[發明專利]實現WIA-PA工業無線協議與Modbus協議透明傳輸的方法

有效

• 申請號: 201310746667.1
• 申請日: 2013-12-31
• 公開（公告）號: CN103746984A
• 公開（公告）日: 2014-04-23
• 發明（設計）人: 崔晨;孫波;包偉華;凌箐;張慶軍;趙勇
• 申請（專利權）人: 上海自動化儀表股份有限公司
• 主分類號: H04L29/06
• 分類號: H04L29/06;H04L12/40
• 代理公司: 上海申匯專利代理有限公司 31001
• 代理人: 俞宗耀;俞昉

技術領域

本發明屬于工業無線網絡和現場總線通信技術領域，尤其涉及一種WIA-PA的工業無線協議和基于Modbus協議的異構網絡之間實現透明傳輸通信的方法。

背景技術

無線設備可免去布網和維護成本，適用高腐蝕、難布線等場合，但由于現在工廠系統設備的通信體系采用主流的現場總線等技術，若重新開發整體無線系統成本高、時間長，且在某些重要場合，仍需要使用有線設備保證其高可靠性。若使無線設備的數據傳輸符合原來有線的通訊協議，便可更好的節省投資成本、節約時間，并真正發揮出無線的優勢。

工業控制系統中，通信多采用Modbus協議，它是在應用層上傳輸報文的通信協議，在總線或網絡設備之間提供主/從機通信。Modbus是一個請求/應答協議，通過提供不同的功能碼規定其服務。不同生產商的控制設備若都用Modbus協議通信即可連成工業網絡，無需任何協議轉換便可進行集中傳輸。智能無線網絡WIA-PA技術是中國科學院沈陽自動化研究所為了滿足我國工業的需要而推出的一種無線傳輸技術，擁有自主知識產權，物理層和MAC層基于IEEE802.15.4協議，用于工業過程的測量與監控。它是面向設備間短程低速率通信，支持擴頻、窄頻和多信道通信、星網兩層拓撲結構、TDMA和CSMA混合接入模式等技術，其特點是抗干擾能力強、功耗低、通信實時性、傳輸可靠性高，特別適合用于工業現場和人不宜到達的惡劣區域。利用WIA-PA技術來優化工業控制領域的生產過程，提高生產效率，降低成本，從而可以占領市場和保持市場領先地位。WIA-PA主要應用于石油、石化、水泥、冶金、火電等工廠過程控制領域。

發明內容

本發明要解決的技術問題是如何實現WIA-PA工業無線協議與Modbus協議的透明傳輸，使WIA-PA網絡能夠無線傳輸帶有Modbus協議報文的數據包，從而進一步推動WIA-PA技術在工業底層的推廣應用。

為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案是：一種實現WIA-PA工業無線協議與Modbus協議透明傳輸的方法，其特征在于：接入WIA-PA網絡的無線設備內嵌WIA-PA協議棧，其傳輸的報文都包含Modbus協議數據幀，即WIA-PA網絡將完整的Modbus協議報文封裝在網絡的通信協議應用層的報文部分，而物理層、MAC層、網絡層采用WIA-PA協議網絡標準，包括以下步驟：

(1)WIA-PA協議棧接收來自WIA-PA無線網絡的非周期報文，并將其遞交給WIA-PA/Modbus協議透明傳輸模塊；

(2)WIA-PA/Modbus協議透明傳輸模塊將WIA-PA協議棧送來的報文中的Modbus數據包解析出來投遞到Modbus協議模塊；

(3)Modbus協議模塊解析WIA-PA/Modbus協議透明傳輸模塊傳來的Modbus數據請求幀，賦予執行參數或測量值，使設備按照功能要求工作；

(4)Modbus協議模塊接收設備運行執行參數或測量值后送來的數值，封裝成Modbus數據應答幀，傳遞給WIA-PA/Modbus協議透明傳輸模塊；

(5)WIA-PA/Modbus協議透明傳輸模塊接收Modbus協議模塊送來的Modbus數據包，將完整的Modbus協議報文封裝在WIA-PA網絡的通信協議應用層的報文部分，而物理層、MAC層、網絡層采用WIA-PA協議報文格式，封裝后送至WIA-PA協議棧；

(6)WIA-PA協議棧將WIA-PA/Modbus協議透明傳輸模塊遞交給它的報文作為WIA-PA的報文無線發送到WIA-PA無線網絡。

本發明的實現WIA-PA工業無線協議與Modbus協議透明傳輸的方法，具有以下優點：

①?WIA-PA與Modbus透明傳輸的報文將完整的Modbus協議報文封裝在WIA-PA網絡的通信協議應用層的報文部分，傳輸到WIA-PA網絡的終端，將應用層報文解析后，直接投遞到Modbus設備，完成透明傳輸機制，充分保留了Modbus信息的同時，很好的解決了無線傳輸的問題；

②?WIA-PA與Modbus透明傳輸的報文與WIA-PA無線網絡完全兼容，通信功能符合標準的要求，可實時進行溫度、壓力等采集和請求應答；

③?采用本發明的方法實現WIA-PA與Modbus異構網絡通訊的無線設備，無需網絡布線，節省電纜和安裝費用，無線網絡更容易擴展和升級。

附圖說明

以下結合附圖和具體實施方式對本發明作進一步說明。

圖1是本發明的功能結構框圖；