[發明專利]一種工業設備Modbus串行通信的方法

在審

• 申請號: 201910568461.1
• 申請日: 2019-06-27
• 公開（公告）號: CN110213385A
• 公開（公告）日: 2019-09-06
• 發明（設計）人: 張凱;李康
• 申請（專利權）人: 廣西盟創智慧科技有限公司
• 主分類號: H04L29/08
• 分類號: H04L29/08;H04L12/40
• 代理公司: 北京元本知識產權代理事務所 11308
• 代理人: 曹廣生

本發明公開了一種工業設備Modbus串行通信的方法，提出一種基于云的服務架構和對應的通信機制，Modbus從工業設備通過DTU連接互聯網與云服務主動建立TCP連接,然后云服務利用建立的連接反向向從設備發送指令,以實現Modbus的主從通信機制，解決了用可伸縮的云服務模式連接大量Modbus設備；SlaveID和IP地址不足以標識一個設備同時由于數據的不兼容，大量的互聯網數據處理工具很難直接用于Modbus數據等問題。

技術領域

本發明涉及云和互聯網環境下的工業設備服務架構，特別涉及工業設備Modbus串行通信的方法。

技術背景

Modbus是一種在工業自動化領域廣泛使用的協議。現存大量的工業設備支持Modbus協議,并通過串行口與外界交換數據。這些設備往往運行在一個點對點或者小規模的串口網絡上。設備用1-255的SlaveID作為標識,并通過主-從模式發送指令以及交換數據。指令由主設備發出,從設備收到指令后執行操作,返回結果或相應的數據。

近年來，隨著互聯網的發展,對于運行于互聯網云服務上的監控系統(主設備),如何連接并操作串口Modbus設備漸漸成為工業遠程監控的最大的挑戰，比如虛擬串口需要系統級別的設置,并且需要占用一臺專用機器,難以實現用可伸縮的云服務模式連接大量Modbus設備；其次，互聯網環境需要連接大量來自不同網絡的設備,SlaveID和IP地址都不足以標識一個設備；還有，由于數據的不兼容，大量的互聯網數據處理工具很難直接用于Modbus數據。

發明內容

本發明為解決上述問題，提出一種基于云的服務架構和對應的通信機制。Modbus從工業設備通過DTU連接互聯網與云服務主動建立TCP連接,然后云服務利用建立的連接反向向從設備發送指令,以實現Modbus的主從通信機制，具體實現如下所述:

一種工業設備Modbus串行通信的方法，如下所述：

云服務端作為虛擬的Modbus主設備運行,并暴露出一個公網可以訪問的IP地址和對應的端口,用于接收來自從設備的TCP連接，包括如下步驟；

S1：工業Modbus設備通過DTU連接互聯網,并設置將串口通過TCP協議連接到云服務的公網IP和端口上；

S2:發送連接請求：由工業Modbus從設備在沒有接收到任何指令的情況下主動發送一個請求，如果從設備是可編程的,通過運行于設備上的程序實現該請求；如果從設備是不可編程的,通過DTU配置實現該請求；

S3：建立初始連接：

S3.1:步驟S2所述請求觸發DTU向指定的云服務端建立連接；

S3.2云服務端接收到TCP連接后,記錄該設備的SlaveID并丟棄該請求,保持TCP連接；

優選的，在步驟S3中，云服務端使用互聯網字符串格式ID，來標示Modbus設備，從設備需要將自己對應的字符串ID寫入自己的Modbus的16位寄存器中的一個約定的位置，在建立初始連接之后,云服務會首先用Modbus命令向從設備發出請求,讀約定的Modbus寄存器,并用返回數據拼出字符串ID以確定從設備身份。

優選的，云服務端對每一個設備有配置,記錄每個參數的寄存器地址和數據格式,以將數據翻譯成互聯網數據格式。

優選的，所述互聯網字符串格式包括但不限于CUID格式；所述互聯網數據格式包括但不限于JSON格式。

綜上所述，由于本發明采用了上述技術方案，本發明具有以下技術效果與優點：

1、實現了用可伸縮的云服務模式連接大量Modbus設備，通過虛擬串口方法,解決了用以太網Modbus的方式,由于DTU的動態IP,互聯網防火墻和NAT網關的原因,導致云服務基本無法發起向DTU的連接問題。