WO2019041242A1 - 一种可组态的通讯网关及基于该通讯网关的通信方法 - Google Patents

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郑松
刘朝儒
何俊欣
宋怡霖
张望
曾其鋆
林旭
王亮亮
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爱普（福建）科技有限公司
郑松
刘朝儒
何俊欣
宋怡霖
张望
曾其鋆
林旭
王亮亮
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Abstract

本发明提供一种可组态的通讯网关及其于该通讯网关的通信方法，所述通讯网关包括通讯驱动模块、通讯驱动激活元件、至少一输出支路和至少一输入支路；输出支路包括依次连接的数据读取元件、数据抽取元件、数据输出元件；输入支路包括依次连接的数据写入元件、数据存入元件以及数据输入元件；通讯驱动模块分别连接通讯驱动激活元件、数据读取元件以及数据写入元件；其中连接均为组态方式的连接，且通讯驱动模块中存储了通讯对象硬件设备的通讯驱动程序。本发明用于实现各类不同通讯协议间硬件设备的互联互通，使得计算机、PCL、控制器等具有通讯功能的设备与硬件设备之间的数据传输变得更为简单，提高物联网产品间信息交互的效率。

Description

一种可组态的通讯网关及基于该通讯网关的通信方法 技术领域
本发明涉及一种可组态的通讯网关及其通信方法，属于工业自动化控制技术领域。
背景技术
随着信息科学技术快速发展，传感器技术及物联网技术也得到了飞速的进步。在现在设备联控、智能工厂的要求下，PLC、上位计算机、传感器和其他智能设备之间的信息交互变得尤为重要。当今各国都尝试建设自己的物联网，通过各种信息传感设备，实时采集任何需要监控、连接、互动的物体或过程等各种需要的信息，与互联网结合形成的一个巨大网络。其目的是实现物与物、物与人，所有的物品与网络的连接，方便识别、管理和控制。
然而，当前不同厂商所生产的信息传感设备所采用的通讯协议通常是不相同的，通讯协议种类的繁多，也导致了通讯驱动的多样化。同时绝大多数的通讯驱动都是处于黑盒状态，用户针对单个硬件设备重新开发通讯驱动存在较大难度，工作量繁重。这就为用户同时采集多个异构设备间的数据信息带来极大不便，为物联网的推广造成了巨大阻力。
基于现有技术的不足，提供一种能同时实现对异构设备进行通讯的方法，以轻松实现产品信息互通，信息传递不再受限。通过以通讯网关为通讯桥梁，实现不同通讯协议的异构设备间的互联，促进物联网的发展。
发明内容
本发明基于现有技术的不足，提供一种可组态的通讯网关及基于该通讯网关的通信方法，用于实现各类不同通讯协议间硬件设备的互联互通，使得计算机与硬件设备之间的数据传输变得更为简单，提高物联网产品间信息交互的效率。
本发明的可组态的通讯网关是这样实现的：一种可组态的通讯网关，包 括通讯驱动模块、通讯驱动激活元件、至少一输出支路和至少一输入支路；
所述输出支路包括依次连接的数据读取元件、数据抽取元件、数据输出元件；
所述输入支路包括依次连接的数据写入元件、数据存入元件以及数据输入元件；
所述通讯驱动模块分别连接所述通讯驱动激活元件、所述数据读取元件以及所述数据写入元件；
其中所述连接均为组态方式的连接，从而可根据实际需要快速进行参数配置和属性更改，数据处理灵活多变，且所述通讯驱动模块中存储了通讯对象硬件设备的通讯驱动程序；
所述通讯驱动激活元件用于激活所述通讯驱动模块，使其运行通讯驱动程序；
所述数据读取元件用于存储由通讯驱动所采集的数据信息；并通过配置节点号和内存区来实现与硬件设备对应内存区间的数据通讯；
所述数据抽取元件用于定义所抽取数据在数据读取元件的数据存储空间中所处的位置，并根据该位置抽取所需的数据；
所述数据输出元件用于将所抽取的数据输出，供功能对象使用；
所述数据输入元件用于将数据输入，并传输给数据存入元件；
所述数据存入元件根据配置好的路径，将数据传输至对应的数据区，并通过数据写入元件将数据传输至所述通讯驱动模块中。
本发明中，通讯驱动激活元件、数据读取元件、数据抽取元件、数据输出元件、数据写入元件、数据存入元件以及数据输入元件等各种元件是指用一种直观简单的图形化组态方法，通过将各种算法策略封装的控制组态元件，使用中只需要按照一定的规律去进行不同排列、组合，就能够实现不同功能。
进一步的，多个所述输出支路共用一个所述数据读取元件；和/或多个所述输入支路共用一个所述数据写入元件。此外，所述数据读取元件和所述数据写入元件还可以为同一个数据读写元件。
进一步的，所述通讯对象为PLC、控制器、传感器等具有通讯功能的设备；所述功能对象为计算机(IT计算机、信息管理计算机等)、服务器或云平台等，此外，所述通讯对象可以有二个以上，并通过一接口模块连接到所述通讯驱动模块。所述通讯驱动程序是通过对不同通讯对象硬件设备的通讯协议中的报文信息进行解析，并进行逆向编写得到的。
进一步的，所述通信驱动程序哪些需要激活是通过通信驱动激活逻辑采用手动配置或自动检测两种方式来选择，并发送至所述通信驱动激活元件；所述通信驱动激活逻辑是由多个功能元件通过组态的方式建立的。
本发明的基于上述可组态的通讯网关的通信方法是这样实现的：包括数据输出过程和/或数据输入过程；
所述数据输出过程包括：
(6)所述通讯驱动激活元件发出激活指令至通讯驱动模块中，使所述通讯驱动模块自动运行通讯驱动程序；
(7)所述通讯驱动模块从通讯对象中读取数据信息，并发送给所述数据读取元件中；
(8)所述数据读取元件通过配置节点号和内存区进行定义与所述通讯对象对应的内存区间，并将接收到的数据信息存储在该内存区间内，将位于该内存区间的数据读信息取出来并发送给所述数据抽取元件；
(9)所述数据抽取元件定义所要抽取的数据信息在数据读取元件的数据存储空间中所处的位置，并根据该位置，将数据信息提取出来发送给所述数据输出元件；
(10)所述数据输出元件将被提取出来的数据信息传输至功能对象使用；
所述数据输入过程包括：
(a)所述数据输入元件将功能对象的数据输入到所述数据存入元件；
(b)所述数据存入元件能根据配置好的路径，将数据传输至对应的数据区，并将数据传送给所述数据写入元件；
(c)所述数据写入元件通过配置节点号和内存区进行定义与所述通讯对象对应的内存区间，并将接收到的数据信息存储在该内存区间内，将位于该内存区间的数据读信息取出来并发送给所述通讯驱动模块；
(d)所述通讯驱动激活元件发出激活指令至通讯驱动模块中，使所述通讯驱动模块自动运行通讯驱动程序；
(f)最后由所述通讯驱动模块将数据传送到通讯对象中。
本发明具有如下优点：
1、本发明的通讯网关，其通讯配置过程采用组态过程，简单易学，用户无需具有编程知识就能进行，同时实现了通讯过程的可视化管理，数据传输过程清晰可见。
2、本发明还能同时利用多个通讯协议的接口模块实现对不同硬件设备的同时通讯，有利于用户实现物联网式的分散采集数据，实现大数据式的集中管理。
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为本发明通讯网关的结构示意图。
图2为本发明通讯网关一使用状态的结构示意图。
图3为本发明方法中数据输出的流程图。
图4为本发明方法中数据输入的流程图。
图5为本发明通讯网关一实施例的结构示意图。
具体实施方式
本发明所提供的通讯网关是利用组态元件的方式激活通讯驱动，从而实现与通信对象间的数据传输，能够将PLC、控制器、传感器数据传输至计算机(IT计算机、信息管理计算机等)、服务器或云平台中。配置过程采用组态过程，无需编程，利用白盒化的方式进行数据传输，实现通讯过程的可视化管理，便于用户实时监控硬件设备的运行情况。
请参阅图1所示，本发明的通讯网关包括通讯驱动模块100、通讯驱动 激活元件200、至少一输出支路300和至少一输入支路400；
所述输出支路300包括依次连接的数据读取元件301、数据抽取元件302、数据输出元件303；
所述输入支路400包括依次连接的数据写入元件401、数据存入元件402以及数据输入元件403；
所述通讯驱动模块100分别连接所述通讯驱动激活元件200、所述数据读取元件301以及所述数据写入元件401；
其中所述连接均为组态方式的连接，且
所述通讯驱动模块100中存储了通讯对象硬件设备的通讯驱动程序；其中，通讯驱动激活逻辑可通过手动配置或自动检测两种方式来选择需激活的通讯驱动类型，并发送至通讯驱动激活元件200；
所述通讯驱动激活元件200用于激活所述通讯驱动模块，使其运行通讯驱动程序；所述通讯驱动激活元件是根据所接收到的通讯驱动类型，激活所述通讯驱动模块，使其运行所述通讯驱动类型对应的通讯驱动程序；
所述数据读取元件301用于存储由通讯驱动所采集的数据信息；并通过配置节点号和内存区来实现与硬件设备对应内存区间的数据通讯；
所述数据抽取元件302用于定义所抽取数据在数据读取元件401的数据存储空间中所处的位置，并根据该位置抽取所需的数据；
所述数据输出元件303用于将所抽取的数据输出，供功能对象使用；
所述数据输入元件403用于将数据输入，并传输给数据存入元件402；
所述数据存入元件402根据配置好的路径，将数据传输至对应的数据区，并通过数据写入元件将数据传输至所述通讯驱动模块100中。
在本发明具体的实施中，多个输出支路300可以共用一个所述数据读取元件301；多个输入支路300也可以共用一个所述数据写入元件401。此外，所述数据读取元件301和所述数据写入元件401还可以为同一个数据读写元件。
所述通讯对象为PLC或传感器；所述功能对象为上位机、服务器或云平台。此外，如图2所示，所述通讯对象可以有二个以上，并通过一接口模 块连接到所述通讯驱动模块。
所述通讯驱动程序是通过对不同通讯对象硬件设备的通讯协议中的报文信息进行解析，并进行逆向编写得到的。所述通信驱动程序哪些需要激活是通过通信驱动激活逻辑采用手动配置或自动检测两种方式来选择，并发送至所述通信驱动激活元件；所述通信驱动激活逻辑是由多个功能元件通过组态的方式建立的。
基于本发明的上述通讯网关，本发明通信方法包括数据输出过程和/或数据输入过程；
如图3所示，所述数据输出过程包括：
(11)所述通讯驱动激活元件200发出激活指令至通讯驱动模块100中，使所述通讯驱动模块100自动运行通讯驱动程序；
(12)所述通讯驱动模块100从通讯对象中读取数据信息，并发送给所述数据读取元件301中；
(13)所述数据读取元件301通过配置节点号和内存区进行定义与所述通讯对象对应的内存区间，并将接收到的数据信息存储在该内存区间内，将位于该内存区间的数据读信息取出来并发送给所述数据抽取元件302；
(14)所述数据抽取元件302定义所要抽取的数据信息在数据读取元件的数据存储空间中所处的位置，并根据该位置，将数据信息提取出来发送给所述数据输出元件303；
(15)所述数据输出元件303将被提取出来的数据信息传输至功能对象使用；
如图4所示，所述数据输入过程包括：
(a)所述数据输入元件403将功能对象的数据输入到所述数据存入元件402；
(b)所述数据存入元件402能根据配置好的路径，将数据传输至对应的数据区，并将数据传送给所述数据写入元件401；
(c)所述数据写入元件401通过配置节点号和内存区进行定义与所述 通讯对象对应的内存区间，并将接收到的数据信息存储在该内存区间内，将位于该内存区间的数据读信息取出来并发送给所述通讯驱动模块100；
(d)所述通讯驱动激活元件200发出激活指令至通讯驱动模块100中，使所述通讯驱动模块100自动运行通讯驱动程序；
(f)最后由所述通讯驱动模块100将数据传送到通讯对象中。
通讯对象现以一欧姆龙(图中表示为OMRON)的PLC为例，所述数据输出过程如图5所示，
1)首先通讯驱动激活逻辑检测出通讯对象为OMRON的PLC并将该信息发送至通讯驱动激活元件；
2)通讯驱动激活元件AO 001发出激活指令至OMRON驱动模块中，使OMRON通讯驱动程序处于运行状态，从OMRON的PLC中读取数据信息；
3)数据读取元件AI 001根据所定义的读取数据的内存区间，将位于该内存区间的数据读取出来；
4)数据抽取元件则根据所定义抽取数据的位置，将位于相应位置的数据提取出来；
5)数据输出元件将被提取出来的数据传输至功能对象1提取使用；
6)数据读取元件AI 002所读取的数据将被功能对象2提取使用；
7)数据读取元件AI 003所读取的数据将被功能对象3提取使用；
8)数据读取元件AI 00n所读取的数据将被功能对象n提取使用。
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 (8)

  1. 一种可组态的通讯网关，其特征在于：包括通讯驱动模块、通讯驱动激活元件、至少一输出支路和至少一输入支路；
    所述输出支路包括依次连接的数据读取元件、数据抽取元件、数据输出元件；
    所述输入支路包括依次连接的数据写入元件、数据存入元件以及数据输入元件；
    所述通讯驱动模块分别连接所述通讯驱动激活元件、所述数据读取元件以及所述数据写入元件；
    其中所述连接均为组态方式的连接，且
    所述通讯驱动模块中存储了通讯对象硬件设备的通讯驱动程序；
    所述通讯驱动激活元件用于激活所述通讯驱动模块，使其运行通讯驱动程序；
    所述数据读取元件用于存储由通讯驱动所采集的数据信息；并通过配置节点号和内存区来实现与硬件设备对应内存区间的数据通讯；
    所述数据抽取元件用于定义所抽取数据在数据读取元件的数据存储空间中所处的位置，并根据该位置抽取所需的数据；
    所述数据输出元件用于将所抽取的数据输出，供功能对象使用；
    所述数据输入元件用于将数据输入，并传输给数据存入元件；
    所述数据存入元件根据配置好的路径，将数据传输至对应的数据区，并通过数据写入元件将数据传输至所述通讯驱动模块中。
  2. 根据权利要求1所述的一种可组态的通讯网关，其特征在于：
    多个所述输出支路共用一个所述数据读取元件；和/或
    多个所述输入支路共用一个所述数据写入元件。
  3. 根据权利要求1或2所述的一种可组态的通讯网关，其特征在于：所述数据读取元件和所述数据写入元件为同一个数据读写元件。
  4. 根据权利要求1所述的一种可组态的通讯网关，其特征在于：所述 通讯对象为具有通讯功能的设备，包括PLC、控制器以及传感器；所述功能对象为计算机、服务器或云平台。
  5. 根据权利要求1所述的一种可组态的通讯网关，其特征在于：所述通讯对象有二个以上，并通过一接口模块连接到所述通讯驱动模块。
  6. 根据权利要求1所述的一种可组态的通讯网关，其特征在于：所述通讯驱动程序是通过对不同通讯对象硬件设备的通讯协议中的报文信息进行解析，并进行逆向编写得到的。
  7. 根据权利要求1所述的一种可组态的通讯网关，其特征在于：所述通信驱动程序哪些需要激活是通过通信驱动激活逻辑采用手动配置或自动检测两种方式来选择，并发送至所述通信驱动激活元件；所述通信驱动激活逻辑是由多个功能元件通过组态的方式建立的。
  8. 一种基于如权利要求1至7任一项的可组态的通讯网关的通信方法，其特征在于：包括数据输出过程和/或数据输入过程；
    所述数据输出过程包括：
    (1)所述通讯驱动激活元件发出激活指令至通讯驱动模块中，使所述通讯驱动模块自动运行通讯驱动程序；
    (2)所述通讯驱动模块从通讯对象中读取数据信息，并发送给所述数据读取元件中；
    (3)所述数据读取元件通过配置节点号和内存区进行定义与所述通讯对象对应的内存区间，并将接收到的数据信息存储在该内存区间内，将位于该内存区间的数据读信息取出来并发送给所述数据抽取元件；
    (4)所述数据抽取元件定义所要抽取的数据信息在数据读取元件的数据存储空间中所处的位置，并根据该位置，将数据信息提取出来发送给所述数据输出元件；
    (5)所述数据输出元件将被提取出来的数据信息传输至功能对象使用；
    所述数据输入过程包括：
    (a)所述数据输入元件将功能对象的数据输入到所述数据存入元件；
    (b)所述数据存入元件能根据配置好的路径，将数据传输至对应的数据区，并将数据传送给所述数据写入元件；
    (c)所述数据写入元件通过配置节点号和内存区进行定义与所述通讯对象对应的内存区间，并将接收到的数据信息存储在该内存区间内，将位于该内存区间的数据读信息取出来并发送给所述通讯驱动模块；
    (d)所述通讯驱动激活元件发出激活指令至通讯驱动模块中，使所述通讯驱动模块自动运行通讯驱动程序；
    (f)最后由所述通讯驱动模块将数据传送到通讯对象中。
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