[发明专利]一种SCADA系统中通用通信框架

说明书

技术领域

本设计通过解构数据通信过程，将各过程模块分开实现，通过面向对象与中间件技术减少各模块之间的藕合度，同时为各模块保留了足够的自定义空间，在适应各种复杂通信需求的情况下最大限度复用已有的功能模块，提高开发效率，扩大通信模块在SCADA领域的使用范围。

背景技术

数据通信作为一项公共功能，是各种网络应用的重要组成部分。单就SCADA系统的上位机来说，需要收集各种下位机设备上送的现场状态数据，这些下位机设备上送数据时使用的通信方式、通信规约、数据格式等都各不相同，给SCADA上位机带来了繁重的通信规约维护工作。实际上，数据通信功能涉及到的无非通信方式、通信规约、数据格式与后台数据库读写四个方面。在实际工作中，通信工作的复杂性主要由四者各自的细节要求与互相之间的不同组合带来。

在目前SCADA领域的数据通信功能实现方式中，一般采用的是将通信方式单独实现，而将规约报文处理与后台数据库读写捆绑在一起。这种方式复用了通信功能模块，又由于大多数SCADA系统集成商只使用一套后台系统，因此这种方式在很多时候能够显著减少通信规约开发的工作量。

然而，随着SCADA系统应用的日益广泛，系统集成商已很难使用一套后台系统来应对各种不同规模的SCADA应用，这样就意味着需要大量的数据通信功能移植的工作。此外，数据通信的需求广泛存在于一套SCADA系统实施的各个阶段，与后台数据库紧密耦合的通信模块面向特定应用，限制了模块的复用范围，而同一种功能的多次实现也为后期的管理与维护带来了很多麻烦。

发明内容

针对现有技术中存在的不足，本发明提出了一种可以涵盖SCADA领域各种数据通信需求的软件框架，通过应用现代计算机软件技术，将数据通信各过程分开实现，独立工作，并为各过程模块之间的组合提供了灵活方便的配置方法，可依据特定需求对过程进行配置与裁剪，从而达到适应各种不同应用场景的目的。在软件框架上，遵循如下四个原则：

1） 过程解构。将数据通信解构为通信方式、通信规约与数据解析、应用交互三个过程，每个过程分别实现为一个独立的模块加以复用。

2） 面向接口。为每个模块分别定义一套统一的接口，各模块之间利用多态技术通过接口进行交互。同时，通过接口继承为模块的每个具体实现定义一个类型。

3） 面向数据。通过中间件技术，降低应用交互模块与应用的藕合度。

4） 分层配置。分层配置指的是各模块本身的细节配置与模块实例组合配置。

本发明的技术方案为：一种SCADA系统中通用通信框架，其特征在于：它包括通信规约模块、通信传输模块与应用接口模块，所述通信规约模块负责应用数据的封装与解析；所述通信传输模块负责通过通信通道传输数据；所述应用接口模块负责上层应用与通信规约模块之间的交互。

通信框架中每个组件定义了一套接口作为基类，满足组件之间的数据交互。每个针对具体实现定义的子类继承相应的基类，实现基类中定义的接口。

附图说明

图1为本发明实施例的通信框架示意图。

图2为本发明实施例的配置功能示意图。

图3为本发明实施例的组件工厂注册流程示意图。

具体实施方式

 以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细阐述。

本发明的通信框架将数据通信功能划分到通信规约模块、通信传输模块与应用接口模块。在整个应用逻辑中，上层应用是通信功能的使用者；通信规约模块负责应用数据的封装与解析；通信传输模块负责通过通信通道传输数据；应用接口模块负责上层应用与通信规约模块之间的交互。如图1所示，本发明实施例的通信框架示意图。

通信框架中每个组件定义了一套接口作为基类，满足组件之间的数据交互。每个针对具体实现定义的子类继承相应的基类，实现基类中定义的接口。

1．应用接口

应用接口的工作是将通信规约解析后数据传递给上层应用，并接收上层应用下传的数据，将其交由通信规约打包并发送出去。由此可见应用接口的工作方式是由通信规约决定的，而且一个通信规约可应用于多个上层应用，相对于上层应用来说，通信规约是变化较少的，因此此处将应用接口设计为与通信规约模块紧密藕合，与上层应用通过中间件交互的松散藕合方式。

应用接口的基类中仅定义了异常处理与配置载入接口，在实际使用时，需扩充其接口以适应某一特定的规约，再根据每一种中间件实现不同的子类。

2．通信规约