本發(fā)明涉及多協(xié)議數(shù)據接入方法和裝置，尤其涉及一種工業(yè)4.0環(huán)境下可配置的多協(xié)議數(shù)據接入方法及裝置。

背景技術：

通信協(xié)議是指雙方實體完成通信或服務所必須遵循的規(guī)則和約定。通過通信信道和設備互連起來的多個不同地理位置的數(shù)據通信系統(tǒng)，要使其能協(xié)同工作實現(xiàn)信息交換和數(shù)據傳輸，必須要有一種通信協(xié)議。傳統(tǒng)制造環(huán)境下數(shù)據傳輸方式基本都是固定的，一種制造設備對應一種通信協(xié)議，即一種設備接入后，只能按該設備的協(xié)議和固定協(xié)議參數(shù)進行數(shù)據傳輸，不能動態(tài)更改。

在工業(yè)4.0環(huán)境下，制造設備和接線種類繁多，新出現(xiàn)的網絡協(xié)議和接口情況也復雜多變。多網絡協(xié)議有不能直接通信的優(yōu)點，所以數(shù)據傳輸?shù)陌踩源蟠笤黾?，因此，多種網絡協(xié)議通信技術在生產生活中得到廣泛使用。但制造環(huán)境中，設備利用多種類多數(shù)量的單一通信協(xié)議的數(shù)據接入卡，這就增加了硬件架構的復雜性，安裝和更改也變得更加困難，眾多硬件設備也會增加能量消耗。此外，當有新的協(xié)議接入時，此接口只能在該設定參數(shù)進行數(shù)據傳輸，不能按照制造現(xiàn)場實際情況配置，實時性和可重構性差，不能實現(xiàn)遠程配置和優(yōu)化設備資源。

隨著技術的發(fā)展，硬件設備也在不斷更新，現(xiàn)在的硬件設備其網絡接口越來越多，而且還可以支持多種應用層協(xié)議。現(xiàn)有制造設備和協(xié)議眾多，可以選擇支持多應用層協(xié)議的數(shù)據接入卡能很好地滿足其數(shù)據傳輸?shù)男枨蟆?/p>

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術的缺點和不足，提供一種工業(yè)4.0環(huán)境下可配置的多協(xié)議數(shù)據接入方法及裝置。旨在應用層上多種協(xié)議的制造設備能更方便地接入，滿足生產過程對設備數(shù)據傳輸?shù)男枨蟆?/p>

本發(fā)明通過下述技術方案實現(xiàn)：

一種工業(yè)4.0環(huán)境下可配置的多協(xié)議數(shù)據接入裝置，包括終端配置軟件模塊、配置文件模塊和由部署在制造現(xiàn)場的應用層多協(xié)議接入設備組成；

終端配置軟件模塊包括：可編輯應用層協(xié)議信息庫模塊、人機交互界面和安全模塊；

所述可編輯應用層協(xié)議信息庫模塊：包括接入卡上可接入的協(xié)議類型，接入協(xié)議地址，接口工作狀態(tài)和該類型協(xié)議當前的數(shù)據傳輸參數(shù)；

所述人機交互界面：當新的制造設備要接入時，操作人員會根據該設備數(shù)據傳輸?shù)膽脤訁f(xié)議信息及需求動態(tài)配置協(xié)議參數(shù)，完成新的協(xié)議接入；配置任務完成后會更新協(xié)議庫信息，供操作人員查詢，實現(xiàn)實時監(jiān)測；

所述安全模塊：要求對的協(xié)議數(shù)據庫的信息進行安全保護。

多協(xié)議接入設備包括：

微處理器；用于運行配置文件和協(xié)議切換程序；

多種協(xié)議接口；

存儲模塊；用于在傳輸?shù)臄?shù)據流量(較大)時，為了避免微處理器過載，將部分數(shù)據暫時緩存；存儲模塊分為flashrom和緩存塊兩部分；其中，flashrom用于存放接收到的配置文件及協(xié)議切換程序和各協(xié)議的地址及相關參數(shù)，新協(xié)議接入并執(zhí)行后存放更新信息；

通用異步傳輸器(uart)；用于設備接口與微處理器間數(shù)據傳輸?shù)拇⑿修D換；

無線收發(fā)器；用于接收配置文件，并給終端反饋配置后的信息；

配置文件格式分四個部分：協(xié)議類型段、地址段、功能段和參數(shù)段；

協(xié)議類型段內包含協(xié)議的名稱及該協(xié)議的標識符，如rs-232、rs-485、zigbee、工業(yè)以太網等；

接入地址段是某協(xié)議接入時設置的地址，它與接入卡內協(xié)議切換程序地址及接口形成一對一映射；

配置功能段是決策該接口的工作選擇，如接入協(xié)議開始和終止傳輸；

參數(shù)段是配置參數(shù)如波特率、數(shù)據位、起始位等。

當新的設備接入時，操作人員根據該設備的應用層協(xié)議類型與數(shù)據傳輸?shù)男枰渲锰囟ǖ膮?shù)，配置文件通過無線網下發(fā)至接入卡，由無線收發(fā)器接收后保存在flashrom中，微處理器讀取flashprom內的文件地址，根據其地址調用相應的協(xié)議切換程序，使用該協(xié)議完成制造設備的接入，由配置參數(shù)確定數(shù)據傳輸和協(xié)議遠程配置過程。

本發(fā)明相對于現(xiàn)有技術，具有如下的優(yōu)點及效果：

本發(fā)明可以針對新制造設備接入的需求，利用多應用層協(xié)議接入卡，對系統(tǒng)硬件結構更改較小，節(jié)省了硬件設備資源和能量消耗，提高了資源利用率，也減少了工作量。

本發(fā)明通過無線網在遠程端發(fā)送配置命令，只需預先編輯好應用層協(xié)議庫和協(xié)議切換程序，配置文件編寫簡單，能實現(xiàn)對制造設備的集成管理，大大提高了配置效率，滿足配置實時性要求。

本發(fā)明中應用層多協(xié)議多接口設備易獲得，且裝置基于模塊化設計，容易對其進行擴展和更改，在工業(yè)4.0的多種設備多種協(xié)議環(huán)境下實用性很強。

附圖說明

圖1是軟件結構圖。

圖2配置文件格式圖。

圖3硬件結構圖。

圖4配置流程圖。

具體實施方式

下面結合具體實施例對本發(fā)明作進一步具體詳細描述。

實施例

如圖1～圖4；本發(fā)明工業(yè)4.0環(huán)境下可配置的多協(xié)議數(shù)據接入裝置，包括終端配置軟件，配置文件和由部署在制造現(xiàn)場的應用層多協(xié)議接入卡組成；終端配置軟件包括可編輯的應用層協(xié)議信息庫模塊，人機交互界面，安全模塊；多協(xié)議接入設備包括微處理器，應用層多協(xié)議接入口，存儲模塊，協(xié)議切換程序，通用異步傳輸器(uart)，無線收發(fā)模塊。

如圖1；終端配置軟件包括根據制造現(xiàn)設備協(xié)議特點按分布式架構編輯的應用層通信協(xié)議庫；

協(xié)議庫包括：接入卡上可接入的協(xié)議類型、協(xié)議接入地址、某接口上該協(xié)議的工作狀態(tài)和該類型協(xié)議當前的數(shù)據傳輸參數(shù)等。制造車間有新協(xié)議的設備加入或者移除時，在協(xié)議庫內可編輯修改該協(xié)議。

人機交互界面：當新的制造設備要接入時，操作人員會根據該設備數(shù)據傳輸?shù)膽脤訁f(xié)議信息以及數(shù)據傳輸?shù)男枨?，可動態(tài)地配置協(xié)議參數(shù)，完成新的協(xié)議接入；當制造設備完成數(shù)據傳輸時，操作人員又可配置文件，結束該協(xié)議傳輸工作，騰出資源和空間。配置任務完成后會生成該協(xié)議的工作數(shù)據報表，協(xié)議庫信息更新，供操作人員查詢，實現(xiàn)對配置執(zhí)行情況的實時跟蹤監(jiān)測；而且操作人員通過監(jiān)控信息，在接下來的配置工作中可以更加靈活選擇，大大減少了工作量，使配置任務變得更為簡單。

安全模塊：要求對的協(xié)議數(shù)據庫的信息進行安全保護要求對的協(xié)議數(shù)據庫的信息進行安全保護，以防協(xié)議數(shù)據庫出現(xiàn)問題或者被侵入而導致信息丟失、泄露、被更改等；也要保護配置模塊以免因操作錯誤或者其他問題而造成配置紊亂，影響協(xié)議配置和數(shù)據傳輸過程。

如圖2；應用層協(xié)議配置文件格式分四個部分：協(xié)議類型段、地址段、功能段和數(shù)據傳輸參數(shù)。協(xié)議類型段內包含協(xié)議的名稱及該協(xié)議的標識符，如rs-232、rs-485、zigbee、工業(yè)以太網等；接入地址段是某協(xié)議接入時設置的地址，它與接入卡內協(xié)議切換程序地址形成一對一映射，即一種應用層協(xié)議在接入時，配置文件能驅動對應的協(xié)議切換程序并啟動該對應協(xié)議的接口，非協(xié)議庫內的設備協(xié)議不能接入。配置功能段是決策該接口的工作選擇，如新接入協(xié)議開始傳輸數(shù)據，傳輸任務完成后終止，避免網絡資源被過多占用；配置參數(shù)段是根據當前環(huán)境合理定義和配置該接入協(xié)議能傳輸數(shù)據的參數(shù)，如數(shù)據格式的起始位、數(shù)據位和停止位及說明數(shù)據傳送快慢的波特率等。

如圖3，是本發(fā)明硬件架構；其包括微處理器、多種協(xié)議接入口、存儲模塊、uart、無線收發(fā)器。工業(yè)4.0環(huán)境下制造設備協(xié)議類型眾多，算法復雜多變，而且數(shù)據流量通常都比較大，因此選擇運算速度較快的處理器來運行配置文件和協(xié)議切換程序，一塊協(xié)議接入卡可以接入四種類型的應用層協(xié)議。無線收發(fā)器的功能是接收遠程發(fā)送來的配置文件，并為終端發(fā)送執(zhí)行情況信息。存儲模塊分flashrom和緩存塊兩部分，flashrom用于存放接收到的配置文件及協(xié)議切換程序和各協(xié)議的地址及相關參數(shù)，新協(xié)議接入并執(zhí)行后存放更新信息。緩存模塊用于在傳輸?shù)臄?shù)據流量很大時，為了避免微處理器過載，將部分數(shù)據暫時緩存。uart用于設備接口與微處理器間數(shù)據傳輸?shù)拇⑿修D換。

如圖4，是本發(fā)明配置流程圖；當新的設備接入時，操作人員根據該設備的應用層協(xié)議類型與數(shù)據傳輸?shù)男枰渲锰囟ǖ膮?shù)，配置文件通過無線網下發(fā)至接入卡，由無線收發(fā)器接收后保存在flashrom中，微處理器讀取flashprom內的文件地址，根據其地址調用相應的協(xié)議切換程序，使用該協(xié)議完成制造設備的接入，由配置參數(shù)確定數(shù)據傳輸和協(xié)議遠程配置過程。此設備能在遠程配置協(xié)議數(shù)據的接入，配置波特率等參數(shù)。此外，可以根據具體網絡情況，通過編寫以循環(huán)語句的多協(xié)議切換程序，實現(xiàn)對各協(xié)議設備數(shù)據的分時傳輸。

如上所述，便可較好地實現(xiàn)本發(fā)明。

本發(fā)明的實施方式并不受上述實施例的限制，其他任何未背離本發(fā)明的精神實質與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護范圍之內。