适配串口通讯软件与远程GPRS设备通信的实现系统的制作方法

本发明涉及工业自动化技术领域，特别涉及一种适配串口通讯软件与远程gprs设备通信的实现系统。

背景技术：

监控与数据采集系统(supervisioncontrolanddataacquisition,简称scada)在工业控制领域中有很长的历史并且具有十分重要的意义。它可以对分散的、无人值守的现场数据进行定时采集，并且可以发送简单的控制命令。它将先进的计算机技术、通信技术有机结合为一体，适合于地域广阔的各种环境。建设专用的有线或无线网络是传统监控系统的实现方式，但这需要高额的建设和维护费用。随着无线通信技术的迅速发展，提供给我们一种成本更低廉、速度更快捷的通信方式，那就是通用分组无线业务(generalpacketradioservice，简称gprs)。

工业自动化智能化的不断发展和普及，使得很多传统行业都迫切需要对远程设备进行监控和调试。例如污水处理，石油石化等特殊行业由于现场设备具有数量大，分散性强的特点，带工业以太网通讯的gprs模块迅速在这些行业得到广泛应用(只要有手机信号的地方就可以接收发送数据)。plc作为控制终端，系统稳定性高，采用gprs无线通讯的方式进行实时监控、跟踪，不受环境以及场地等条件限制，系统操作简单、数据输出快而精确，可以实现连续或实时监控，实时指导生产调试，应用前景十分广阔，具有较强的实用价值。

这些gprs模块(gprs通信模块内插有sim卡，实现无线传输)内置在厂家原有的cpu中，各厂家通过上位机软件远程实现对现场设备的监控和调试。各个厂家的上位机软件集成了对应各自gprs模块通信功能，然而一个工业现场可能有多家设备，上位机软件的不统一导致现场调试的局限性。

技术实现要素：

本发明的目的旨在至少解决所述技术缺陷之一。

为此，本发明的目的在于提出一种适配串口通讯软件与远程gprs设备通信的实现系统。

为了实现上述目的，本发明的实施例提供一种适配串口通讯软件与远程gprs设备通信的实现系统，包括：

串口调试工具、适配器、gprs设备组，其中，所述串口调试工具与所述适配器双向通信，所述适配器与是所述gprs设备组双向通信；

所述适配器包括：虚拟串口模块、串口报文收发模块、gprs报文收发模块、gprs设备维护模块，其中，所述虚拟串口模块与所述串口报文收发模块连接，所述gprs设备维护模块与所述gprs报文收发模块连接，所述串口报文收发模块与gprs报文收发模块连接；

其中，所述虚拟串口模块用于创建虚拟串口，利用串口通讯工具和所述适配器通过配对的虚拟串口进行通信，维护虚拟串口列表；

所述串口报文收发模块用于管理多个虚拟串口数据收发，接收外部串口通讯软件发送的modbus报文，转换成modbustcp格式报文，转发给所述gprs报文收发模块，接收所述gprs报文收发模块发送的modbus报文，解析报文，转发给对应的串口；

所述gprs报文收发模块用于管理多个gprs设备的数据收发，接收串口收发模块发送的modbustcp报文，解析报文，转发给对应的gprs设备，接收gprs设备反馈的modbustcp报文，转换成modbus报文，转发给所述串口报文收发模块；

所述gprs设备维护模块用于监控gprs设备的上线，维护设备列表。

进一步，gprs设备维护模块监听设备上线：当有设备主动建立连接时，由所述gprs设备维护模块根据约定的报文格式解析注册报文的合法性，如果合法则将设备指针添加到设备列表，如果非法则继续监听。

进一步，所述gprs设备维护模块用于监听设备下线，根据心跳包设置时间判断设备，超时则认为设备下线，从设备列表中进行删除，否则继续监听。

进一步，所述串口报文收发模块用于接收来自串口通信软件的modbus报文，解析报文合法性，如果合法则转换成modbustcp报文，发送给gprs报文收发模块；并且，所述串口报文收发模块进一步接收所述gprs报文收发模块反馈的modbus报文，解析报文并判断其合法性，如果合法则根据报文中标识的串口号查找对应的串口，如果找到发送该报文，如果没有则丢弃报文。

进一步，gprs报文收发模块一方面接收来自串口收发模块发来的modbustcp报文，解析报文，根据dtuid查找到对应的gprs设备并发送该报文，如果没找到继续接收；另一方面接收来自gprs设备反馈回来的modbustcp报文，根据标准modbustcp协议解析报文合法性，如果合法转换成标准modbus格式报文，根据报文中串口号找到对应的串口设备，如果找到将报文转发给串口报文收发模块，如果没有找到则丢弃该报文。

根据本发明实施例的适配串口通讯软件与远程gprs设备通信的实现系统，具有以下优点：适配器独立于串口通讯软件和gprs设备；串口通讯软件没有特殊要求，只要支持串口通信即可；无需额外的硬件投入；转换协议不仅限于modbus及modbus/tcp协议，还包括自定义协议。

本发明可以实现一种简单的与gprs设备互联互通的方法，同时要对通讯资源进行优化管理，尽量避免硬件上的投入。本发明提供的一种适配串口通讯软件与gprs设备通信的方法。通过设计实现一种适配器，采用自定义或通用传输协议(例如modbus协议)，在无需增加硬件成本的前提下实现串口通讯软件与gprs设备的透明数据传输。

本发明可以实现上述提及的适配器，串口通讯软件可以轻易实现与现场若干个gprs模块通讯，实施监控，调试和配置等功能。克服了多家厂商组态软件不能互通的局限。gprs无需专用的有线或无线网络，只要手机卡有信号的地方就能使用，方便了工业现场调试人员，为分散的远程站点以及现场恶劣工业生产环境下的生产调试工作提供了便利。串口通讯软件与gprs设备通信的协议可以是标准的modbus协议也可以是任意自定义协议。

本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为根据本发明实施例的适配串口通讯软件与远程gprs设备通信的实现系统的架构图；

图2为根据本发明实施例的适配器的架构图；

图3为根据本发明实施例的gprs设备维护模块的工作流程图；

图4为根据本发明实施例的串口报文收发模块的工作流程图；

图5为根据本发明实施例的gprs报文收发模块的工作流程图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

如图1所示，本发明实施例的适配串口通讯软件与远程gprs设备通信的实现系统，包括：串口调试工具1、适配器2、gprs设备组3。

在本发明的实施例中，串口调试工具1所采用的串口通讯软件可以为任意串口通讯软件，只要能够满足实现串口调试功能即可。例如，串口调试工具1可采用：o-comtool、serialport和sscom。适配器2用于实现串口通讯软件与gprs设备的互联互通。gprs设备组3包括一系列内置gprs模块的cpu。

具体的，串口调试工具1与适配器2双向通信，适配器2与gprs设备组3双向通信。

如图2所示，适配器2包括：虚拟串口模块21、串口报文收发模块22、gprs报文收发模块24、gprs设备维护模块23，其中，虚拟串口模块21与串口报文收发模块22连接，gprs设备维护模块23与gprs报文收发模块24连接，串口报文收发模块22与gprs报文收发模块24连接。下面以modbus协议为例，对各模块的主要功能进行说明。

虚拟串口模块21用于创建虚拟串口，串口通讯工具和适配器2通过配对的虚拟串口进行通信，维护虚拟串口列表。

如图4所示，串口报文收发模块22用于管理多个虚拟串口数据收发，接收外部串口通讯软件发送的modbus报文，转换成modbustcp格式报文，转发给gprs报文收发模块24，接收gprs报文收发模块24发送的modbus报文，解析报文，转发给对应的串口。

具体的，串口报文收发模块22用于接收来自串口通信软件的modbus报文，根据标准modbus协议解析报文合法性，如果合法则根据标准modbustcp协议转换成modbustcp报文，发送给gprs报文收发模块24。并且，串口报文收发模块22进一步接收gprs报文收发模块24反馈的modbus报文，解析报文并根据标准modebus协议判断其合法性，如果合法则根据报文中标识的串口号查找对应的串口，如果查找到则发送该报文，如果没有则丢弃报文。

如图5所示，gprs报文收发模块24用于管理多个gprs设备的数据收发，接收串口收发模块发送的modbustcp报文，解析报文，转发给对应的gprs设备，接收gprs设备反馈的modbustcp报文，转换成modbus报文，转发给串口报文收发模块22。

具体的，gprs报文收发模块24一方面接收来自串口收发模块发来的modbustcp报文，解析报文，根据dtuid查找到对应的gprs设备并发送该报文，如果没找到继续接收；另一方面接收来自gprs设备反馈回来的modbustcp报文，根据标准modbustcp协议解析报文合法性，如果合法转换成标准modbus格式报文，根据报文中串口号找到对应的串口设备，如果找到将报文转发给串口报文收发模块22，如果没有找到则丢弃该报文。

如图3所示，gprs设备维护模块23用于监控gprs设备上/下线，维护设备列表。需要说明的是，同一串口下的设备地址不能重复。

1、gprs设备维护模块23用于监控gprs设备的上线，维护设备列表。

在本发明的实施例中，gprs设备维护模块23监听设备上线：当有设备主动建立连接时，由gprs设备维护模块23解析注册报文的合法性，如果合法则将设备指针添加到设备列表，如果非法则继续监听。

2、gprs设备维护模块23用于监听设备下线，根据心跳包设置时间判断设备，超时则认为设备下线，从设备列表中进行删除，否则继续监听。

本发明实施例的适配串口通讯软件与远程gprs设备通信的实现系统，所涉及的通讯协议包含但不仅限于modbus，modbus/tcp协议。

根据本发明实施例的适配串口通讯软件与远程gprs设备通信的实现系统，具有以下优点：适配器独立于串口通讯软件和gprs设备；串口通讯软件没有特殊要求，只要支持串口通信即可；无需额外的硬件投入；转换协议不仅限于modbus及modbus/tcp协议，还包括自定义协议。

本发明可以实现一种简单的与gprs设备互联互通的方法，同时要对通讯资源进行优化管理，尽量避免硬件上的投入。本发明提供的一种适配串口通讯软件与gprs设备通信的方法。通过设计实现一种适配器，采用自定义或通用传输协议(例如modbus协议)，在无需增加硬件成本的前提下实现串口通讯软件与gprs设备的透明数据传输。

本发明可以实现上述提及的适配器，串口通讯软件可以轻易实现与现场若干个gprs模块通讯，实施监控，调试和配置等功能。克服了多家厂商组态软件不能互通的局限。gprs无需专用的有线或无线网络，只要手机卡有信号的地方就能使用，方便了工业现场调试人员，为分散的远程站点以及现场恶劣工业生产环境下的生产调试工作提供了便利。串口通讯软件与gprs设备通信的协议可以是标准的modbus协议也可以是任意自定义协议。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。本发明的范围由所附权利要求及其等同限定。