[发明专利]网关协议、网关设备及电气设备控制系统

说明书

技术领域

本发明涉及电气设备控制技术领域，特别涉及一种网关协议、网关设备及电气设备控制系统。

背景技术

在电气设备控制系统中，为减少系统接线并提高系统的可靠性，通常采用设备网(DeviceNet)连接系统中的各设备节点。图1为一种电气设备控制系统的网络拓扑结构的示意图，如图1所示，网络拓扑结构包括：上位机、设备网集线器(DeviceNet Hub)、设备网设备和串口设备，上位机作为设备网的主站节点，其余设备作为设备网的从站节点。在实际使用过程中，由于部分设备不含设备网接口，例如：串口设备，因此为了方便这些不含设备网接口的设备能够连接到设备网中，需要在不含设备网接口的设备与设备网之间添加网关设备，通过该网关设备完成网关协议的转换。其中，网关设备可以为可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller，简称：PLC)或者嵌入式设备。

为了保证设备网和串口设备之间能够进行正常的协议转换，需要制定网关协议以保证协议转换的正确。图2为RS232协议和设备网协议转换的示意图，如图2所示，当上位机有数据需要发送给串口设备时，上位机先向网关设备发送设备网输出报文，该设备网输出报文包括ID字段、数据长度字段、串口输出数据字段和结束符字段。其中ID字段为报文流水号，数据长度字段用于表示实际输出数据的长度，串口输出数据字段为输出给串口设备的实际输出数据，结束符字段为数据结束的标志。网关设备在接收到设备网输出报文后，将ID字段、数据长度字段和结束符字段去除得到RS232输出数据，并将RS2323输出数据通过RS232网络发送到串口设备，其中，该RS232输出数据包括串口输出数据字段。串口设备在返回应答数据时，通过RS232网络将RS232输入数据发送到网关设备，该RS232输入数据包括串口输入数据字段。网关设备在接收到RS232输入数据之后，在串口输入数据字段的头部加上ID字段和数据长度字段以及在串口输入数据字段的尾部加上结束符字段得到设备网输入报文，并通过设备网将设备网输入报文发送给上位机，其中，串口输入数据字段为输入给上位机的实际输入数据。

图3为图2中RS232协议和设备网协议转换的一种实例的示意图，如图3所示，上位机通过设备网向网关设备发送设备网输出报文①，设备网输出报文的ID字段为03、数据长度字段为06、串口输出数据字段为53434F313030以及结束符字段为FF。网关设备在接收到设备网输出报文后，将设备网输出报文的ID字段、数据长度字段和结束符字段去除得到RS232输出数据②，并将RS232输出数据②发送给串口设备，其中，该RS232输出数据包括串口输出数据字段，串口输出数据字段为53434F313030。串口设备在接收到RS232输出数据②后通过RS232将RS232输入数据③发送给网关设备，其中，RS232输入数据③包括串口输入数据字段，该串口输入数据字段为53434F。网关设备在接收到RS232输入数据③后，在RS232输入数据③中的串口输入数据字段头部加上ID字段03和数据长度字段03以及在串口输入数据的尾部加上结束符字段FF得到设备网输入报文④，并通过设备网将设备网输入报文④发送给上位机，其中，设备网输入报文④为030353434FFF。上位机在接收到串口设备的回复后，将ID字段更新为04，并发送下一个设备网输出报文⑤，该设备网输出报文⑤为0406534354323030FF。其中，串口输出数据字段中的53434F为输出指令字段以及313030为输出数据字段，串口输入数据字段中的53434F为输入指令字段。

串口输入数据字段和串口输出数据字段需要采用ASCII字符来表示，即：每个串口输入数据字段和串口输出数据字段均由多位ASCII字符构成，例如图3中的串口输出数据字段53434F313030由6位ASCII字符构成，并且串口输入数据字段和串口输出数据字段均是不定长度的。而根据设备网协议的要求，在通信过程中通过设备网传输的设备网输出报文和设备网输入报文都必须是定长的，因此为了满足设备网协议的要求，串口输出数据字段的字段长度必须设置为大于或者等于最长串口输出数据字段的字段长度，串口输入数据字段的字段长度也必须设置为大于或者等于最长串口输入数据字段的字段长度，而且，设备网输出报文和设备网输入报文都是采用ASCII码表示。这就造成设备网输入报文和设备网输出报文的长度变得非常的冗长，特别是当一个网关设备下挂多个串口设备时，容易导致通过设备网传输的报文的长度成倍增加，使设备网通信的数据量增大，从而引起设备网通信时间变长、通信效率降低以及设备网的实时性降低。

发明内容