[發明專利]基于無線ZigBee、CAN總線和MODBUS/TCP的多協議轉換設備及其實現方法

無效

• 申請號: 201410019937.3
• 申請日: 2014-01-16
• 公開（公告）號: CN103825883A
• 公開（公告）日: 2014-05-28
• 發明（設計）人: 關新平;袁亞洲;安輝;王建;楊秋玲
• 申請（專利權）人: 燕山大學
• 主分類號: H04L29/06
• 分類號: H04L29/06;H04L29/12
• 代理公司: 石家莊一誠知識產權事務所 13116
• 代理人: 李合印

技術領域

本發明涉及一種將基于IEEE802.15.4標準的無線ZigBee網絡引入CAN-bus現場總線和MODBUS/TCP工業以太網的多協議轉換設備及其多協議轉換的實現方法。?

背景技術

現場總線是應用在生產現場與微機化測量控制設備之間實現雙向串行多節點的數字通信系統，也被稱為開放式、數字化、多點通信的底層控制網絡。現場總線的出現改變了傳統現場儀表裝置與主控系統點對點的聯系方式，減少了現場總線的布置線纜，節省工程的施工費用；同時隨著現場儀表裝置的智能化發展，可以實現部分主控系統的控制功能，使控制系統結構具備高度的分散性。現場總線技術經過幾十年的發展，已經形成了多標準共存的局面，雖然現場總線具有實時性好、穩定性高等優點，但是現存的多種現場總線都存在傳輸速率較低和傳輸距離受限的問題，而且現場總線各個標準之間互不兼容，給系統的集成和用戶的使用、維護帶來了很大的不便。?

MODBUS/TCP工業以太網是MODBUS的延伸，協議的物理層和數據鏈路層是基于以太網和標準TCP/IP協議，而應用層的定義與MODBUS協議家族的其他協議通用。另一方面MODBUS由于其開放性、透明性，得到了工業界的廣泛支持，已成為工業上的事實標準。基于IEEE802.15.4標準的ZigBee無線數據傳輸網絡中，節點之間射頻的傳輸成本低、距離短，各節點只需很少的能量，即可實現一點到兩點的和多點的對等通信，而且ZigBee無線網絡具有快速組網自動配置等功能，適用于環境較為復雜和惡劣的工業監測系統中。CAN總線技術是一種有效支持分布式控制和實時控制的多主串行通信方式，具有優良的穩定性、實時性、遠程通信能力以及超強的硬件CRC糾錯等特性，以其高性能和高可靠性在自動控制領域得到了廣泛的應用，被公認為是最有前途的現場總線之一。將CAN總線和?ZigBee無線網絡相結合，組成移動分布式網絡系統，通過MODBUS/TCP工業以太網實現與上位機控制信息的通訊，更有利于工業檢測的靈活性和實時性。?

經對現有的技術文獻檢索發現，中國專利公開號為：CN1697448，公開日2005年11月16日，名稱為：MODBUS/TCP工業以太網與設備網現場總線和ProfibusDP現場總線間的多協議轉換方法和裝置，該申請案公開了MODBUS/TCP工業以太網、DeviceNet現場總線和ProfibusDP現場總線間的應用層協議轉換；中國專利公開號為：CN1645852，公開日2005年7月27日，名稱為MODBUS/TCP工業以太網和ProfibusDP現場總線間的協議轉換方法和裝置，該申請案公開了MODBUS/TCP工業以太網和ProfibusDP現場總線間的協議轉換；以上兩種方法的不足之處為：均沒有涉及到工業無線網絡的應用。中國專利公開號為：CN101425948，公開日2009年5月6日，名稱為：工業無線網接入工業以太網和現場總線的多協議網關及協議轉換方法，該專利申請案加入了基于IEEE802.15.4a的工業無線網絡，并由微控制器實現了MODBUS/TCP工業以太網和ProfibusDP現場總線及工業無線網絡三種網絡之間的協議轉換。但以上專利均沒有涉及到在同一裝置內實現MODBUS/TCP工業以太網和工業無線網絡及CAN總線之間的多協議轉換方法和裝置的內容。經對現有的技術文獻檢索還發現，《工礦自動化》2010年1671-251X(2010)11-0101–05，名稱為礦用多協議轉換網關的設計，提出了一種嵌入式的礦用多協議轉換網關的設計方案，該網關通過CAN總線網絡、工業以太網和802.11網絡等網絡的有機結合,解決了井下多種網絡的數據交換問題，但是此種方法沒有涉及到MODBUS/TCP以太網通信以及無線ZigBee技術，且協議轉換的方法中沒有用到通過通訊協議開辟地址轉換映射表來實現協議轉換功能。?

發明內容

本發明克服了現有技術中的缺點，提供一種將基于IEEE802.15.4標準的無線ZigBee網絡引入到MODBUS/TCP工業以太網和CAN總線的無線多協議設備及其協議轉換方法。?

本發明在已有的工業以太網和現場總線的基礎上，引入了工業無線網絡，實現了有線/無線異構網絡控制技術。本發明不僅能夠使當前現場有線接口的傳感器、執行器等智能設備接入控制網絡內，而且還能將無線通訊設備接入控制網絡內，擴大設備的網絡控制規模，從而實現在統一的系統協議架構內完成有線和無線的無縫連接。?