一种基于工业以太网简化工程控制系统通信的方法及系统与流程

本发明涉及工业控制领域，尤其涉及一种基于工业以太网简化工程控制系统通信的方法及系统。

背景技术：

现代空间探测雷达和高压大功率设备的发展使实验室设备变得日益复杂，同时实验室设备的电磁工作环境变得恶劣，由于辅助设备的分散性使得全部设备之间的协调工作变得困难，实验室人员操作靠近高压电源的辅助设备会有一定危险，设备在实验室最后阶段需要长时间拷机，专人记录设备运行状态，基于上述内容，目前亟需一种方法对所有设备进行集中管理，同时解决线路繁多冗长的问题。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是设备集中控制使得线路繁多冗长，辅助设备的分散性使得全部设备之间的协调工作变得困难，提供了一种基于工业以太网简化工程控制系统通信的方法及系统。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种基于工业以太网简化工程控制系统通信的方法，该方法包括以下步骤：

步骤1：统一现场设备通信的物理接口类型和数据格式；

步骤2：通过光纤通信的方式将数据传输至串口转以太网协议服务器；

步骤3：对接入串口转以太网服务器的光纤信号分配IP地址与端口号；

步骤4：将通过串口转以太网服务器后的信号接入交换机，并将现场设备的通信电缆输出汇集为一根电缆；

步骤5：将通过交换机后的信号接入NET服务器；

步骤6：通过NET服务器实现本地私有IP设备与远程私有IP设备通信。

本发明的有益效果是：本发明利用工业以太网简化系统通信的方法，使得传统实验室设备控制监测的操作维护变得方便与人性化，根本上解决了设备集中控制带来的线路繁多冗长问题，提高了系统的效率、机动性、环境适应性、安全性和可靠性。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步地，所述步骤1包括以下步骤：

步骤1.1：将现场设备通信的物理接口转换为同一种接口，协议帧格式转换为同一种帧格式；

步骤1.2：将通信电缆协议传输物理接口由硬线转换为光纤通信。

进一步地，所述步骤3包括以下步骤：

步骤3.1：接收通过光纤通信传输过来的数据；

步骤3.2：给各个现场设备分配端口号与私有IP地址；

步骤3.3：将数据封装打包，利用TCP/IP协议发送给交换机。

进一步地，所述步骤4包括以下步骤：

步骤4.1：在每个端口成功链接时，通过将MAC地址和端口对应，

形成一张MAC表；

步骤4.2：串口转以太网服务器发来的数据送到交换机内存缓冲区后由CPU统一一个端口送往NET服务器；

步骤4.3：将所有设备的通信电缆由协议转换交换机汇集为一根电缆。

进一步地，所述步骤6包括以下步骤：

步骤6.1：通过Net服务器把私有IP地址映射为公网IP地址的一个端口号送往公网；

步骤6.2：远程数据接收端利用另外一个NET服务器接收数据；

步骤6.3：通过远程终端对数据进行查看和操作。

本发明提供的另一种技术方案如下：一种基于工业以太网简化工程控制系统通信的系统，其特征在于，该系统包括：现场设备、协议与接口转换器、串口转以太网服务器、交换机和NET服务器。

所述现场设备和协议与接口转换器连接，所述协议与接口转换器和串口转以太网服务器连接，所述串口转以太网服务器与交换机连接，所述交换机与NET服务器连接；

所述现场设备至少有两个；

所述协议与接口转换器用于统一现场设备通信的物理接口类型和数据格式，并通过光纤通信的方式将通信数据传输至串口转以太网协议服务器；

所述串口转以太网服务器用于对输入串口转以太网服务器的光纤信号分配IP地址与端口号；

所述交换机用于对接入交换机的光纤信号进行端口与MAC地址的绑定，并将现场设备的通信电缆汇集为一根电缆；

所述NET服务器用于将经过交换机的光纤信号通过NET穿越技术实现本地私有IP设备与远程私有IP设备通信。

进一步地，所述协议与接口转换器还用于将通信电缆协议传输物理接口由硬线转换为光纤通信。

进一步地，所述串口转以太网服务器还用于接收通过光纤通信传输过来的数据并给各个现场设备分配端口号与私有IP地址，将数据封装打包，利用TCP/IP协议发送给交换机。

进一步地，所述交换机还用于每个端口成功链接时，通过将MAC地址和端口对应，形成一张MAC表，串口转以太网服务器发来的数据送到交换机内存缓冲区后，由CPU统一一个端口送往NET服务器。

进一步地，所述NET服务器包含NET服务器A和NET服务器B，所述NET服务器A用于把私有IP地址映射为公网IP地址的一个端口号送往公网，NET服务器B用于在远程数据接收端接收数据。

附图说明

图1为本发明一种基于工业以太网简化工程控制系统通信的方法流程图；

图2为本发明一种基于工业以太网简化工程控制系统通信的系统结构示意图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1、现场设备，2、协议与接口转换器，3、串口转以太网服务器，4、交换机，5、NET服务器，6、远程终端。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

如图1所示为本发明实施例提供的一种基于工业以太网简化工程控制系统通信的方法，该方法包括以下步骤：

步骤1：统一现场设备通信的物理接口类型和数据格式；

步骤2：通过光纤通信的方式将数据传输至串口转以太网协议服务器；

步骤3：对接入串口转以太网服务器的光纤信号分配IP地址与端口号；

步骤4：将通过串口转以太网服务器后的信号接入交换机，并将现场设备的通信电缆输出汇集为一根电缆；

步骤5：将通过交换机后的信号接入NET服务器；

步骤6：通过NET服务器实现本地私有IP设备与远程私有IP设备通信。

其中，步骤1包括以下步骤：

步骤1.1：将现场设备通信的物理接口转换为同一种接口，协议帧格式转换为同一种帧格式；

步骤1.2：将通信电缆协议传输物理接口由硬线转换为光纤通信。

其中，步骤3包括以下步骤：

步骤3.1：接收通过光纤通信传输过来的数据；

步骤3.2：给各个现场设备分配端口号与私有IP地址；

步骤3.3：将数据封装打包，利用TCP/IP协议发送给交换机。

其中，步骤4包括以下步骤：

步骤4.1：在每个端口成功链接时，通过将MAC地址和端口对应，形成一张MAC表；

步骤4.2：串口转以太网服务器发来的数据送到交换机内存缓冲区后由CPU统一一个端口送往NET服务器；

步骤4.3：将所有设备的通信电缆由协议转换交换机汇集为一根电缆。

其中，步骤6包括以下步骤：

步骤6.1：通过Net服务器把私有IP地址映射为公网IP地址的一个端口号送往公网；

步骤6.2：远程数据接收端利用另外一个NET服务器接收数据；

步骤6.3：通过远程终端对数据进行查看和操作。

如图2所示为本发明实施例提供的一种基于工业以太网简化工程控制系统通信的系统，其特征在于，该系统包括：现场设备1、协议与接口转换器2、串口转以太网服务器3、交换机4和NET服务器5。

现场设备1和协议与接口转换器2连接，协议与接口转换器2和串口转以太网服务器3连接，串口转以太网服务器3与交换机4连接，交换机4与NET服务器5连接；

现场设备1至少有两个；

协议与接口转换器2用于统一现场设备1通信的物理接口类型和数据格式，并通过光纤通信的方式将通信数据传输至串口转以太网协议服务器；

串口转以太网服务器3用于对输入串口转以太网服务器3的光纤信号分配IP地址与端口号；

交换机4用于对接入交换机4的光纤信号进行端口与MAC地址的绑定，并将现场设备1的通信电缆汇集为一根电缆；

NET服务器5用于将经过交换机4的光纤信号通过NET穿越技术实现本地私有IP设备与远程私有IP设备通信。

其中，协议与接口转换器2还用于将通信电缆协议传输物理接口由硬线转换为光纤通信，提取某种总线内对控制感兴趣的字节，转换DA、AD开关量输入输出接口为数据字节控制方式，并把这些字节转换为系统定义的统一数据格式，统一帧长度的数据，最后把这些数据利用光纤介质传输至串口转以太网服务器3。

其中，串口转以太网服务器3还用于接收通过光纤通信传输过来的数据并给各个现场设备1分配端口号与私有IP地址，将数据封装打包，利用TCP/IP协议发送给交换机4。

其中，交换机4还用于每个端口成功链接时，通过将MAC地址和端口对应，形成一张MAC表，在以后的通信中发往该MAC地址的数据包将仅送往其对应的端口，串口转以太网服务器3发来的数据送到交换机4内存缓冲区后，由CPU统一一个端口送往NET服务器5。

其中，NET服务器5包含NET服务器A和NET服务器B，所述NET服务器A用于把私有IP地址映射为公网IP地址的一个端口号送往公网，NET服务器B用于在远程数据接收端接收数据，远程终端6对数据进行查看及处理，将公网IP地址映射为远程私有IP地址。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。