[发明专利]一种优化的工业用串口协议的以太网透传方法

说明书

本发明公开了一种优化的工业用串口协议的以太网透传方法。针对工业用串口协议传输控制系统，包括：第一和第二协议转换器内均设置状态机，分别作为从站/主站，并且在第一和第二协议转换器内之间建立串口从站和串口主站的协议栈；在第一和第二协议转换器之间的对串口收发的数据帧上加入一个序列号，在串口发出数据帧时加入序列号，序列号按发出次数依次递增；将第一协议转换器和第二协议转换器之间的以太网通讯采用用户数据报协议UDP方式，并在用户数据报协议UDP中加入多发机制。本发明解决了在网络状况不好，或者互联网络中传输时因为延时，丢帧等问题所引起的工业用串口协议传输效果不好的问题，可以使得整个传输过程高效，正确。

技术领域

本发明涉及了一种工业用串口协议改进方法，尤其是涉及了一种优化的工业用串口协议的以太网透传方法。

背景技术

串口在各种工业控制器之中得到了广泛的应用。目前仍然有不少PLC在使用串口作为调试接口用。

通常来说，串口的连接时受限制于距离的，无论是RS232还是RS485的方式，距离都是有限制的，通常在千米级别以下，对于更长距离的连接，可以采用光纤的方式，另外也可以采用以太网进行传输，如果接入互联网之中，则可能进行更远距离的传输。

这种远程的调试，其方案上需要对串口进行透明的传输，系统分为第一协议转换器(3)和第二协议转换器(4)两个部分，系统结构如图1所示。工程师通过第一协议转换器(3)连入以太网络，即可对工业控制器进行操作，如同在现场一般。

串口在作为工业设备的通讯和调试接口时，通常采用一种主从(Master/Slave)和应答(Query/Response)的方式来进行通讯，其运行过程和特点如下：

运行的方法一般是主站发起查询，从站收到数据包之后解析，并予以回复；主站接收数据，予以解析，并可以开始下一次的查询；主站常设置一个超时(timeout)的参数，如果主站在设定的超时时间之内没有收到回复，那么就认为本次查询通讯以失败结束，再开始下一次的查询通讯；主站可能会设置一个通讯中断的标识，通常会采用连续查询失败的次数，或者持续无响应的时间为判断依据。

由于是工业控制应用，需要级高的实时传输速度和性能，现有工业用串口协议其具有以下的问题：通讯是半双工的，接收和发送不是随意时刻都可以，而是有序的；查询和应答必须是一一对应的，使得过期的应答是无效的，甚至是错误的；尤其需要快速响应，多次查询的无应答常会造成使用上的中断。

典型的这种类型的协议就是Modbus RTU协议。针对这样的工业设备的Modbus RTU串口通讯协议等类似的协议，这种基于以太网的透传方案，在以太网的性能足够好时，这一切是成立的，也可以取得良好的效果。

但在以太网的性能不佳时，特别是在通过互联网进行远程连接时，这种方式的效果会大幅降低。如果不加以处理，会变得低效，甚至不可用。

本发明提出了一个新的方案，用于解决以上的问题。

发明内容

为了解决背景技术中存在的技术问题，本发明提出了一种优化的工业用串口协议的以太网透传方法，利用这类的串口通讯协议的特点，采用特殊的技术方案措施解决了在以太网的性能不佳情况下工业设备的采用查询/应答方式的工业串口协议进行有效传输的问题。

本发明采用的技术方案是：

针对工业用串口协议传输控制系统，方法包括：

A、第一协议转换器和第二协议转换器内均设置状态机，分别作为从站/主站，并且在第一协议转换器和第二协议转换器内之间建立串口从站和串口主站的协议栈；协议栈用于保证接收和发送的有序执行，用于保证两侧的状态机不混乱；也就是说，可以保证主站设备和从站设备都只在允许收发的时候进行收发的操作，而不会造成逻辑上的混乱。

协议栈的实现有利于用于保证收发是有序的，不会造成收发逻辑的混乱。