[发明专利]基于UDP协议的风力发电机组通信方法及系统

说明书

技术领域

本发明涉及网络通信技术领域，具体涉及一种基于UDP协议的风力发电机组通信方法及系统，选择UDP协议来完成以太网传输任务，建立风电机组的现场快速通信系统。 

背景技术

TCP/IP协议是目前网络协议中的实际工业标准，采用TCP/IP协议会带来诸多好处，网络设备可以连接到Internet，实现风力发电机组真正意义上的远程监控。TCP/IP是一个四层协议系统，可以分为链路层、网络层、传输层和应用层。 

链路层完成以太网设备的驱动、物理接口的处理等任务。网络层由多种协议组成，IP协议是其中最重要的一个，主要完成网际互连和路由选择。应用层则负责处理特定的应用服务。TCP/IP传输层有两个并列的协议：TCP（传输控制协议）和UDP（用户数据包协议）。二者的共同点是均提供了进程通信的能力，主要差别在于：TCP面向连接，需要建立“握手信息”，提供可靠通信保证，在TCP数据传输中，高层，高层数据以字节流的形式传递给TCP，字节流被TCP缓冲区缓存，积累到一定长度才启动一次发送操作；而UDP是一种无连接的服务，每个UDP分组都是独立的数据单元，不提供报文顺序、流控制、差错检查、优先级等控制，传输中，上层传递给UDP的是对应于UDP数据包的数据块。 

现有风力发电机组通信系统一般采用TCP/IP协议，虽然TCP协议中植入了各种安全保障功能，TCP面向连接，需要建立“握手信息”，在实际执行的过程中会占用大量的系统资源，无疑使速度受到严重的影响。反观UDP由于排除了信息可靠传递机制，将安全和排序等功能移交给上层应用来完成，极大降低了执行时间，使速度得到了保证。 

UDP协议作为一个高效率数据传输协议，被广泛应用在数据交换频繁、数据传输量庞大的工业系统通信中，但是经初步检索，尚未发现在风力发电领域应用UDP协议的技术方案。申请号为200810227059.9的中国发明专利公开了一种基于UDP协议的实时数据通讯方法。其技术方案是，先将待发送的数据在发送端或者转发端分成批次数据；之后将每批次数据拆分成UDP数据包组，将UDP数据包发送到接收端，并由接收端发起接收线程，根据UDP数据包中的采集时间与接收缓冲区记载的采集时间，决定将UDP数据包拷贝到该接收缓冲区或者将接收缓冲区清空或者将UDP数据包抛弃；最后，当接收缓冲区中的UDP数据包的总数达到该批次数据的组数时，根据UDP数据包的组号和数据区大小，将UDP数据包组装成完整的批次数据。上述专利公开的基于UDP协议的实时数据通讯方法，其请求报文和响应报文是通过时间参数建立对应关系，与本发明采用的技术方案不一样。 

发明内容

针对现有风力发电机组通信系统采用的TCP/IP协议通信速度慢、占用系统资源多的缺陷，本发明提供一种基于UDP协议的风力发电机组通信方法及系统，选择UDP协议来完成以太网任务，建立了快速的现场通信系统，通信性能优越。 

本发明采用的技术方案是： 

一种基于UDP协议的风力发电机组通信方法，在风力发电机组的PLC和上位机之间采用UDP协议进行数据通信，包括以下步骤： 

S1、开始，上位机启动应用程序，调用UDP发送进程，将数据请求信息封装成一个UDP请求报文，并进一步组装成一个IP报文，发送到PLC； 

S2、PLC接收上位机发送的IP报文，并判断其IP地址、端口号以及UDP请求报文首部的校验和，如果全部判断正确，说明此IP报文有效，则PLC解析该IP报文，并进入步骤S3，如果其中任意一个判断错误，说明此IP报文无效，则PLC将此IP报文丢弃，并等待下一个IP报文； 

S3、有效的IP报文经PLC解析后，PLC读取其中的数据请求信息，了解上位机的数据请求需要，将上位机需要的数据打包封装成UDP响应报文，并进一步组装成IP报文，发送给上位机； 

S4、上位机调用UDP接收进程，接收PLC发过来的IP报文，判断该IP报文的IP地址、端口号以及UDP响应报文首部的校验和，如过全部判断正确，则上位机解析该IP报文并进一步解析UDP响应报文，得到上位机所需数据，如果判断其中任意一个出现错误，则上位机丢弃该IP报文，一个通信周期结束。 

进一步地，PLC将数据分为多个UDP响应报文发送，上位机给PLC发送相应数量的UDP请求报文，UDP请求报文和UDP响应报文一一对应。