Modbus/tcp工業乙太網和設備網現場總線間的協議轉換方法和裝置的製作方法
2023-05-29 19:41:11 2
專利名稱：Modbus/tcp工業乙太網和設備網現場總線間的協議轉換方法和裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及到兩種工業通信網絡協議之間的轉換，特別是一種MODBUS/TCP工業乙太網和設備網現場總線間的協議轉換方法和裝置。
背景技術：
現場總線是應用在生產現場、在微機化測量控制設備之間實現雙向串行多節點數字通信的系統，也被稱為開放式、數位化、多點通信的底層控制網絡。現場總線協議標準多種多樣，國際電工委員會(IEC)於2000年公布通過了IEC61158現場總線標準，容納了8種互不兼容的控制層協議和三種設備級現場總線標準。現場總線具有實時性好、穩定性高等優點，但是普遍通信速率較低，如設備網現場總線的最高通信速率只能達到500Kbps。這在通常的工業控制場合還可以滿足應用的需要，但是要想進一步提高控制系統的性能，如傳輸視頻、音頻等多媒體數據時，就成為發展的瓶頸。而且，各種不同標準現場總線之間還存在著兼容性的問題。為此，人們考慮採用一種統一的標準來解決這些問題。
乙太網是商業領域裡普遍採用的區域網路，結合TCP/IP協議構成了網際網路的基礎，成為網絡應用中事實上的標準。其通信速率最低也可達到10Mbps，並且具有廣泛的應用基礎。因此，針對乙太網在實時控制中的應用一時成為了研究熱點，很多大公司和科研機構都對其表示出極大的興趣，紛紛推出了各自的工業乙太網協議。工業乙太網有其自身的優勢，但是用在底層設備中還存在著諸如實時性、本質安全性等問題，所以目前主要還是應用在企業信息管理層，而在底層還是採用現場總線網絡。這就存在著設備層和信息層的銜接問題。各個大公司為了維護自身利益，搶佔市場份額，都推出了與自身協議兼容的網絡架構。如美國Rockwell公司基於控制與信息協議(CIP)推出了設備網、Controlnet、Ethernet/IP的三層體系結構，法國施耐德公司推出「透明工廠」的概念，在底層採用MODBUS RTU、MODBUS PLUS等現場總線網絡，在信息層採用MODBUS/TCP工業乙太網，層次間基於相同的功能碼聯接。這些體系結構雖然實現了工業乙太網和現場總線間的互連，但是各個層次的通信網絡都是基於相同的協議標準。這種封閉的狀況給用戶帶來了很大的不便，在系統設計和系統改造時受到很大的限制。尤其是國內用戶在選用工業控制類產品和構建系統時往往盲目性很大，面對不同協議標準無所適從。若能實現不同協議標準的工業乙太網和現場總線網絡之間的轉換，既能滿足底層設備網絡實時性等要求，又能滿足信息層網絡高速率、大容量的需要，還可以解決不同協議標準的通信網絡的兼容性問題，是一個有益、可行的方案。為此，選用了在設備層網絡裡具有代表性的設備網現場總線和已得到廣泛應用的MODBUS/TCP工業乙太網進行協議轉換。
土橋利光在1998年3月5日提交的發明專利「現場設備和現場總線系統以及控制現場設備的方法」(申請號98107141)中給出了一種把模擬信號設備轉換到現場總線系統的設備。周祖德等人在2002年6月21日提交的發明專利「現場總線與串行接口設備間的協議轉換方法和裝置」(申請號02138703)中給出了一種實現串行接口設備與現場總線間的協議轉換方法和實現裝置。但在已公布的專利文獻中尚未有涉及到不同協議標準的工業乙太網和現場總線間協議轉換方法和裝置的內容。
發明內容
本發明的目的在於提供一種MODBUS/TCP工業乙太網和設備網現場總線間的協議轉換方法和裝置。
本發明涉及的設備網現場總線是在1994年由美國的Allen-Bradly公司開發的，它的物理層和數據鏈路層基於CAN總線規範，在應用層以對象模型描述節點。MODBUS/TCP工業乙太網協議是法國施耐德公司於1998年推出的。該協議是一種應用層協議，其物理層和數據鏈路層基於乙太網，應用層的定義與MODBUS協議家族的其它協議通用。設備網現場總線協議和MODBUS/TCP工業乙太網協議在物理層採用不同的規範，在數據鏈路層採用不同的介質訪問方式。在應用層上，設備網協議採用基於對象模型的描述，而MODBUS/TCP工業乙太網協議基於功能碼實現命令。為了實現兩種協議的轉換，協議轉換方法和裝置既要滿足兩種協議物理層和數據鏈路層的要求，又要能夠對各自的應用層定義分別作出解釋，這也是發明要解決的主要技術問題。
為了實現上述目的，本發明採用下述技術方案一種MODBUS/TCP工業乙太網和設備網現場總線間的協議轉換方法，由工業乙太網接口模塊實現MODBUS/TCP工業乙太網協議，由設備網主節點通訊適配器模塊實現設備網現場總線協議，其特徵在於由微處理器中的軟體建立統一的報文模型，實現MODBUS/TCP工業乙太網和設備網現場總線間的應用層協議轉換。
上述的統一的報文模型是微處理器從工業乙太網模塊接收的報文分為六種，以不同的報文標識符標識①設備網網絡配置報文包含報文標識、節點地址、廠商號、產品類型、產品代碼、通訊方式、在設備網主節點通訊適配器模塊雙埠存儲器輸入區中的映射區、在設備網主節點通訊適配器模塊雙埠存儲器輸出區中的映射區、結束標識符；②裝置運行參數報文包含報文標識、工業乙太網接口模塊雙埠存儲器輸入區的空間、工業乙太網接口模塊雙埠存儲器輸出區的空間、工業乙太網接口模塊初始化參數、設備網主節點通訊適配器模塊雙埠存儲器輸入區空間、設備網主節點通訊適配器模塊雙埠存儲器輸出區空間、設備網主節點通訊適配器模塊初始化參數、定時周期；③節點開/關報文包括報文標識、節點地址標誌區；④讀節點狀態報文包括報文標識、節點地址標誌區；⑤讀過程數據報文包括報文標識、節點地址標誌區；⑥寫過程數據報文包括報文標識、節點地址、數據內容、結束標識符。微處理器向工業乙太網接口模塊寫入兩類報文①從節點狀態上傳報文包括報文標識、節點狀態標誌區；②從節點過程數據上傳報文包括報文標識、節點地址、數據內容，結束標識符。
上述的協議轉換的步驟為(1)微處理器讀取電可擦除存儲器中運行參數，對協議轉換裝置初始化；(2)等待工業乙太網模塊產生中斷，微處理器獲得設備網網絡組網信息，對設備網網絡組網；(3)微處理器讀取設備網網絡中各個從節點工作狀態。
(4)等待中斷，微處理器判斷中斷類別，並分別處理(a)若是工業乙太網接口模塊產生中斷，根據報文標識符判斷報文類型，分別進行處理；(b)若是設備網主節點通訊適配器模塊產生中斷，讀取從節點過程數據並將該數據寫入工業乙太網接口模塊。
(c)若是定時中斷，讀取各從節點工作狀態並更新電可擦除存儲器中的節點工作狀態標識區。
(5)重複步驟(3)和(4)，循環運行。
上述的協議轉換裝置初始化步驟為微處理器從電可擦除存儲器中取出預置的轉換裝置運行參數，包括工業乙太網接口模塊間的雙埠存儲器輸入區和輸出區的大小，工業乙太網接口模塊的初始化參數，微處理器與設備網主節點通訊適配器模塊間的雙埠存儲器中輸入區和輸出區的大小，設備網主節點通訊適配器模塊初始化參數，定時器中斷的定時周期。然後微處理器根據獲得的運行參數分別進行參數設置。
上述對設備網網絡組網步驟為微處理器從工業乙太網接口模塊獲得設備網網絡配置信息，判斷是否全部幀都結束，如果沒有結束，將當前幀暫存入靜態存儲器中；如果全部幀結束，更新電可擦除存儲器，設置通訊適配器模塊工作於空閒狀態，然後向該模塊雙埠存儲器中的郵箱區寫入配置數據；配置結束後，恢復通訊適配器模塊為運行狀態，然後中斷返回。
上述的微處理器處理工業乙太網接口模塊產生中斷的步驟為微處理器讀工業乙太網接口模塊雙埠存儲器的輸出區，判斷報文標識，作如下處理(1)如果是設備網網絡配置報文，則按對設備網網絡配置組網步驟處理；(2)如果是更新協議轉換裝置運行參數報文，則首先更新電可擦除存儲器，然後軟復位協議轉換裝置，從電可擦除存儲器中讀出新的運行參數，對裝置進行初始化，結束後返回；(3)如果是節點開/關報文，則首先讀電可擦除存儲器，當節點狀態位與報文中的對應位相同時執行開/關動作；當節點狀態位與報文中的對應位不相同時不執行開/關動作；(4)如果是讀節點狀態報文，則微處理器讀電可擦除存儲器，取出各狀態標誌，然後寫入工業乙太網接口模塊的雙埠存儲器的輸入區，結束後返回；(5)如果是讀從節點過程數據報文，則首先從靜態存儲器中讀出該節點的過程數據，然後將從節點過程數據上傳報文寫入工業乙太網接口模塊中雙埠存儲器的輸入區，結束後返回；(6)如果是向從節點寫過程數據報文，則根據節點地址號確定該節點在主節點通訊適配器模塊輸入區中的映射區，然後向該映射區寫入過程數據。
上述的微處理器處理設備網主節點通訊適配器模塊產生中斷的步驟為微處理器讀設備網主節點通訊適配器模塊雙埠存儲器中的郵箱區，判斷是哪一個從節點的過程數據得到了更新，然後讀設備網主節點通訊適配器模塊雙埠存儲器中的輸出區內與該節點對應的映射區，將讀出的數據暫存入靜態存儲器的對應區域，並把從節點過程數據上傳報文寫入工業乙太網接口模塊雙埠存儲器的輸入區，結束後返回。
一種MODBUS/TCP工業乙太網和設備網現場總線間的協議轉換裝置，其特徵在於微處理器通過內部總線與工業乙太網接口模塊、設備網主節點通訊適配器模塊和靜態存儲器連接，微處理器通過串行外圍接口連接電可擦除存儲器。
上述的工業乙太網接口模塊通過乙太網接口連接乙太網，該模塊內雙埠存儲器分為三部分-輸入區、輸出區和郵箱區，經雙埠存儲器連接內部總線；設備網主節點通訊適配器模塊通過現場總線接口連接設備網現場總線，該模塊雙埠存儲器分為三部分-輸入區、輸出區和郵箱區，經雙埠存儲器連接內部總線。
上述的微處理器採用數位訊號處理器。
本發明與現有的技術相比，具有如下顯而易見的突出特點和顯著的進步(1)採用工業乙太網接口模塊，實現了MODBUS/TCP工業乙太網協議。
(2)採用設備網主節點通訊適配器模塊實現了設備網現場總線協議。
(3)在以上兩種模塊的支持下，實現了MODBUS/TCP工業乙太網和設備網現場總線之間物理層和數據鏈路層之間的轉換。
(4)建立了統一的報文模型，實現了基於不同協議標準的MODBUS/TCP工業乙太網和設備網現場總線間應用層協議的轉換。
本發明實現了基於不同協議標準的工業乙太網和現場總線之間的協議轉換，既滿足了設備層的要求，又實現了信息層和設備層的有機結合，提高了控制系統的靈活性和兼容性。
圖1是本發明實施例的協議轉換裝置結構示意圖。
圖2是本發明實施例的報文模型。
圖3是本發明實施例的主程序流程圖。
圖4是本發明實施例的裝置運行參數初始化子程序。
圖5是本發明實施例的設備網網絡配置子程序。
圖6是本發明實施例的外部中斷1處理子程序。
圖7是本發明實施例的外部中斷2處理子程序。
具體實施例方式
下面結合附圖對本發明的一個優選實施方式進行說明參見圖1，本實施例的MODBUS/TCP工業乙太網和設備網現場總線間的協議轉換方法是採用工業乙太網接口模塊20實現MODBUS/TCP工業乙太網協議，採用設備網主節點通訊適配器模塊12實現設備網現場總線協議，由微處理器7中的軟體建立統一的報文模型，實現MODBUS/TCP工業乙太網和設備網現場總線間的應用層協議轉換。
參見圖2，上述統一的報文模型是微處理器7(CPU)從工業乙太網接口模塊20接收的報文分為六種，以不同的報文標識(message ID)識別報文類型①設備網網絡配置報文中包含了針對各個從節點的配置信息。包括從節點的節點地址(MAC ID)、廠商號(vendor)、產品類型(product type)、產品代碼(productcode)、與主節點的通訊方式、在輸入區16和輸出區14中開闢映射區的大小等參數。每一幀報文針對一個從節點配置信息，在最後一幀報文的末尾加上報文結束標識符，以便於CPU判斷處理。
②裝置運行參數報文中包含了裝置初始化時需要的參數。包括CPU與工業乙太網接口模塊間的雙埠存儲器5中輸入區19和輸出區2的大小，對工業乙太網接口模塊的初始化參數；CPU與設備網通訊適配器模塊12間的雙埠存儲器17中輸入區16和輸出區14的大小，對設備網通訊適配器模塊初始化參數；定時器中斷的定時周期等參數。
③節點開/關報文用來通知CPU關閉某些節點或重新啟動某些節點，節點地址標誌區中有8個字節，共64位，當某一位是1時表示關閉該位對應節點。當某一位是0時表示重新啟動該位對應節點。
④讀節點狀態報文用來通知CPU上傳某個或某些從節點的運行狀態。節點地址標誌區中有8個字節，共64位，當某一位是1時表示需要讀取該位對應的節點狀態。
⑤讀過程數據報文用來通知CPU上傳某個或某些從節點的過程數據。節點地址標誌區中有8個字節，共64位，當某一位是1時表示需要讀取該位對應節點的過程數據。
⑥寫過程數據報文用來通知CPU向某個從節點寫入過程數據。節點地址標識要寫入的從節點的地址，然後是要寫入的數據，最後是表示數據結束的標識符。
CPU向工業乙太網接口模塊可寫入兩類報文①從節點狀態上傳報文用來上傳各個從節點的工作狀態，節點狀態標誌區中有8個字節，共64位，當某一位是0時表示該位對應的節點狀態正常，當某一位是1時表示該位對應的節點狀態異常。
②從節點過程數據上傳報文用來上傳某個從節點的過程數據，節點地址標識從節點的地址，然後是要上傳的數據，最後是表示數據結束的標識符。
參見圖3和圖1，上述的協議轉換步驟是①微處理器7(CPU)首先從電可擦除存儲器9中讀出協議轉換裝置的運行參數，對裝置21進行初始化。②然後等待由工業乙太網接口模塊20引起的中斷，以獲得對設備網網絡的組網信息，根據獲得的信息對設備網網絡組網。③網絡配置結束後，CPU讀取各從節點的工作狀態並存入電可擦除存儲器9，然後進入正常運行狀態。④等待中斷產生，由工業乙太網接口模塊20引起的外部中斷調用外部中斷1處理子程序進行處理，由設備網通訊適配器模塊12引起的外部中斷調用外部中斷2處理子程序進行處理，由定時器引起的中斷調用定時中斷處理子程序進行處理。⑤處理結束後返回循環工作狀態。
參見圖4和圖1，上述的裝置21初始化步驟是CPU首先從電可擦除存儲器9中取出預置的裝置運行參數，包括CPU與工業乙太網接口模塊20間的雙埠存儲器5中輸入區19和輸出區2的大小，對工業乙太網接口模塊20的初始化參數；CPU與設備網通訊適配器模塊12間的雙埠存儲器17中輸入區16和輸出區14的大小，對設備網通訊適配器模塊12初始化參數；定時器中斷的定時周期等參數，然後CPU根據獲得的運行參數分別進行參數設置。
參見圖5和圖1，上述的對設備網網絡組網步驟是CPU從工業乙太網接口模塊20獲得設備網網絡配置信息，判斷是否全部幀都結束。如果沒有結束，將當前幀暫存入靜態存儲器6中。如果全部幀結束，更新電可擦除存儲器9，設置通訊適配器模塊12工作於空閒(idle)狀態，然後向雙埠存儲器17中的郵箱區10寫入配置數據。配置結束後恢復通訊適配器模塊12為運行(run)狀態，然後中斷返回。
參見圖6和圖1，上述的CPU處理工業乙太網接口模塊20產生中斷的步驟是CPU讀雙埠存儲器5的輸出區2，判斷報文標識。
①如果是設備網網絡配置報文，依據圖5所示流程處理。
②如果是更新裝置運行參數報文，首先更新電可擦除存儲器9，然後軟復位協議轉換裝置21，從電可擦除存儲器9中讀出新的運行參數，對裝置21重新進行初始化，結束後返回。
③如果是節點開/關報文，首先讀電可擦除存儲器9，當節點狀態位與報文中的對應位相同時執行開/關動作；當節點狀態位與報文中的對應位不相同時不執行開/關動作。
④如果是讀節點狀態報文，CPU讀電可擦除存儲器9取出各狀態標誌，然後寫入雙埠存儲器5的輸入區19，結束後返回。
⑤如果是讀從節點過程數據報文，首先從靜態存儲器6中讀出該節點的過程數據，然後將從節點過程數據上傳報文寫入雙埠存儲器5的輸入區19，結束後返回。
⑥如果是向從節點寫過程數據報文，根據節點地址號確定該節點在輸入區16中的映射區，然後向該映射區寫入過程數據。
參見圖7和圖1，上述的CPU處理設備網主節點通訊適配器模塊12產生中斷的步驟是CPU讀雙埠存儲器17的郵箱區10判斷是哪一個從節點的過程數據得到了更新，然後讀雙埠存儲器17的輸出區14內與該節點對應的映射區，將讀出的數據暫存入靜態存儲器6的對應區域，並把從節點過程數據上傳報文寫入雙埠存儲器5的輸入區19，結束後返回。
參見圖1，本實施例的MODBUS/TCP工業乙太網和設備網現場總線間的協議轉換裝置21是微處理器7通過內部總線18與工業乙太網接口模塊20、設備網主節點通訊適配器模塊12和靜態存儲器6連接，微處理器7通過串行外圍接口8連接-個電可擦除存儲器9。
上述的工業乙太網接口模塊20通過乙太網接口1連接乙太網22，雙埠存儲器5分為三部分一輸入區19、輸出區2和郵箱區4，經雙埠存儲器5連接內部總線18；設備網主節點通訊適配器模塊12通過現場總線接口13連接設備網現場總線11，雙埠存儲器17分為三部分一輸入區16、輸出區14和郵箱區10，經雙埠存儲器17連接內部總線18。
參見圖1，下面對協議轉換裝置21的各組成器件進行介紹(1)採用TI公司生產的TMS320F206數位訊號處理器作為微處理器7，內部帶有程序存儲區和數據存儲區。
(2)採用瑞典HMS公司生產的Anybus-s Ethernet工業乙太網接口模塊20實現MODBUS/TCP協議功能。該模塊提供標準乙太網接口1，協議轉換裝置可通過該接口與乙太網22連接。模塊內部的工業乙太網協議處理單元3可實現MODBUS/TCP工業乙太網協議。模塊提供了雙埠存儲器5與CPU接口，雙埠存儲器被分成輸入區19、輸出區2和郵箱區4，CPU可通過輸入區19向接口模塊寫入各個從節點的運行狀態和過程數據，可通過輸出區2獲得乙太網信息層發送的各類型報文，可通過郵箱區4設置接口模塊運行參數，讀取其運行狀態。
(3)採用瑞典HMS公司生產的Anybus-m設備網Master/scanner通訊適配器模塊12作為設備網主節點。該模塊提供標準設備網現場總線接口13，協議轉換裝置可通過該接口與設備網現場總線11連接。模塊內部的設備網協議處理單元15可實現設備網協議。模塊提供了雙埠存儲器17與CPU接口，雙埠存儲器17被分成輸入區16、輸出區14和郵箱區10，在輸入區16和輸出區14中可建立與各個從節點對應的映射區，CPU可通過輸入區16向各個從節點寫入過程輸出數據，可通過輸出區14獲得各從節點的過程輸入數據，可通過郵箱區10設置通訊適配器模塊的運行參數，對設備網網絡進行組網配置，讀取各個從節點的運行狀態。
(4)採用帶有看門狗功能的電可擦除存儲器9(EEPROM)存儲掉電保護數據，CPU與電可擦除存儲器之間通過串行外圍接口8連接。
(5)採用靜態存儲器6(RAM)作為數據存儲器存儲從節點的過程數據。 CPU、工業乙太網接口模塊、設備網通訊適配器模塊、靜態存儲器之間通過協議轉換裝置的內部總線17連接，內部總線由數據、地址、控制線構成。
權利要求
1.一種MODBUS/TCP工業乙太網和設備網現場總線間的協議轉換方法，由工業乙太網接口模塊實現MODBUS/TCP工業乙太網協議，由設備網主節點通訊適配器模塊實現設備網現場總線協議，其特徵在於由微處理器中的軟體建立統一的報文模型，實現MODBUS/TCP工業乙太網和設備網現場總線間的應用層協議轉換。
2.根據權利要求1所述的MODBUS/TCP工業乙太網和設備網現場總線間的協議轉換方法，其特徵在於統一的報文模型是微處理器從工業乙太網模塊接收的報文分為六種，以不同的報文標識符標識①設備網網絡配置報文包含報文標識、節點地址、廠商號、產品類型、產品代碼、通訊方式、在設備網主節點通訊適配器模塊雙埠存儲器輸入區中的映射區、在設備網主節點通訊適配器模塊雙埠存儲器輸出區中的映射區、結束標識符；②裝置運行參數報文包含報文標識、工業乙太網接口模塊雙埠存儲器輸入區的空間、工業乙太網接口模塊雙埠存儲器輸出區的空間、工業乙太網接口模塊初始化參數、設備網主節點通訊適配器模塊雙埠存儲器輸入區空間、設備網主節點通訊適配器模塊雙埠存儲器輸出區空間、設備網主節點通訊適配器模塊初始化參數、定時周期；③節點開/關報文包括報文標識、節點地址標誌區；④讀節點狀態報文包括報文標識、節點地址標誌區；⑤讀過程數據報文包括報文標識、節點地址標誌區；⑥寫過程數據報文包括報文標識、節點地址、數據內容、結束標識符。微處理器向工業乙太網接口模塊寫入兩類報文；①從節點狀態上傳報文包括報文標識、節點狀態標誌區；②從節點過程數據上傳報文包括報文標識、節點地址、數據內容、結束標識符。
3.根據權利要求1所述的MODBUS/TCP工業乙太網和設備網現場總線間的協議轉換方法，其特徵在於協議轉換的步驟為(1)微處理器讀取電可擦除存儲器中運行參數，對協議轉換裝置初始化；(2)等待工業乙太網模塊產生中斷，微處理器獲得設備網網絡組網信息，對設備網網絡組網；(3)微處理器讀取設備網網絡中各個從節點工作狀態；(4)等待中斷，微處理器判斷中斷類別，並分別處理(a)若是工業乙太網接口模塊產生中斷，根據報文標識符判斷報文類型，分別進行處理；(b)若是設備網主節點通訊適配器模塊產生中斷，讀取從節點過程數據並將該數據寫入工業乙太網接口模塊；(c)若是定時中斷，讀取各從節點工作狀態並更新電可擦除存儲器中的節點工作狀態標識區；(5)重複步驟(3)和(4)，循環運行。
4.根據權利要求3所述的MODBUS/TCP工業乙太網和設備網現場總線間的協議轉換方法，其特徵在於協議轉換裝置的轉換步驟為微處理器從電可擦除存儲器中取出預置的轉換裝置運行參數，包括工業乙太網接口模塊間的雙埠存儲器輸入區和輸出區的大小，工業乙太網接口模塊的初始化參數，設備網主節點通訊適配器模塊的雙埠存儲器中輸入區和輸出區的大小，設備網主節點通訊適配器模塊初始化參數，定時器中斷的定時周期，然後微處理器根據獲得的運行參數分別進行參數設置。
5.根據權利要求3所述的MODBUS/TCP工業乙太網和設備網現場總線間的協議轉換方法，其特徵在於對設備網網絡組網步驟為微處理器從工業乙太網接口模塊獲得設備網網絡配置信息，判斷是否全部幀都結束，如果沒有結束，將當前幀暫存入靜態存儲器中；如果全部幀結束，更新電可擦除存儲器，設置通訊適配器模塊工作於空閒狀態，然後向該模塊雙埠存儲器中的郵箱區寫入配置數據；配置結束後，恢復通訊適配器模塊為運行狀態，然後中斷返回。
6.根據權利要求3所述的MODBUS/TCP工業乙太網和設備網現場總線間的協議轉換方法，其特徵在於微處理器處理工業乙太網接口模塊產生中斷的步驟為微處理器讀工業乙太網接口模塊雙埠存儲器的輸出區，判斷報文標識，作如下處理(1)如果是設備網網絡配置報文，則按對設備網網絡配置組網步驟處理；(2)如果是更新協議轉換裝置運行參數報文，則首先更新電可擦除存儲器，然後軟復位協議轉換裝置，從電可擦除存儲器中讀出新的運行參數，對裝置進行初始化，結束後返回；(3)如果是節點開/關報文，則首先讀電可擦除存儲器，當節點狀態位與報文中的對應位相同時執行開/關動作；當節點狀態位與報文中的對應位不相同時不執行開/關動作；(4)如果是讀節點狀態報文，則微處理器讀電可擦除存儲器，取出各狀態標誌，然後寫入工業乙太網接口模塊的雙埠存儲器的輸入區，結束後返回；(5)如果是讀從節點過程數據報文，則首先從靜態存儲器中讀出該節點的過程數據，然後將從節點過程數據上傳報文寫入工業乙太網接口模塊中雙埠存儲器的輸入區，結束後返回；(6)如果是向從節點寫過程數據報文，則根據節點地址號確定該節點在主節點通訊適配器模塊輸入區中的映射區，然後向該映射區寫入過程數據。
7.根據權利要求3所述的MODBUS/TCP工業乙太網和設備網現場總線間的協議轉換方法，其特徵在於微處理器處理設備網主節點通訊適配器模塊產生中斷的步驟為微處理器讀設備網主節點通訊適配器模塊雙埠存儲器中的郵箱區，判斷是哪一個從節點的過程數據得到了更新，然後讀設備網主節點通訊適配器模塊雙埠存儲器中的輸出區內與該節點對應的映射區，將讀出的數據暫存入靜態存儲器的對應區域，並把從節點過程數據上傳報文寫入工業乙太網接口模塊雙埠存儲器的輸入區，結束後返回。
8.一種根據權利要求1所述的MODBUS/TCP工業乙太網和設備網現場總線間的協議轉換方法用協議轉換裝置，其特徵在於微處理器(7)通過內部總線與工業乙太網接口模塊(20)、設備網主節點通訊適配器模塊(12)和靜態存儲器(6)連接，微處理器(7)通過串行外圍接口(8)連接電可擦除存儲器(9)。
9.根據權利要求8所述的MODBUS/TCP工業乙太網和設備網現場總線間的協議轉換方法用協議轉換裝置，其特徵在於工業乙太網接口模塊(20)通過乙太網接口(1)連接乙太網(22)，雙埠存儲器(5)分為三部分-輸入區(19)、輸出區(2)和郵箱區(4)，經雙埠存儲器(5)連接內部總線(18)；設備網主節點通訊適配器模塊(12)通過現場總線接口(13)連接設備網現場總線(11)，雙埠存儲器(17)分為三部分-輸入區(16)、輸出區(14)和郵箱區(10)，經雙埠存儲器(17)連接內部總線(18)。
10.根據權利要求8所述的MODBUS/TCP工業乙太網和設備網現場總線間的協議轉換方法用協議轉換裝置，其特徵在於微處理器(7)採用數位訊號處理器(DSP)。
全文摘要
本發明涉及一種MODBUS/TCP工業乙太網和設備網現場總線間的協議轉換方法和裝置。其協議轉換方法是由工業乙太網接口模塊實現MODBUS/TCP工業乙太網協議，由設備網主節點通訊適配器模塊實現設備網現場總線協議，由微處理器中的軟體建立統一的報文模型，實現MODBUS/TCP工業乙太網和設備網現場總線間的應用層協議轉換。其協議轉換裝置是微處理器通過內部總線與工業乙太網接口模塊、設備網主節點通訊適配器模塊和靜態存儲器連接，微處理器通過串行外圍接口連接一個電可擦除存儲器。本發明解決了基於不同協議標準的工業乙太網和現場總線網絡之間的轉換，既能滿足底層設備網絡實時性等要求，又能滿足信息層網絡高速率、大容量的需要。
文檔編號H04L12/24GK1482782SQ0312941
公開日2004年3月17日 申請日期2003年6月20日 優先權日2003年6月20日
發明者費敏銳, 陳維剛, 邊寧寧 申請人:上海大學