CN104683335A - Modbus-MechatrolinkIII协议转换装置及其协议转换方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种Modbus-Mechatrolink III协议转换装置及其协议转换方法，该装置包括依次连接的Modbus模块、ARM模块及Mechatrolink III模块，其中：Modbus模块连接Modbus设备，用于在Modbus设备与ARM模块之间传递采用Modbus协议的消息；ARM模块用于将来自Modbus设备的采用Modbus协议的第一消息转换为采用Mechatrolink III协议的第二消息，并将第二消息发送至Mechatrolink III模块；Mechatrolink III模块连接Mechatrolink III设备，用于在Mechatrolink III模块与ARM模块之间传递采用Mechatrolink III协议的消息。通过上述方式，本发明能够实现Modbus协议消息和Mechatrolink III协议消息的互相转换。

Description

Modbus-MechatrolinkIII协议转换装置及其协议转换方法

技术领域

本发明涉及互联网通信领域，特别是涉及一种Modbus-MechatrolinkIII协议转换装置及其协议转换方法。

背景技术

随着工业控制从单机控制发展到网络互联控制，用于工业现场测量仪器之间通讯的现场总线发挥着越来越重要的作用。

Modbus协议是一种适用于工业控制领域的主从式串口通讯协议，它采用查询通讯方式进行主从设备的信息传输，它的广泛使用使其已经成为一通用工业标准，不同厂商生产的控制设备可以通过它连成工业网络，进行集中监控。此协议定义控制器能够使用的消息结构，描述控制器请求访问其他设备的过程，使用主从传输模式，主站发起数据传输，从站根据解析主站所发送的数据帧结构做出响应。

MechatrolinkIII协议是安川推出的总线型伺服驱动器和IO设备所支持的标准工业以太网协议，传输速度快，实时性高，最快能够支持插补周期到31.25us。其特点是能够通过循环传输进行同步通讯，可进行100Mbps的高速传输，可以根据所连接的站数、传输数据量选择最佳的传输周期，其通过标准以太网的连接，不仅降低了成本，而且节省了各个装置之间的配线。

在目前的市面上有着不少的协议转换模块，比如Modbus-Profibus、RS232-RS485等等，由于MechatrolinkIII协议推出时间不长，目前还没有相关Modbus协议与MechatrolinkIII协议相互转换的产品。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是提供一种Modbus-Mechatrolink III协议转换装置及其协议转换方法，能够实现Modbus协议消息和Mechatrolink III协议消息的互相转换。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种Modbus-Mechatrolink III协议转换装置，该协议转换装置包括依次连接的Modbus模块、ARM模块及Mechatrolink III模块，其中：Modbus模块连接Modbus设备，用于在Modbus设备与ARM模块之间传递采用Modbus协议的消息；ARM模块用于将来自Modbus设备的采用Modbus协议的第一消息转换为采用Mechatrolink III协议的第二消息，并将第二消息发送至Mechatrolink III模块；Mechatrolink III模块连接Mechatrolink III设备，用于在Mechatrolink III模块与ARM模块之间传递采用Mechatrolink III协议的消息。

其中，ARM模块存储有Modbus指令集与Mechatrolink III指令集中具有相同功能者之间的对应关系，ARM模块具体用于：对第一消息进行解析，将第一消息中的Modbus指令转换为对应的Mechatrolink III指令，并获取第一消息包括的待处理数据；将包括Mechatrolink III指令和待处理数据的第二消息发送给Mechatrolink III模块。

其中，ARM模块具体还用于：接收Mechatrolink III模块发送的采用Mechatrolink III协议的第三消息，第三消息为第二消息的响应消息；对第三消息进行解析，将第三消息中的Mechatrolink III响应指令转换为对应的Modbus响应指令，并获取第三消息包括的响应数据；将包括Modbus响应指令和响应数据的第四消息发送至Modbus模块。

其中，ARM模块还用于将来自Mechatrolink III模块的采用Mechatrolink III协议的第五消息转换为采用Modbus协议的第六消息，并将第六消息发送至Modbus模块。

其中，ARM模块存储有Modbus指令集与Mechatrolink III指令集中具有相同功能者之间的对应关系，ARM模块具体用于：对第五消息进行解析，将第五消息中的Mechatrolink III指令转换为对应的Modbus指令，并获取第五消息包括的待处理数据；将包括Modbus指令和待处理数据的第六消息发送给Modbus模块。

其中，ARM模块具体还用于：接收Modbus模块发送的采用Modbus协议的第七消息，第七消息为第五消息的响应消息；对第七消息进行解析，将第七消息中的Modbus响应指令转换为对应的Mechatrolink III响应指令，并获取第七消息包括的响应数据；将包括Mechatrolink III响应指令和响应数据的第八消息发送至Mechatrolink III模块。

其中，协议转换装置还包括电源模块和复位模块；电源模块连接ARM模块，用于为ARM模块提供电源；复位模块连接ARM模块，用于在上电以后，对ARM模块进行复位。

其中，Mechatrolink III模块包括依次连接的Mechatrolink III协议芯片、Ethernet PHY芯片、电磁隔离芯片和外接连接器；其中，MechatrolinkIII协议芯片连接ARM模块的FSMC接口和INT中断接口，外接连接器插接于Mechatrolink III设备的接口。

为解决上述技术问题，本发明采用的另一个技术方案是：提供一种Modbus-Mechatrolink III协议转换装置的协议转换方法，协议转换装置包括依次连接的Modbus模块、ARM模块及Mechatrolink III模块，Modbus模块连接Modbus设备，Mechatrolink III模块连接Mechatrolink III设备，ARM模块存储有Modbus指令集与Mechatrolink III指令集中具有相同功能者之间的对应关系，方法包括：ARM模块从Modbus模块获取Modbus设备发送的采用Modbus协议的第一消息；ARM模块将第一消息转换为采用Mechatrolink III协议的第二消息；ARM模块将第二消息通过Mechatrolink III模块发送给Mechatrolink III设备。

其中，ARM模块从Mechatrolink III模块获取Mechatrolink III设备发送的采用Mechatrolink III协议的第五消息；ARM模块将第五消息转换为采用Modbus协议的第六消息；ARM模块将第六消息通过Modbus模块发送给Modbus设备。

本发明的有益效果是：区别于现有技术的情况，本发明通过Modbus模块在Modbus设备与ARM模块之间传递采用Modbus协议的消息；ARM模块将来自Modbus设备的采用Modbus协议的第一消息转换为采用Mechatrolink III协议的第二消息，并将第二消息发送至MechatrolinkIII模块；ARM模块还用于将来自Mechatrolink III模块的采用Mechatrolink III协议的第五消息转换为采用Modbus协议的第六消息，并将第六消息发送至Modbus模块；Mechatrolink III模块在MechatrolinkIII模块与ARM模块之间传递采用Mechatrolink III协议的消息。能够将Modbus设备及Mechatrolink III设备的协议互相转换，实现Modbus设备及Mechatrolink III设备的数据传输，互相控制，便于主站与从站之间的控制和数据反馈，节约成本。

附图说明

图1是本发明Modbus-Mechatrolink III协议转换装置第一实施方式的结构示意图；

图2是本发明Modbus-Mechatrolink III协议转换装置第二实施方式的结构示意图；

图3是本发明Modbus-Mechatrolink III协议转换装置第二实施方式又一结构示意图；

图4是本发明Modbus-Mechatrolink III协议转换装置的协议转换方法第一实施方式的流程图；

图5是本发明Modbus-Mechatrolink III协议转换装置的协议转换方法第二实施方式的流程图。

具体实施方式

参阅图1，本发明Modbus-Mechatrolink III协议转换装置第一实施方式的结构示意图，该装置110包括依次连接的Modbus模块111、ARM模块112及Mechatrolink III模块113；

其中，Modbus模块111连接Modbus设备120，用于在Modbus设备120与ARM模块112之间传递采用Modbus协议的消息；ARM模块112用于将来自Modbus设备120的采用Modbus协议的第一消息转换为采用Mechatrolink III协议的第二消息，并将第二消息发送至MechatrolinkIII模块113；Mechatrolink III模块113连接Mechatrolink III设备130，用于在Mechatrolink III模块113与ARM模块130之间传递采用Mechatrolink III协议的消息。

其中，ARM模块112存储有Modbus指令集与Mechatrolink III指令集中具有相同功能者之间的对应关系，ARM模块112具体用于：对第一消息进行解析，将第一消息中的Modbus指令转换为对应的Mechatrolink III指令，并获取第一消息包括的待处理数据；将包括Mechatrolink III指令和待处理数据的第二消息发送给Mechatrolink III模块113。

其中，ARM模块112具体还用于：接收Mechatrolink III模块113发送的采用Mechatrolink III协议的第三消息，第三消息为第二消息的响应消息；对第三消息进行解析，将第三消息中的Mechatrolink III响应指令转换为对应的Modbus响应指令，并获取第三消息包括的响应数据；将包括Modbus响应指令和响应数据的第四消息发送至Modbus模块111。

另外，ARM模块112还用于将来自Mechatrolink III模块113的采用Mechatrolink III协议的第五消息转换为采用Modbus协议的第六消息，并将第六消息发送至Modbus模块111。

其中，ARM模块112存储有Modbus指令集与Mechatrolink III指令集中具有相同功能者之间的对应关系，ARM模块112具体用于：对第五消息进行解析，将第五消息中的Mechatrolink III指令转换为对应的Modbus指令，并获取第五消息包括的待处理数据；将包括Modbus指令和待处理数据的第六消息发送给Modbus模块111。

其中，ARM模块112具体还用于：接收Modbus模块111发送的采用Modbus协议的第七消息，第七消息为第五消息的响应消息；对第七消息进行解析，将第七消息中的Modbus响应指令转换为对应的Mechatrolink III响应指令，并获取第七消息包括的响应数据；将包括Mechatrolink III响应指令和响应数据的第八消息发送至Mechatrolink III模块113。

其中，Modbus模块111及Mechatrolink III模块113分别包括有连接Modbus设备120及Mechatrolink III设备130的接口，用于插接于外部的Modbus设备120及Mechatrolink III设备130。

另外，该ARM模块112还具有定时中断功能，保证ARM模块112在每次中断时对待处理数据进行处理，并将处理后的数据发送出去；或者该ARM模块112包括一定时器，该ARM模块112在每一次的定时器中断中进行数据处理，同时将处理后的数据发送出去，保证了对于指令处理延迟的固定性。

在实际操作中，通过Modbus-Mechatrolink III协议转换装置110连接Modbus设备120及Mechatrolink III设备130后，Modbus设备120与Mechatrolink III设备130之间可以相互控制并且传送数据，也可以分别反馈对方控制消息的响应消息。

区别于现有技术，本实施方式通过Modbus模块在Modbus设备与ARM模块之间传递采用Modbus协议的消息；ARM模块将来自Modbus设备的采用Modbus协议的第一消息转换为采用Mechatrolink III协议的第二消息，并将第二消息发送至Mechatrolink III模块；ARM模块还用于将来自Mechatrolink III模块的采用Mechatrolink III协议的第五消息转换为采用Modbus协议的第六消息，并将第六消息发送至Modbus模块；Mechatrolink III模块在Mechatrolink III模块与ARM模块之间传递采用Mechatrolink III协议的消息。能够将Modbus设备及Mechatrolink III设备的协议互相转换，实现Modbus设备及Mechatrolink III设备的数据传输，互相控制，便于主站与从站之间的控制和数据反馈，节约成本。

参阅图2，本发明Modbus-Mechatrolink III协议转换装置第二实施方式的结构示意图，该装置包括依次连接的Modbus模块201、ARM模块202及Mechatrolink III模块203；

其中，协议转换装置还包括电源模块204和复位模块205；电源模块204用于提供电源；复位模块205连接ARM模块，用于在上电以后，对ARM模块202进行复位。

优选地，同时参阅图3，ARM模块可以是STM32F103VCT6芯片312，电源模块可以是TPS54325芯片314，复位模块可以是TPS3808G01芯片315。STM32F103VCT6芯片312具有中断功能，保证物理数据传输的实时性，在每一次的中断中进行数据处理，同时将处理后的数据发送出去。

另外，Modbus模块是可以是RS485模块311；RS485模块包括RS485单元3111及隔离电源3112，隔离电源3112用于给RS485单元3111中的隔离型RS485收发器提供隔离电源，其中，隔离电源3112是ZY0505BS的一款隔离电源。

其中，Mechatrolink III模块313包括依次连接的Mechatrolink III协议芯片3131、Ethernet PHY芯片3132、电磁隔离芯片3133和外接连接器3134；其中，Mechatrolink III协议芯片3131连接ARM模块312的FSMC接口和INT中断接口，外接连接器3134插接于Mechatrolink III设备330的接口。

其中，Ethernet PHY芯片3132连接至少两个电磁隔离芯片3133，每个电磁隔离芯片3133通过外接连接器3134插接于Mechatrolink III设备330的接口，以实现Modbus设备320对多台Mechatrolink III设备330的控制。

区别于现有技术，本实施方式以STM32F103VCT6芯片作为核心，通过RS485单元接收Modbus协议消息并通过STM32F103VCT6芯片将Modbus指令集转化为Mechatrolink III指令集，再通过Mechatrolink III协议芯片对Mechatrolink III指令集进行封装再发送出去，并通过STM32F103VCT6芯片实现定时中断，保证物理数据传输的实时性，在每一次的中断中进行数据处理，同时将处理后的数据发送出去，保证了对于指令处理延迟的固定性。

参阅图4，本发明Modbus-Mechatrolink III协议转换装置的协议转换方法第一实施方式的流程图，该方法包括：

步骤401：ARM模块从Modbus模块获取Modbus设备发送的采用Modbus协议的第一消息；

步骤402：ARM模块将第一消息转换为采用Mechatrolink III协议的第二消息；

步骤403：ARM模块将第二消息通过Mechatrolink III模块发送给Mechatrolink III设备。

在将第二消息数据发送给Mechatrolink III设备后，若MechatrolinkIII设备作出响应，在步骤403后还包括：ARM模块接收Mechatrolink III模块发送的采用Mechatrolink III协议的第三消息，第三消息为第二消息的响应消息；对第三消息进行解析，将第三消息中的Mechatrolink III响应指令转换为对应的Modbus响应指令，并获取第三消息包括的响应数据；将包括Modbus响应指令和响应数据的第四消息发送至Modbus模块。

参阅图5，本发明Modbus-Mechatrolink III协议转换装置的协议转换方法第二实施方式的流程图，该方法包括：

步骤501：ARM模块从Mechatrolink III模块获取Mechatrolink III设备发送的采用Mechatrolink III协议的第五消息；

步骤502：ARM模块将第五消息转换为采用Modbus协议的第六消息；

步骤503：ARM模块将第六消息通过Modbus模块发送给Modbus设备。

在将第六消息数据发送给Modbus设备后，若Modbus设备作出响应，在步骤503后还包括：ARM模块接收Modbus模块发送的采用Modbus协议的第七消息，第七消息为第六消息的响应消息；对第七消息进行解析，将第七消息中的Modbus响应指令转换为对应的Mechatrolink III响应指令，并获取第七消息包括的响应数据；将包括Mechatrolink III响应指令和响应数据的第八消息发送至Mechatrolink III模块。

本实施方式是基于上述Modbus-Mechatrolink III协议转换装置的一种实施方法，其具体实施方式类似，这里不再赘述。

综上，本实施方式通过Modbus模块在Modbus设备与ARM模块之间传递采用Modbus协议的消息；ARM模块将来自Modbus设备的采用Modbus协议的第一消息转换为采用Mechatrolink III协议的第二消息，并将第二消息发送至Mechatrolink III模块；ARM模块还用于将来自Mechatrolink III模块的采用Mechatrolink III协议的第五消息转换为采用Modbus协议的第六消息，并将第六消息发送至Modbus模块；Mechatrolink III模块在Mechatrolink III模块与ARM模块之间传递采用Mechatrolink III协议的消息。能够将Modbus设备及Mechatrolink III设备的协议互相转换，实现Modbus设备及Mechatrolink III设备的数据传输，互相控制，便于主站与从站之间的控制和数据反馈，节约成本。

以上所述仅为本发明的实施方式，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种Modbus-Mechatrolink III协议转换装置，其特征在于，所述协议转换装置包括依次连接的Modbus模块、ARM模块及MechatrolinkIII模块，其中：

所述Modbus模块连接Modbus设备，用于在所述Modbus设备与所述ARM模块之间传递采用Modbus协议的消息；

所述ARM模块用于将来自所述Modbus设备的采用Modbus协议的第一消息转换为采用Mechatrolink III协议的第二消息，并将所述第二消息发送至所述Mechatrolink III模块；

所述Mechatrolink III模块连接Mechatrolink III设备，用于在所述Mechatrolink III模块与所述ARM模块之间传递采用Mechatrolink III协议的消息。

2.根据权利要求1所述的协议转换装置，其特征在于，所述ARM模块存储有Modbus指令集与Mechatrolink III指令集中具有相同功能者之间的对应关系，所述ARM模块具体用于：

对所述第一消息进行解析，将所述第一消息中的Modbus指令转换为对应的Mechatrolink III指令，并获取所述第一消息包括的待处理数据；

将包括所述Mechatrolink III指令和所述待处理数据的第二消息发送给所述Mechatrolink III模块。

3.根据权利要求2所述的协议转换装置，其特征在于，所述ARM模块具体还用于：

接收所述Mechatrolink III模块发送的采用Mechatrolink III协议的第三消息，所述第三消息为所述第二消息的响应消息；

对所述第三消息进行解析，将所述第三消息中的Mechatrolink III响应指令转换为对应的Modbus响应指令，并获取所述第三消息包括的响应数据；

将包括所述Modbus响应指令和所述响应数据的第四消息发送至所述Modbus模块。

4.根据权利要求1所述的协议转换装置，其特征在于，所述ARM模块还用于将来自所述Mechatrolink III模块的采用Mechatrolink III协议的第五消息转换为采用Modbus协议的第六消息，并将所述第六消息发送至所述Modbus模块。

5.根据权利要求4所述的协议转换装置，其特征在于，所述ARM模块存储有Modbus指令集与Mechatrolink III指令集中具有相同功能者之间的对应关系，所述ARM模块具体用于：

对所述第五消息进行解析，将所述第五消息中的Mechatrolink III指令转换为对应的Modbus指令，并获取所述第五消息包括的待处理数据；

将包括所述Modbus指令和所述待处理数据的第六消息发送给所述Modbus模块。

6.根据权利要求5所述的协议转换装置，其特征在于，所述ARM模块具体还用于：

接收所述Modbus模块发送的采用Modbus协议的第七消息，所述第七消息为所述第五消息的响应消息；

对所述第七消息进行解析，将所述第七消息中的Modbus响应指令转换为对应的Mechatrolink III响应指令，并获取所述第七消息包括的响应数据；

将包括所述Mechatrolink III响应指令和所述响应数据的第八消息发送至所述Mechatrolink III模块。

7.根据权利要求1所述的协议转换装置，其特征在于，所述协议转换装置还包括电源模块和复位模块；

所述电源模块连接所述ARM模块，用于为所述ARM模块提供电源；

所述复位模块连接所述ARM模块，用于在上电以后，对所述ARM模块进行复位。

8.根据权利要求1所述的协议转换装置，其特征在于，所述Mechatrolink III模块包括依次连接的Mechatrolink III协议芯片、EthernetPHY芯片、电磁隔离芯片和外接连接器；

其中，所述Mechatrolink III协议芯片连接所述ARM模块的FSMC接口和INT中断接口，所述外接连接器插接于所述Mechatrolink III设备的接口。

9.一种Modbus-Mechatrolink III协议转换装置的协议转换方法，其特征在于，所述协议转换装置包括依次连接的Modbus模块、ARM模块及Mechatrolink III模块，所述Modbus模块连接Modbus设备，所述Mechatrolink III模块连接Mechatrolink III设备，所述ARM模块存储有Modbus指令集与Mechatrolink III指令集中具有相同功能者之间的对应关系，所述方法包括：

所述ARM模块从所述Modbus模块获取所述Modbus设备发送的采用Modbus协议的第一消息；

所述ARM模块将所述第一消息转换为采用Mechatrolink III协议的第二消息；

所述ARM模块将所述第二消息通过所述Mechatrolink III模块发送给所述Mechatrolink III设备。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

所述ARM模块从所述Mechatrolink III模块获取所述MechatrolinkIII设备发送的采用Mechatrolink III协议的第五消息；

所述ARM模块将所述第五消息转换为采用Modbus协议的第六消息；

所述ARM模块将所述第六消息通过所述Modbus模块发送给所述Modbus设备。