图标记：

100 环境

110 分散控制系统

111 网络

112 处理单元

113 通信接口或模块

120 用于分散控制系统的通信测试装置

130-1 通信接口

130-m 通信接口

140 通信配置单元

150-1 通信协议单元

150-n 通信协议单元

160 记录单元

170 诊断单元

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图，对现有技术和本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

图1示出了根据本公开的实施例的包括示例性分散控制系统110和用于分散控制系统110的示例性通信测试装置120的示例性环境100。

示例性分散控制系统110可以是例如用于电厂的过程控制系统，其可以包括传统的过程控制或过程通信网络(未示出)从硬接线部件(例如，I/O、4-20mA设备等)采集过程数据，例如，分散控制系统110的处理单元112可以从传统的过程控制网络采集过程数据。随着与第三方系统的交互越来越多，分散控制系统110还可以包括不同于过程控制网络的其他通信网络111和连接到网络111的处理单元112，以连接到第三方系统/设备，例如燃机控制系统(TCS)、数字电液系统(DEH)、电气监视系统(ECS)、自带PLC的智能设备、楼宇空调的单片机系统等，从而将其监视和操作纳入到DCS系统中。可选地，分散控制系统110可以经由通信接口或模块113通过网络111与第三方系统/设备连接，或者分散控制系统110可以直接通过网络111与第三方系统/设备连接。

如图1和图2所示，示例性通信测试装置120包括多个通信接口130-1～130-m、与多个通信接口130-1～130-m相连接的通信配置单元140、以及与多个通信单元130-1～130-m相连接的多个通信协议单元150-1～150n。多个通信接口130-1～130-m中的每个通信接口能够支持多个通信协议类型中的通信协议类型并构造为在该每个通信接口上进行该通信协议类型的通信(例如，通信接口130-1支持MODBUS RTU通信协议并支持通过通信接口130-1进行MODBUS RTU通信协议类型的通信，而通信接口130-m支持MODBUS TCP通信协议并支持通过通信接口130-m进行MODBUS TCP通信协议类型的通信等)。多个通信协议单元150-1～150n中的每一个与多个通信协议类型中的一个相对应。

通信配置单元140可检测多个通信接口130-1～130-m中的通信接口与分散控制系统110的网络111的连接。例如，如图1所示，通信接口130-1可通过通信介质接入网络111。当通信配置单元140检测到该通信接口130-1与网络111的连接时，通信配置单元140对该通信接口130-1进行配置以使通信测试装置120连接到网络111。例如，通信配置单元140可以从配置文件或从数据库获取配置信息(例如，接口参数设置、数据地址等)，并对通信接口进行配置以使通信测试装置120连接到网络111。当通信测试装置120连接到网络111后，通信配置单元140通知与通信接口130-1支持的通信协议类型相对应的通信协议单元(例如，图2中的通信协议单元150-1)，例如，通信配置单元140可通过例如通信链路(例如，总线，有线连接等)等方式连接到通信协议单元并通知通信协议单元。该通信协议单元150-1接收到该通知后，检测通过通信接口130-1的、该通信协议单元150-1与处理单元112之间的通信状况。也就是说，通信协议单元可以在通信测试装置120通过通信接口连接到网络111后，检测在该通信接口上采用特定通信协议类型与处理单元112进行通信时的状况。

根据图1和图2所述的通信测试装置，可以检测通过特定通信接口与分散控制系统的处理单元之间进行特定通信协议类型的数据通信的状况，从而可对应用通信协议的第三方设备与分散控制系统110之间的通信进行模拟，这方便了分散控制系统与第三方系统的通信测试，例如，当第三方系统是大型的继电保护设备时。

在一些实施例中，多个通信协议类型可以包括但不限于以下中的一个或多个：MODBUS RTU、MODBUS TCP、OPC UA CLIENT、OPC UA SERVER、IEC 60870、IEC 61850、以及特定于制造商的协议类型(例如，西门子的S7Blackbox协议)等。

在一些实施例中，多个通信接口130-1～130-m可以包括但不限于以下中的一个或多个：有线现场通信接口(例如，RS系列有线现场通信接口，RS232、RS485、RS422等)、网络接口(例如，RJ45接口等)、电光转换接口(例如，RS485转光纤接口等)、光电转换接口(例如，光纤转RS485接口等)、交换机接口、OPC通信接口等。例如，对于采用光纤通信的MODBUS TCP，可以通过光纤介质来接入到多个通信接口中的光电转换接口。例如，对于MODBUS RTU，可以通过双绞线来接入到多个通信接口中的RS系列有线通信接口。

在一些实施例中，多个通信接口130-1～130-m可以包括互为冗余的至少两个通信接口。在一些实施例中，多个通信协议单元150-1～150-n可以包括互为冗余的至少两个通信协议单元。冗余的通信接口支持相同的通信协议类型，并且冗余的通信协议单元与相同的通信协议类型相对应。冗余是保障通信可靠性的有效技术，如图2所示，例如，可以通过一个通信协议单元连接到两个冗余的通信接口来模拟与第三方系统的冗余通信测试，或者可以通过两个冗余的通信协议单元分别连接到两个冗余的通信接口来模拟与第三方系统的冗余通信测试，还可以存在其他类型的配置。

在一些实施例中，通信协议单元在接收到通知后，通信协议单元检测通过通信接口的、该通信协议单元与处理单元112之间的通信连接建立、通信传输、通信连接断开是否正常。例如，通信协议单元可以包括建立模块、传输模块和断开模块。通信协议单元可通过建立模块发起与处理单元112之间的通信连接请求，并例如检测是否收到相应的连接确认，以确定通信连接建立是否正常。在通信连接正常建立后，通信协议单元可通过传输模块与处理单元112进行数据交换，并例如检测是否收到相应的数据传输确认，以确定通信传输是否正常。在通信连接正常建立后，通信协议单元可通过断开模块来发起与处理单元112的通信连接断开请求，并例如检测是否收到相应的断开确认，以确定通信连接断开是否正常。

在一些实施例中，通信协议单元可以检测通过通信接口的、该通信协议单元与处理单元112之间的主从通信是否正常，其中，通信测试装置120作为主设备并且分散控制系统110作为从设备，或者通信测试装置120作为从设备并且分散控制系统110作为主设备。例如，对于MODBUS RTU通信协议类型，需要测试主从设备之间的通信状况。

在一些实施例中，通信测试设备120还可以包括记录单元160，记录单元160连接到多个通信接口130-1～130-m或连接到多个通信协议单元150-1～150-n，记录单元160抓取和记录通信协议单元与处理单元112之间的通信数据。例如，当通信协议单元通过通信接口与处理单元112建立通信连接，并进行数据交换时，记录单元160可以捕获在通信协议单元与处理单元112之间传输的数据。例如，记录单元160可以是端口映射交换机，以抓取通信数据并进行存储。

在一些实施例中，通信测试装置120还可以包括诊断单元170，诊断单元170连接到记录单元160，当通信协议单元与处理单元112之间发生通信故障时，诊断单元170可从记录单元160获取所记录的通信数据进行诊断分析。例如，通信测试装置120可以具有诊断单元170以便在发生通信故障时进行诊断，或者通信测试装置120不具有诊断单元，而是将记录单元160所记录的通信数据提供给与通信测试装置120分离的诊断单元。

在一些实施例中，通信测试装置120可以是便携式装置，使得该装置120可以方便地携带到现场进行通信测试。例如，通信测试装置120可以具有壳体，通信配置单元140、多个通信协议单元150-1～150-m、可选的记录单元160和诊断单元可设置在壳体中，并且多个通信接口130-1～130-m可以设置在壳体的表面，以方便通过通信介质与分散控制系统110连接。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同因素。

虽然已经参考若干具体实施例描述了本公开的实施例，但是应当理解，本公开的实施例并不限于所公开的具体实施例。本公开的实施例旨在涵盖在所附权利要求的精神和范围内所包括的各种修改和等同布置。权利要求的范围符合最宽泛的解释，从而包含所有这样的修改及等同结构和功能。

Claims (10)

1.一种用于分散控制系统(110)的通信测试装置(120)，所述分散控制系统(110)具有网络(111)和通信地连接到所述网络(111)的处理单元(112)，其特征在于，所述通信测试装置(120)包括：

多个通信接口，每个通信接口能够支持多个通信协议类型中的通信协议类型并构造为在所述每个通信接口上进行所述通信协议类型的通信；

通信配置单元(140)，与所述多个通信接口相连接；

多个通信协议单元，与所述多个通信接口相连接，所述多个通信协议单元中的每一个与所述多个通信协议类型中的一个相对应；

其中，所述通信配置单元(140)构造为检测所述多个通信接口中的通信接口与所述网络(111)的连接，当所述通信接口与所述网络(111)连接时，所述通信配置单元(140)构造为对所述通信接口进行配置以使所述通信测试装置(120)连接到所述网络(111)，以及构造为在所述通信测试装置(120)连接到所述网络(111)后通知与所述通信接口支持的通信协议类型相对应的通信协议单元；以及

其中，当所述通信协议单元接收到所述通知后，所述通信协议单元构造为检测通过所述通信接口的、该通信协议单元与所述处理单元(112)之间的通信状况。

2.根据权利要求1所述的用于分散控制系统(110)的通信测试装置(120)，其特征在于，所述多个通信协议类型包括以下中的一个或多个：

MODBUS RTU、MODBUS TCP、OPC UA CLIENT、OPC UA SERVER、IEC 60870、IEC 61850、以及特定于制造商的协议类型。

3.根据权利要求1所述的用于分散控制系统(110)的通信测试装置(120)，其特征在于，所述多个通信接口包括以下中的一个或多个：

有线现场通信接口、网络接口、电光转换接口、光电转换接口、交换机接口、OPC通信接口。

4.根据权利要求1所述的用于分散控制系统(110)的通信测试装置(120)，其特征在于，所述多个通信接口包括互为冗余的至少两个通信接口。

5.根据权利要求1所述的用于分散控制系统(110)的通信测试装置(120)，其特征在于，所述多个通信协议单元包括互为冗余的至少两个通信协议单元。

6.根据权利要求1所述的用于分散控制系统(110)的通信测试装置(120)，其特征在于，当所述通信协议单元接收到所述通知后，所述通信协议单元构造为检测通过所述通信接口的、该通信协议单元与所述处理单元之间的通信连接建立、通信传输、通信连接断开是否正常。

7.根据权利要求1所述的用于分散控制系统(110)的通信测试装置(120)，其特征在于，所述通信协议单元构造为检测通过所述通信接口的、该通信协议单元与所述处理单元之间的主从通信是否正常，其中，所述通信测试装置作为主设备并且所述分散控制系统作为从设备，或者所述通信测试装置作为从设备并且所述分散控制系统作为主设备。

8.根据权利要求1所述的用于分散控制系统(110)的通信测试装置(120)，其特征在于，还包括：

记录单元(160)，连接到所述多个通信接口或所述多个通信协议单元，所述记录单元(160)构造为抓取和记录所述通信协议单元与所述处理单元(112)之间的通信数据。

9.根据权利要求8所述的用于分散控制系统(110)的通信测试装置(120)，其特征在于，还包括：

诊断单元(170)，连接到所述记录单元(160)，当所述通信协议单元与所述处理单元(112)之间发生通信故障时，所述诊断单元(170)构造为从所述记录单元获取通信数据进行诊断分析。

10.根据权利要求1所述的用于分散控制系统(110)的通信测试装置(120)，其特征在于，所述通信测试装置(120)为便携式装置。

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