CN114978797A - 数据传输方法和*** - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种数据传输方法和***，包括：作为从节点的工业控制适配器检测是否满足数据上报条件；其中，工业控制适配器与服务器之间通过modbus主从协议进行数据传输，且服务器作为主节点；当满足数据上报条件时，工业控制适配器自动将数据内容传输给服务器。通过在作为从节点的工业控制适配器侧进行数据上报条件的检测，并检测满足数据上报条件时，自动将数据内容传输给服务器，从而实现了从设备主动与主设备进行数据传输的方案，相当于实现了modbus主从协议下，主从设备之间的双向主动数据传输，提升了modbus主从协议的实际应用场景。
Description
技术领域
本发明涉及通信领域，尤其涉一种数据传输方法和***。
背景技术
modbus是一种串行通信协议，是Modicon公司(现在的施耐德电气SchneiderElectric)于1979年为使用可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller，PLC)通信而发表。Modbus已经成为工业领域通信协议的业界标准(De facto)，并且现在是工业电子设备之间常用的连接方式。modbus是主从协议，都是主向从查询，从不能主动发送消息给主。但是实际应用中，智能设备往往需要双向沟通，比如一个质量检测装备，需要把检测数据上报给服务器，在现有技术中的做法是作为主节点的服务器向质量检测设备发起设备状态查询，然后质量检测设备基于该设备状态查询将采集的数据上报给服务器，质量检测设备本身不能将采集数据主动上报，也就是主从设备之间不能实现主动的双向数据传输，导致实际应用场景受限。
因此，如何实现modbus主从设备的主从之间双向传输，提升应用场景的适配，是亟需解决的问题。
发明内容
鉴于上述相关技术的不足，本申请的目的在于提供一种数据传输方法和***，旨在解决现有技术中modbus主从协议下主从设备之间无法自主的双向传输，导致应用场景受限的问题。
本发明提供一种数据传输方法，包括：
作为从节点的工业控制适配器检测是否满足数据上报条件；其中，所述工业控制适配器与服务器之间通过modbus主从协议进行数据传输，且所述服务器作为主节点；
当满足数据上报条件时，所述工业控制适配器自动将数据内容传输给所述服务器。
通过在作为从节点的工业控制适配器侧进行数据上报条件的检测，并检测满足数据上报条件时，自动将数据内容传输给服务器，从而实现了从设备主动与主设备进行数据传输的方案，相当于实现了modbus主从协议下，主从设备之间的双向主动数据传输，提升了modbus主从协议的实际应用场景。
可选的，在所述作为从节点的工业控制适配器检测是否满足数据上报条件之前，还包括：
在所述modbus主从协议中，增加扩展功能码；
所述当满足数据上报条件时，所述工业控制适配器自动将数据内容传输给所述服务器包括：
在满足数据上报条件时，所述工业控制适配器通过所述扩展功能码，将寄存器的内容自动传输给所述服务器。
可选的，所述作为从节点的工业控制适配器检测是否满足数据上报条件包括：
所述工业控制适配器判断当前时刻是否满足上报周期需求；
当当前时刻满足上报周期需求时，则满足所述数据上报条件。
可选的，还包括：
接收所述服务器通过所述扩展功能码发送的数据查询请求；
所述工业控制适配器基于所述数据查询请求，将所述寄存器的内容传输给所述服务器。
可选的，所述当满足数据上报条件时，所述工业控制适配器自动将数据内容传输给所述服务器包括：
在满足数据上报条件时，所述工业控制适配器通过消息队列遥测传输(MessageQueuing Telemetry Transport，mqtt)协议数据包，将寄存器的内容自动传输给所述服务器。
可选的，还包括：
接收所述服务器通过所述mqtt协议数据包发送的数据查询请求；
所述工业控制适配器基于所述数据查询请求，将所述寄存器的内容传输给所述服务器。
可选的，所述工业控制适配器还与可编程逻辑控制器PLC之间通过modbus主从协议进行数据传输，且所述工业控制适配器作为主节点，所述PLC作为从节点。
本发明还提供一种数据传输***，所述数据传输***包括通信连接的工业控制适配器和服务器，所述工业控制适配器与服务器之间通过modbus主从协议进行数据传输，且所述服务器作为主节点，所述工业控制适配器作为从节点；其中，所述工业控制适配器检测是否满足数据上报条件；当满足数据上报条件时，所述工业控制适配器自动将数据内容传输给所述服务器。
可选的，还包括：在所述modbus主从协议中，增加扩展功能码；
所述当满足数据上报条件时，所述工业控制适配器自动将数据内容传输给所述服务器包括：
在满足数据上报条件时，所述工业控制适配器通过所述扩展功能码，将寄存器的内容自动传输给所述服务器。
可选的，所述当满足数据上报条件时，所述工业控制适配器自动将数据内容传输给所述服务器包括：
在满足数据上报条件时，所述工业控制适配器通过mqtt协议数据包，将寄存器的内容自动传输给所述服务器。
附图说明
图1为本发明实施例提供的数据传输方法流程图；
图2为本发明另一可选实施例提供的数据传输***组成示意图。
具体实施方式
为了便于理解本申请，下面将参照相关附图对本申请进行更全面的描述。附图中给出了本申请的较佳实施方式。但是，本申请可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本申请的公开内容理解的更加透彻全面。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本申请。
modbus是一种串行通信协议，是Modicon公司(现在的施耐德电气SchneiderElectric)于1979年为使用可编程逻辑控制器通信而发表。modbus已经成为工业领域通信协议的业界标准(De facto)，并且现在是工业电子设备之间常用的连接方式。modbus比其他通信协议使用的更广泛的主要原因有：公开发表并且无版权要求；易于部署和维护。对供应商来说，修改移动本地的比特或字节没有很多限制。modbus允许多个(大约240个)设备连接在同一个网络上进行通信。在数据采集与监视控制***(Supervisory Control AndData Acquisition，SCADA)中，modbus通常用来连接监控计算机和远程终端控制***(Remote Terminal Unit，RTU)。
modbus协议是一个master/slave(主/从)架构的协议。有一个节点是master节点(主节点)，其他使用Modbus协议参与通信的节点是slave节点(从节点)。每一个slave设备都有一个唯一的地址。在串行和MB+(modbus plus)网络中，只有被指定为主节点的节点可以启动一个命令(在以太网上，任何一个设备都能发送一个Modbus命令，但是通常也只有一个主节点设备启动指令)。因此，现有技术中的modbus主从协议中，只能主设备主动向从设备发送数据，从设备只能在主设备发送命令之后予以响应，而无法实现主从设备之间相互的主动数据传输。
基于此，本申请希望提供一种能够解决上述技术问题的方案，其详细内容将在后续实施例中得以阐述。
本发明实施例提供了一种数据传输方法，请参考图1，该数据传输方法包括：
S101、作为从节点的工业控制适配器检测是否满足数据上报条件；其中，工业控制适配器与服务器之间通过modbus主从协议进行数据传输，且服务器作为主节点；
S102、当满足数据上报条件时，工业控制适配器自动将数据内容传输给服务器。
本发明实施例中，数据传输方法所应用的***中，至少包括两个组成部分，分别是服务器和工业控制适配器(Industrial Control Adapter，ICA)。其中，服务器和工业控制适配器之间，通过modbus主从协议，建立modbus主从连接，在这两者的连接关系中，服务器作为主节点，工业控制适配器相应的作为从节点。服务器和工业控制适配器之间，可以通过网口通信连接。
由于服务器与工业控制适配器之间的modbus连接中，工业控制适配器是作为从节点存在的，因此在一般情况下工业控制适配器不能主动向服务器传输数据内容。因此，在本发明实施例中，工业控制适配器除了接收服务器发送的指令并响应之外，其自身还可以实时检测是否满足数据上报条件。数据上报条件是设置于工业控制适配器侧，让工业控制适配器可以基于数据上报条件的满足与否，决定是否要向服务器传输数据内容，该检测过程无需服务器的参与，是工业控制适配器侧自行执行的，这就相当于工业控制适配器可以自行主动的向服务器传输数据内容，
一旦工业控制适配器检测到当前已经满足了数据上报条件，那么工业控制适配器就可以直接地、主动地向服务器上报数据内容，而不需要服务器发起指令之后再行响应；也就是说，在这一过程中，工业控制适配器变相的作为发起方，向服务器发送数据，结合在modbus主从协议中，服务器本来就可以主动向工业控制适配器发起指令的方案，本发明实施例实现了服务器和工业适配器均作为发起方，向对方发送数据的方案，从而实现了modbus主从协议下，主从设备之间的双向主动数据传输，提升了modbus主从协议的实际应用场景。
在一些可选实施例中，为了达成作为从设备的工业控制适配器，可以主动给服务器发送数据内容，在作为从节点的工业控制适配器检测是否满足数据上报条件之前，还可以包括：
在modbus主从协议中，增加扩展功能码。扩展功能码相当于在modbus协议中，增加了一条或数条新的指令，基于该新的指令，工业控制适配器可以主动发送数据内容给服务器。也就是说，当满足数据上报条件时，工业控制适配器自动将数据内容传输给服务器具体可以包括：
在满足数据上报条件时，工业控制适配器通过扩展功能码，将寄存器的内容自动传输给服务器。数据内容具体可以是寄存器的内容，其中包括寄存器在一定时间内的数据的存储更新情况等等。
在一些可选实施例中，作为从节点的工业控制适配器检测是否满足数据上报条件具体可以包括：
工业控制适配器判断当前时刻是否满足上报周期需求；
当当前时刻满足上报周期需求时，则满足数据上报条件。工业控制适配器检测数据上报条件，可以是基于时间周期的条件，也就是上报周期需求所对应的上报周期的长度；例如，当上报周期长度为5s时，也就是工业控制适配器应当每5s向服务器上报数据内容；如果当前时刻距离上次上报时间到了5s，那么就视为满足数据上报条件，工业控制适配器可以将所对应的数据内容，上报给服务器。
在一些可选实施例中，新增的扩展功能码除了可以让工业控制适配器主动上报数据内容之外，还可以用于服务器向工业控制适配器下发指令；具体的，本发明实施例还可以包括：
接收服务器通过扩展功能码发送的数据查询请求；
工业控制适配器基于数据查询请求，将寄存器的内容传输给服务器。也就是说，扩展功能码的功能并不限于工业控制适配器向服务器主动上报数据内容，服务器也可以基于扩展功能码，向工业控制适配器下发数据查询请求，然后工业控制适配器可以基于数据查询请求，将寄存器的内容传输给服务器。该过程相当于是一个传统的主从交互过程，这意味着本发明实施例中新增的扩展功能码也可以应用于传统的主从交互过程中。
服务器下发的数据查询请求中，可以是寄存器地址，该寄存器地址是工业控制适配器专用的，相当于是配置指令。
在一些可选实施例中，当满足数据上报条件时，工业控制适配器自动将数据内容传输给服务器具体可以包括：
在满足数据上报条件时，工业控制适配器通过消息队列遥测传输mqtt协议数据包，将寄存器的内容自动传输给服务器。在本发明实施例中，除了通过在已有的modbus协议中增加扩展功能码之外，还可以通过另一协议，也就是mqtt协议的协议数据包，将寄存器的内容主动传输给服务器。其中，mqtt是一个基于客户端-服务器的消息发布/订阅传输协议。mqtt协议是轻量、简单、开放和易于实现的，这些特点使它适用范围非常广泛。在很多情况下，包括受限的环境中，如：机器与机器(M2M)通信和物联网(IoT)。其在，通过卫星链路通信传感器、偶尔拨号的医疗设备、智能家居、及一些小型化设备中已广泛使用。
在一些可选实施例中，基于mqtt协议数据包，还可以包括：
接收服务器通过mqtt协议数据包发送的数据查询请求；
工业控制适配器基于数据查询请求，将寄存器的内容传输给服务器。也就是说，mqtt协议数据包，也可以应用于服务器与工业控制适配器之间的主从传输。
在一些可选实施例中，工业控制适配器还与可编程逻辑控制器PLC之间通过modbus主从协议进行数据传输，且工业控制适配器作为主节点，PLC作为从节点。在本发明实施例中的数据传输***中，除了服务器和工业控制适配器之外，还可以包括PLC，PLC通过485等接口与工业控制适配器连接，而在工业控制适配器与PLC之间的modbus主从协议连接中，工业控制适配器是作为主节点，而PLC则作为从节点。在工业控制适配器和PLC之间的modbus主从协议连接，对于服务器下行命令/查询(此时工业控制适配器为从)，工业控制适配器转发给PLC(此时工业控制适配器为主)；对于需要实时上报的数据，服务器给工业控制适配器下发代理查询配置，包括寄存器地址，查询周期，上报条件等等；工业控制适配器则可以自行周期性查询PLC的数据，满足上报条件就主动上报给服务器。其中周期性查询PLC数据中，其周期可以达到ms级别。
本发明实施例提供一种数据传输方法，包括：作为从节点的工业控制适配器检测是否满足数据上报条件；其中，工业控制适配器与服务器之间通过modbus主从协议进行数据传输，且服务器作为主节点；当满足数据上报条件时，工业控制适配器自动将数据内容传输给服务器。通过在作为从节点的工业控制适配器侧进行数据上报条件的检测，并检测满足数据上报条件时，自动将数据内容传输给服务器，从而实现了从设备主动与主设备进行数据传输的方案，相当于实现了modbus主从协议下，主从设备之间的双向主动数据传输，提升了modbus主从协议的实际应用场景。
本发明另一可选实施例
本发明另一可选实施例中还提供了一种数据传输***，请参考图2，该数据传输***包括通信连接的工业控制适配器2和服务器1，工业控制适配器2与服务器1之间通过modbus主从协议进行数据传输，且服务器1作为主节点，工业控制适配器2作为从节点；其中，工业控制适配器2检测是否满足数据上报条件；当满足数据上报条件时，工业控制适配器2自动将数据内容传输给服务器1。
在本发明实施例中的数据传输***中，除了服务器1和工业控制适配器2之外，还可以包括PLC3，PLC3通过485等接口与工业控制适配器2连接，而在工业控制适配器2与PLC3之间的modbus主从协议连接中，工业控制适配器2是作为主节点，而PLC3则作为从节点。在工业控制适配器2和PLC3之间的modbus主从协议连接，对于服务器1下行命令/查询(此时工业控制适配器2为从)，工业控制适配器2转发给PLC3(此时工业控制适配器2为主)；对于需要实时上报的数据，服务器1给工业控制适配器2下发代理查询配置，包括寄存器地址，查询周期，上报条件等等；工业控制适配器2则可以自行周期性查询PLC3的数据，满足上报条件就主动上报给服务器1。其中周期性查询PLC3数据中，其周期可以达到ms级别。
在一些可选实施例中，为了达成作为从设备的工业控制适配器2，可以主动给服务器1发送数据内容，在作为从节点的工业控制适配器2检测是否满足数据上报条件之前，还可以包括：
在modbus主从协议中，增加扩展功能码。扩展功能码相当于在modbus协议中，增加了一条或数条新的指令，基于该新的指令，工业控制适配器2可以主动发送数据内容给服务器1。也就是说，当满足数据上报条件时，工业控制适配器2自动将数据内容传输给服务器1具体可以包括：
在满足数据上报条件时，工业控制适配器2通过扩展功能码，将寄存器的内容自动传输给服务器1。数据内容具体可以是寄存器的内容，其中包括寄存器在一定时间内的数据的存储更新情况等等。
在一些可选实施例中，作为从节点的工业控制适配器2检测是否满足数据上报条件具体可以包括：
工业控制适配器2判断当前时刻是否满足上报周期需求；
当当前时刻满足上报周期需求时，则满足数据上报条件。工业控制适配器2检测数据上报条件，可以是基于时间周期的条件，也就是上报周期需求所对应的上报周期的长度；例如，当上报周期长度为5s时，也就是工业控制适配器2应当每5s向服务器1上报数据内容；如果当前时刻距离上次上报时间到了5s，那么就视为满足数据上报条件，工业控制适配器2可以将所对应的数据内容，上报给服务器1。
在一些可选实施例中，新增的扩展功能码除了可以让工业控制适配器2主动上报数据内容之外，还可以用于服务器1向工业控制适配器2下发指令；具体的，本发明实施例还可以包括：
接收服务器1通过扩展功能码发送的数据查询请求；
工业控制适配器2基于数据查询请求，将寄存器的内容传输给服务器1。也就是说，扩展功能码的功能并不限于工业控制适配器2向服务器1主动上报数据内容，服务器1也可以基于扩展功能码，向工业控制适配器2下发数据查询请求，然后工业控制适配器2可以基于数据查询请求，将寄存器的内容传输给服务器1。该过程相当于是一个传统的主从交互过程，这意味着本发明实施例中新增的扩展功能码也可以应用于传统的主从交互过程中。
服务器1下发的数据查询请求中，可以是寄存器地址，该寄存器地址是工业控制适配器2专用的，相当于是配置指令。
在一些可选实施例中，当满足数据上报条件时，工业控制适配器2自动将数据内容传输给服务器1具体可以包括：
在满足数据上报条件时，工业控制适配器2通过消息队列遥测传输mqtt协议数据包，将寄存器的内容自动传输给服务器1。
在一些可选实施例中，基于mqtt协议数据包，还可以包括：
接收服务器1通过mqtt协议数据包发送的数据查询请求；
工业控制适配器2基于数据查询请求，将寄存器的内容传输给服务器1。也就是说，mqtt协议数据包，也可以应用于服务器1与工业控制适配器2之间的主从传输。
本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质包括在用于存储信息(诸如计算机可读指令、数据结构、计算机程序模块或其他数据)的任何方法或技术中实施的易失性或非易失性、可移除或不可移除的介质。计算机可读存储介质包括但不限于RAM(Random Access Memory，随机存取存储器)，ROM(Read-Only Memory，只读存储器)，EEPROM(Electrically Erasable Programmable read only memory，带电可擦可编程只读存储器)、闪存或其他存储器技术、CD-ROM(Compact Disc Read-Only Memory，光盘只读存储器)，数字多功能盘(DVD)或其他光盘存储、磁盒、磁带、磁盘存储或其他磁存储装置、或者可以用于存储期望的信息并且可以被计算机访问的任何其他的介质。
本实施例中的计算机可读存储介质可用于存储一个或者多个计算机程序，其存储的一个或者多个计算机程序可被计算机设备执行，以实现上述数据传输方法的至少一个步骤。
对于计算机程序：
本实施例还提供了一种计算机程序(或称计算机软件)，该计算机程序可以分布在计算机可读介质上，由可计算装置来执行，以实现上述数据传输方法的至少一个步骤；并且在某些情况下，可以采用不同于上述实施例所描述的顺序执行所示出或描述的至少一个步骤。
本实施例还提供了一种计算机程序产品，包括计算机可读装置，该计算机可读装置上存储有如上所示的计算机程序。本实施例中该计算机可读装置可包括如上所示的计算机可读存储介质。
可见，本领域的技术人员应该明白，上文中所公开方法中的全部或某些步骤、***、装置中的功能模块/单元可以被实施为软件(可以用计算装置可执行的计算机程序代码来实现)、固件、硬件及其适当的组合。在硬件实施方式中，在以上描述中提及的功能模块/单元之间的划分不一定对应于物理组件的划分；例如，一个物理组件可以具有多个功能，或者一个功能或步骤可以由若干物理组件合作执行。某些物理组件或所有物理组件可以被实施为由处理器，如中央处理器、数字信号处理器或微处理器执行的软件，或者被实施为硬件，或者被实施为集成电路，如专用集成电路。
此外，本领域普通技术人员公知的是，通信介质通常包含计算机可读指令、数据结构、计算机程序模块或者诸如载波或其他传输机制之类的调制数据信号中的其他数据，并且可包括任何信息递送介质。所以，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。
应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。
Claims (10)
1.一种数据传输方法，其特征在于，包括：
作为从节点的工业控制适配器检测是否满足数据上报条件；其中，所述工业控制适配器与服务器之间通过modbus主从协议进行数据传输，且所述服务器作为主节点；
当满足数据上报条件时，所述工业控制适配器自动将数据内容传输给所述服务器。
2.如权利要求1所述的数据传输方法，其特征在于，在所述作为从节点的工业控制适配器检测是否满足数据上报条件之前，还包括：
在所述modbus主从协议中，增加扩展功能码；
所述当满足数据上报条件时，所述工业控制适配器自动将数据内容传输给所述服务器包括：
在满足数据上报条件时，所述工业控制适配器通过所述扩展功能码，将寄存器的内容自动传输给所述服务器。
3.如权利要求2所述的数据传输方法，其特征在于，所述作为从节点的工业控制适配器检测是否满足数据上报条件包括：
所述工业控制适配器判断当前时刻是否满足上报周期需求；
当当前时刻满足上报周期需求时，则满足所述数据上报条件。
4.如权利要求2所述的数据传输方法，其特征在于，还包括：
接收所述服务器通过所述扩展功能码发送的数据查询请求；
所述工业控制适配器基于所述数据查询请求，将所述寄存器的内容传输给所述服务器。
5.如权利要求1所述的数据传输方法，其特征在于，所述当满足数据上报条件时，所述工业控制适配器自动将数据内容传输给所述服务器包括：
在满足数据上报条件时，所述工业控制适配器通过消息队列遥测传输mqtt协议数据包，将寄存器的内容自动传输给所述服务器。
6.如权利要求5所述的数据传输方法，其特征在于，还包括：
接收所述服务器通过所述mqtt协议数据包发送的数据查询请求；
所述工业控制适配器基于所述数据查询请求，将所述寄存器的内容传输给所述服务器。
7.如权利要求1-6任一项所述的数据传输方法，其特征在于，所述工业控制适配器还与可编程逻辑控制器PLC之间通过modbus主从协议进行数据传输，且所述工业控制适配器作为主节点，所述PLC作为从节点。
8.一种数据传输***，其特征在于，所述数据传输***包括通信连接的工业控制适配器和服务器，所述工业控制适配器与服务器之间通过modbus主从协议进行数据传输，且所述服务器作为主节点，所述工业控制适配器作为从节点；其中，所述工业控制适配器检测是否满足数据上报条件；当满足数据上报条件时，所述工业控制适配器自动将数据内容传输给所述服务器。
9.如权利要求8所述的数据传输***，其特征在于，还包括：在所述modbus主从协议中，增加扩展功能码；
所述当满足数据上报条件时，所述工业控制适配器自动将数据内容传输给所述服务器包括：
在满足数据上报条件时，所述工业控制适配器通过所述扩展功能码，将寄存器的内容自动传输给所述服务器。
10.如权利要求8所述的数据传输***，其特征在于，所述当满足数据上报条件时，所述工业控制适配器自动将数据内容传输给所述服务器包括：
在满足数据上报条件时，所述工业控制适配器通过消息队列遥测传输mqtt协议数据包，将寄存器的内容自动传输给所述服务器。
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