基于ModbusTCP协议和标识解析技术的数据传输及标识注册方法与流程

基于modbustcp协议和标识解析技术的数据传输及标识注册方法
技术领域
1.本发明涉及工业控制系统网络安全领域，具体讲是一种基于modbustcp协议和标识解析技术的数据传输及标识注册方法。

背景技术：

2.随着现代化高速发展的步伐，计算机技术、电子技术、生产加工技术和网络信息技术的发展也是突飞猛进，工业自动化测量系统技术的发展亦是日新月异，其可靠度和功能性也是大大提高。但随着这种前进的步伐基于有线网络的测量系统技术也体现出自身的不足之处，特别是在恶劣环境的施工现场或是高温、易腐等的环境中更加体现出有线测量系统技术的弊端：而且有线网络测量系统的投资成本大、维护不方便，不利于成本收回等。因此无线通信测量系统技术更能适应现今工业自动化领域中的测量，因为其具有组网灵活、扩展网络性能优，维护方便、投资成本小等优势，这也是无线通信技术逐步替代有线通信技术的原因。
3.随着现场总线技术和工业以太网技术的快速发展，工业自动化领域的通信网络正在逐步统一到工业以太网。modbus/tcp是工业以太网技术中最有发展前景的一种，在工业自动化领域具有很高的应用价值。对提升我国工业自动化企业的自动化水平、提高企业综合竞争力、加快企业信息化建设等方面都具有现实的意义。
4.现有技术中具有以下问题：
5.目前，工业设备系统和系统对接方式是通过接口方式，这样需要工业设备系统和对接系进行双向开发，制定对接的规则和协议，工作繁琐并且需要双方都拥有技术团队才可操作。
6.传统方式需进行系统对接获取数据，并且每次对接的方案并不完全能通用，每次都需进行系统的开发、接口协议商定、数据协议商定，本发明主要实现的目的是解决工业设备、传感器系统、网关设备和标识解析系统间的数据传输、标识注册等问题，建立一套标准的体系和传输方法，进行一次开发多次使用。

技术实现要素：

7.本发明的目的在于提供一种基于modbustcp协议和标识解析技术的数据传输及标识注册方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
8.本发明的技术方案是：基于modbustcp协议和标识解析技术的数据传输及标识注册方法，包括以下步骤：
9.s1：确定工业设备、传感器系统、网关设备的ip地址及使用端口；
10.s2：对工业设备、传感器系统、网关设备进行连接；
11.s3：读取holdingregister数据、读取inputregisters模拟量数据、读取coils开关量、读取readdiscreteinputs开关量；
12.s4：标识解析系统通过读取到的数据进行标识注册和业务处理。
13.进一步的，所述确定工业设备、传感器系统、网关设备的ip地址及使用端口包括以下步骤：
14.s11：确定当前设备或系统的ip及使用端口号；
15.s12：通过云端服务器内存储工业设备虚拟列表，所述工业设备虚拟列表用于记录与其通讯的工业设备的地址；
16.s13：采用的传感器定位算法分为测距、定位和求精三个阶段。
17.s14：所述网关设备与工业设备处于同一局域网中。
18.进一步的，在所述测距阶段，定位算法采用了dv-hop算法的思想，首先使用典型的距离矢量交换协议，使传感器网络中所有节点获得距离锚节点的跳数。
19.进一步的，在所述定位阶段，锚节点获得其他锚节点位置和相隔跳距后，它会计算出网络平均每跳距离，然后将其作为一个校正值广播至网络中。
20.进一步的，在所述求精阶段，当接收到校正值后，传感器节点根据到达锚节点的跳数计算出与锚节点的距离。
21.进一步的，所述对工业设备、传感器系统、网关设备进行连接包括以下步骤：
22.s21：初始化资源，获取tcp协议的master用connect命令建立目标设备tcp502端口连接数据通信；
23.s22：与数据采集服务器进行通信。
24.进一步的，所述读取holdingregister数据、读取inputregisters模拟量数据、读取coils开关量、读取readdiscreteinputs开关量包括以下步骤：
25.s31：指定地址、数量和slaveid开始执行读取操作；
26.s32：通过地址、数量和slaveid获取当前对应的数据，完成一次数据交互；
27.s33：当通信任务结束时，关闭tcp连接，释放资源。
28.进一步的，所述标识解析系统通过读取到的数据进行标识注册和业务处理包括以下步骤：
29.s41：将数据进行数据组装；
30.s42：将组装后的数据通过标识解析系统进行标识注册和业务处理。
31.本发明通过改进在此提供一种基于modbustcp协议和标识解析技术的数据传输及标识注册方法，与现有技术相比，具有如下改进及优点：
32.其一：本发明主要实现的目的是解决工业设备、传感器系统、网关设备和标识解析系统间的数据传输、标识注册等问题，建立一套标准的体系和传输方法，进行一次开发多次使用。
33.其二：本发明为企业提供统一且标准的方法进行工业设备数据的传输和标识注册方法。通过本技术，可快速进行设备接入，为企业大大的减少了开发的成本和时间。通过此技术，企业可快速实现工业设备和标识系统的数据传输和标识注册，通过标识系统和互联网技术对数据进行相应的使用。
具体实施方式
34.下面对本发明进行详细说明，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描
述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
35.本技术基于modbus/tcp协议，通过java提供的modbus-master-tcp库对工业设备、传感器系统、网关设备等进行直接连接，采集大型工业设备的运行数据、传感器系统数据和网关设备数据，将数据传输到标识解析平台进行标识注册并处理相关业务逻辑。
36.本技术通过协议对接方式，只要工业设备支持modbus/tcp协议即可接入系统完成设备运行数据的采集、传输、和标识注册功能。
37.本技术为支持modbus/tcp协议的工业设备、传感器系统、网关设备等提供通用统一的接入方式，免去开发和接口对接成本，将原来通过人工对接的方式变为系统协议对接。
38.按照使用的通途区分，共有3种类型分别为：
39.1、公共功能代码：已定义好功能码，保证其唯一性，由modbus.org认可；
40.2、用户自定义功能代码有两组，分别为65～72和100～110，无需认可，但不保证代码使用唯一性，如变为公共代码，需交rfc认可；
41.3、保留功能代码，由某些公司使用某些传统设备代码，不可作为公共用途。
42.按照应用深浅，可分为3个类别：
43.1、类别0，客户机/服务器最小可用子集：读多个保持寄存器(fc.3)；写多个保持寄存器(fc.16)。
44.2、类别1，可实现基本互易操作常用代码：读线圈(fc.1)；读开关量输入(fc.2)；读输入寄存器(fc.4)；写线圈(fc.5)；写单一寄存器(fc.6)。
45.3、类别2，用于人机界面、监控系统例行操作和数据传送功能：强制多个线圈(fc.15)；读通用寄存器(fc.20)；写通用寄存器(fc.21)；屏蔽写寄存器(fc.22)；读写寄存器(fc.23)。
46.本发明通过改进在此提供一种基于modbustcp协议和标识解析技术的数据传输及标识注册方法，包括以下步骤：
47.s1：确定工业设备、传感器系统、网关设备的ip地址及使用端口；
48.s2：对工业设备、传感器系统、网关设备进行连接；
49.s3：读取holdingregister数据、读取inputregisters模拟量数据、读取coils开关量、读取readdiscreteinputs开关量；
50.s4：标识解析系统通过读取到的数据进行标识注册和业务处理。
51.具体地，所述确定工业设备、传感器系统、网关设备的ip地址及使用端口包括以下步骤：
52.s11：确定当前设备或系统的ip及使用端口号；
53.s12：通过云端服务器内存储工业设备虚拟列表，所述工业设备虚拟列表用于记录与其通讯的工业设备的地址；
54.s13：采用的传感器定位算法分为测距、定位和求精三个阶段。
55.s14：所述网关设备与工业设备处于同一局域网中。
56.具体地，在所述测距阶段，定位算法采用了dv-hop算法的思想，首先使用典型的距离矢量交换协议，使传感器网络中所有节点获得距离锚节点的跳数。
57.具体地，在所述定位阶段，锚节点获得其他锚节点位置和相隔跳距后，它会计算出网络平均每跳距离，然后将其作为一个校正值广播至网络中。
58.具体地，在所述求精阶段，当接收到校正值后，传感器节点根据到达锚节点的跳数计算出与锚节点的距离。
59.具体地，所述对工业设备、传感器系统、网关设备进行连接包括以下步骤：
60.s21：初始化资源，获取tcp协议的master用connect命令建立目标设备tcp502端口连接数据通信；
61.s22：与数据采集服务器进行通信。
62.具体地，所述读取holdingregister数据、读取inputregisters模拟量数据、读取coils开关量、读取readdiscreteinputs开关量包括以下步骤：
63.s31：指定地址、数量和slaveid开始执行读取操作；
64.s32：通过地址、数量和slaveid获取当前对应的数据，完成一次数据交互；
65.s33：当通信任务结束时，关闭tcp连接，释放资源。
66.具体地，所述标识解析系统通过读取到的数据进行标识注册和业务处理包括以下步骤：
67.s41：将数据进行数据组装；
68.s42：将组装后的数据通过标识解析系统进行标识注册和业务处理。
69.利用此技术打造了基于modbus/tcp协议的标识解析iot物联网系统，将温度传感、压力传感、液压传感、等设备接入了当前系统中，通过当前技术进行数据传输，对采集到的数据进行标识注册，然后对当前设备数据进行实时展示。被注册的数据通过大数据的处理进行数据的建模分析，可进行设备的维修预警、设备故障自动报警等。
70.通过上述步骤实现了解决工业设备、传感器系统、网关设备和标识解析系统间的数据传输、标识注册等问题，建立一套标准的体系和传输方法，进行一次开发多次使用。
71.并且，本发明为企业提供统一且标准的方法进行工业设备数据的传输和标识注册方法。通过本技术，可快速进行设备接入，为企业大大的减少了开发的成本和时间。通过此技术，企业可快速实现工业设备和标识系统的数据传输和标识注册，通过标识系统和互联网技术对数据进行相应的使用。
72.对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

技术特征：

1.基于modbustcp协议和标识解析技术的数据传输及标识注册方法，其特征在于：包括以下步骤：s1：确定工业设备、传感器系统、网关设备的ip地址及使用端口；s2：对工业设备、传感器系统、网关设备进行连接；s3：读取holdingregister数据、读取inputregisters模拟量数据、读取coils开关量、读取readdiscreteinputs开关量；s4：标识解析系统通过读取到的数据进行标识注册和业务处理。2.根据权利要求1所述的基于modbustcp协议和标识解析技术的数据传输及标识注册方法，其特征在于：所述确定工业设备、传感器系统、网关设备的ip地址及使用端口包括以下步骤：s11：确定当前设备或系统的ip及使用端口号；s12：通过云端服务器内存储工业设备虚拟列表，所述工业设备虚拟列表用于记录与其通讯的工业设备的地址；s13：采用的传感器定位算法分为测距、定位和求精三个阶段；s14：所述网关设备与工业设备处于同一局域网中。3.根据权利要求2所述的基于modbustcp协议和标识解析技术的数据传输及标识注册方法，其特征在于：在所述测距阶段，定位算法采用了dv-hop算法的思想，首先使用典型的距离矢量交换协议，使传感器网络中所有节点获得距离锚节点的跳数。4.根据权利要求2所述的基于modbustcp协议和标识解析技术的数据传输及标识注册方法，其特征在于：在所述定位阶段，锚节点获得其他锚节点位置和相隔跳距后，它会计算出网络平均每跳距离，然后将其作为一个校正值广播至网络中。5.根据权利要求2所述的基于modbustcp协议和标识解析技术的数据传输及标识注册方法，其特征在于：在所述求精阶段，当接收到校正值后，传感器节点根据到达锚节点的跳数计算出与锚节点的距离。6.根据权利要求1所述的基于modbustcp协议和标识解析技术的数据传输及标识注册方法，其特征在于：所述对工业设备、传感器系统、网关设备进行连接包括以下步骤：s21：初始化资源，获取tcp协议的master用connect命令建立目标设备tcp502端口连接数据通信；s22：与数据采集服务器进行通信。7.根据权利要求1所述的基于modbustcp协议和标识解析技术的数据传输及标识注册方法，其特征在于：所述读取holdingregister数据、读取inputregisters模拟量数据、读取coils开关量、读取readdiscreteinputs开关量包括以下步骤：s31：指定地址、数量和slaveid开始执行读取操作；s32：通过地址、数量和slaveid获取当前对应的数据，完成一次数据交互；s33：当通信任务结束时，关闭tcp连接，释放资源。8.根据权利要求1所述的基于modbustcp协议和标识解析技术的数据传输及标识注册方法，其特征在于：所述标识解析系统通过读取到的数据进行标识注册和业务处理包括以下步骤：s41：将数据进行数据组装；
s42：将组装后的数据通过标识解析系统进行标识注册和业务处理。

技术总结

本发明的基于ModbusTCP协议和标识解析技术的数据传输及标识注册方法，属于工业控制系统网络安全技术领域，包括确定工业设备、传感器系统、网关设备的IP地址及使用端口、对工业设备、传感器系统、网关设备进行连接、读取HoldingRegister数据、读取InputRegisters模拟量数据、读取Coils开关量、读取readDiscreteInputs开关量和标识解析系统通过读取到的数据进行标识注册和业务处理。本发明的有益效果是解决了工业设备、传感器系统、网关设备和标识解析系统间的数据传输、标识注册等问题，建立一套标准的体系和传输方法，进行一次开发多次使用。为企业提供统一且标准的方法进行工业设备数据的传输和标识注册方法。通过本技术，可快速进行设备接入，为企业大大的减少了开发的成本和时间。的减少了开发的成本和时间。