[发明专利]一种基于广域网应用实现I/O级别控制的工业总线网关装置

说明书

技术领域

本发明涉及工业总线领域，尤其涉及一种基于广域网应用实现I/O级别控制的工业总线网关装置。

背景技术

传统的工业总线网络通信大部分都是基于有限距离的小范围应用，如应用在工厂生产线上或者某一工艺车间中，应用范围大多数都在1km范围以内，传统的工业总线网关应用在这样的场合很合适也非常成熟。目前基于物联网应用已经延伸的工业场合，例如，对分布在城市各个角落公用设施的工业自动化系统的集中控制、大型设备制造商对于售出设备状态的监视与维护、功能性(通讯/电力)铁塔安全监控等这些应用，本应使用更加可靠的工业总线来实现，但由于现有工业总线的通讯距离的限制和广域网网络环境的复杂，目前一般都在使用商业通讯的以太网协议或3G无线通讯技术，且由于可靠性及安全方面的考虑目前仅实现最基本的状态监视功能。

目前通过广域网实现工业设备、系统的远程监控使用的是商用以太网协议技术，并未考虑到工业应用场合的安全性、可靠性及实时性，所以仅实现要求不高的普通数据监视功能。并且当使用在一些仅需要采集现场仪表的情况下，由于大多数仪表自身并不具备以太网联网功能，所以现场必须增加成本放置一个控制器以实现通用仪表总线的协议转换和网络接入。

发明内容

本发明的目的在于提供一种应用于广域网环境的工业总线协议网关装置，在广域网环境下实现工业总线通讯功能，保证了通讯的安全性、可靠性及实时性，可以完全应用于集中对多个远端工业自动化设备I/O级别的监视和控制。并且在仅需要采集仪表的情况下，省去了专门的控制器，节省了应用成本。

本发明提供一种在广域网环境下实现工业总线通信的方法，其特征在于，所述方法包括：

通过电源输入接口，对工业总线协议网关装置输入直流电源，所述接口具有反接保护功能；

通过现场协议接口中的支持RS232/485的一个或多个串行通讯口，解析通用于工业仪表的串行协议；通过一个或多个RJ45以太网接口接入现场的智能设备，解析或路由工业以太网协议；

通过广域网接口连接广域网络，默认建立VPN虚拟专用网络，且加载适用于广域网络的工业以太网协议；

内核部分通过USB配置接口，从所述USB配置接口读取USB盘中的用户配置文件，根据配置文件解析需要在串口上支持的总线协议，并加载运行，将交换的数据放置在内部共享存储空间。

内核部分进一步通过读取USB盘中的VPN参数，使用广域网接口尝试接入广域网网络中的一VPN网络，成功后，与处于同一VPN网络中的中心设备进行I/O控制级别的工业以太网通信。

所述通信是基于对象连接进行的：节点A以广播的方式发出一个要求建立连接的未连接请求报文，网络上所有的节点都接收到该请求，并判断是否发给自己的，节点B发现是发给自己的，就以广播的方式发出一个包含OCID的未连接响应报文，节点A接收到后，得知OCID，对象连接建立。

仅开放工业以太网所使用的44818和2222端口。

插入任一USB盘时，所述网关装置将内部的配置文件回写到当前的USB盘中。

同时，本发明还提供一种应用于广域网环境的工业总线协议网关装置，其特征在于，所述网关装置包括：。

电源输入接口，支持直流电源输入，具有反接保护功能；

现场协议接口，包括：一个或多个串行通讯口，支持RS232/485，用于解析通用于工业仪表的串行协议；一个或多个RJ45以太网接口用于接入现场的智能设备，解析或路由工业以太网协议；

广域网接口，用于连接广域网络，默认建立VPN虚拟专用网络，且加载适用于广域网络的工业以太网协议；

USB配置接口，内核部分从所述USB配置接口读取USB盘中的用户配置文件，根据配置文件解析需要在串口上支持的总线协议，并加载运行，将交换的数据放置在内部共享存储空间。

内核部分进一步通过读取USB盘中的VPN参数，使用广域网接口尝试接入广域网网络中的一VPN网络，成功后，与处于同一VPN网络中的中心设备进行I/O控制级别的工业以太网通信。

所述通信是基于对象连接进行的：节点A以广播的方式发出一个要求建立连接的未连接请求报文，网络上所有的节点都接收到该请求，并判断是否发给自己的，节点B发现是发给自己的，就以广播的方式发出一个包含OCID的未连接响应报文，节点A接收到后，得知OCID，对象连接建立。

仅开放工业以太网所使用的44818和2222端口。