[发明专利]一种工业协议动态自适应适配系统的设计方法

说明书

本发明公开了一种工业协议动态自适应适配系统的设计方法，系统包括协议适配服务器和边缘工业网关两个基本单元，边缘工业网关位于工业生产现场，直接与工业设备连接，协议适配服务器通过互联网的TCP/IP协议与边缘工业网关实现远程连接，边缘工业网关的软件系统采用中间件架构，由基础操作系统、中间件平台环境和中间件功能模块三部分组成。本发明采用边缘工业网关和协议适配服务器相结合的系统架构，通过协议适配服务器上的基于XML的协议模版数据库，协助边缘工业网关实现工业接口协议的自动识别和自适应适配，自动生成设备通信并动态运行，不需要网关软件重新编译或网关的重启操作，实现了多种工业协议动态自适应适配。

技术领域

本发明涉及工业互联网技术领域，特别涉及一种工业协议动态自适应适配系统的设计方法。

背景技术

目前在工业互联网领域，存在设备和系统中存在多种多样的工业接口协议，例如常见的有RS232、RS485、Modbus、Profibus、MTConnect、Ethernet/IP、Profinet等等，而且还存在自动化设备生产或集成商自行开发私有工业协议的情况。这就造成工业协议标准不统一、互不兼容，数据和设备控制难以互联互通和存在数据孤岛等问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种工业协议动态自适应适配系统的设计方法，采用边缘工业网关和协议适配服务器相结合的系统架构，通过协议适配服务器上的基于XML的协议模版数据库，协助边缘工业网关实现工业接口协议的自动识别和自适应适配。并且基于中间件技术在边缘工业网关上支持协议模版的解析，自动生成设备通信并动态运行，不需要网关软件重新编译或网关的重启操作，实现了多种工业协议动态自适应适配，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种工业协议动态自适应适配系统的设计方法，系统包括协议适配服务器和边缘工业网关两个基本单元，边缘工业网关位于工业生产现场，直接与工业设备连接，协议适配服务器通过互联网的TCP/IP协议与边缘工业网关实现远程连接，所述边缘工业网关的软件系统采用中间件架构，由基础操作系统、中间件平台环境和中间件功能模块三部分组成，协议适配服务器建立一个面向不同工业设备生产厂商的不同工业接口协议的基于XML语言描述的工业协议模版数据库。

进一步地，所述边缘工业网关的结构由协议探测和通信接口、协议模版管理模块、协议模版解析模块和动态运行管理模块组成，其中，

协议探测和通信接口：在工业协议解析失败的情况下需要启动本模块，如果网关不能与工业设备正常通信，网关则将从工业设备接收到的所有信息发送给协议适配服务器，由协议适配服务器进行协议识别，并接收协议适配服务器发送过来的协议模版；

协议模版管理模块：负责边缘工业网关上的协议模版的存储、读取、查询和更新；

协议模版解析模块：根据协议模版基于JavaScript语言生成网关与工业设备之间的通信中间件，并负责该通信中间件的正确性验证，并将验证结果通过通信接口模块反馈给协议适配服务器；

动态运行管理模块：该模块负责维护网关通信软件的配置文件，通过重新启动网关通信软件的方式，使新生成的通信中间件在网关通信软件中得到应用。

进一步地，所述协议适配服务器的结构由数据库管理模块、协议识别模块以及与网关之间的通信接口组成，其中，

数据库管理模块：数据库管理模块为管理员提供协议模版的新增、查询、更新、删除数据库管理功能；

协议识别模块：协议识别模块首先将网关发送过来的其从工业设备接收到的信息进行解析，提取设备生产厂商、协议类型、信令长度等等关键信息，并在协议模版数据库中进行检索和比对；