本發(fā)明涉及工業(yè)自動化領(lǐng)域，尤指一種Modbus協(xié)議遙控返信讀取的方法和裝置。

背景技術(shù)：

Modbus協(xié)議是工業(yè)自動化領(lǐng)域廣泛應(yīng)用的平衡型應(yīng)答通信協(xié)議，已經(jīng)成為通用工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。Modbus協(xié)議支持傳統(tǒng)的串口(RS-232、RS-422、RS-485)和以太網(wǎng)設(shè)備。Modbus通信使用主(Master，也稱主站)—從(Slave，也稱從站)技術(shù)，即在同一時(shí)刻，僅一個(gè)主站設(shè)備能初始化傳輸(查詢，也叫請求，依次查詢稱為輪詢)，從站設(shè)備根據(jù)主站設(shè)備查詢提供的數(shù)據(jù)作出相應(yīng)反應(yīng)。主站設(shè)備可單獨(dú)和從站設(shè)備通信，也能以廣播方式和所有從站設(shè)備通信。如果單獨(dú)通信，從站設(shè)備返回一消息作為回應(yīng)，如果主站設(shè)備是以廣播方式查詢的，則從站設(shè)備不作任何回應(yīng)。

如圖1所示，主站設(shè)備在準(zhǔn)備新一次的請求時(shí)，一開始會優(yōu)先檢查是否有遙控命令需要發(fā)送，如果有，則獲得遙控信息并生成遙控報(bào)文，發(fā)送遙控報(bào)文并隨后啟動接收超時(shí)定時(shí)器，如果在超時(shí)時(shí)間內(nèi)成功收到從站設(shè)備應(yīng)答，則表明此次遙控發(fā)送成功了，但這只能說明從站設(shè)備成功接收到了命令，是否成功還需要隨后主站設(shè)備通過發(fā)送請求所讀取到的真正遙控返信點(diǎn)才能看出。因?yàn)椋b控處理通常為異步應(yīng)答，即從站設(shè)備收到遙控命令后，并檢查當(dāng)前是否滿足執(zhí)行遙控所需條件，然后會先給主站設(shè)備發(fā)送相應(yīng)的應(yīng)答，隨后才會執(zhí)行遙控，如果遙控成功了，會將相應(yīng)的遙控返信點(diǎn)的信息更新至從站數(shù)據(jù)區(qū)中供主站設(shè)備輪詢更新，只有當(dāng)主站設(shè)備輪詢到該信息時(shí)，主站設(shè)備方能知悉遙控真正成功了，存在讀取的遙控返信延遲時(shí)間長、獲得返信時(shí)刻的時(shí)間波動范圍大的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種Modbus協(xié)議遙控返信的方法，能夠縮短讀取遙控返信的延遲時(shí)間、減小返信時(shí)刻的時(shí)間波動范圍，實(shí)現(xiàn)遙控返信的讀取時(shí)間與設(shè)備數(shù)量無關(guān)，與輪詢表大小無關(guān)。

為了達(dá)到本發(fā)明目的，本發(fā)明提供了一種Modbus協(xié)議遙控返信讀取的方法，包括：

主站設(shè)備向從站設(shè)備發(fā)送遙控命令；

到達(dá)所述遙控命令對應(yīng)的返信讀取延遲時(shí)間時(shí)，所述主站設(shè)備向所述從站設(shè)備發(fā)送遙控返信請求，以獲取所述從站設(shè)備的遙控返信。

為了達(dá)到本發(fā)明目的，本發(fā)明還提供了一種Modbus協(xié)議遙控返信讀取的裝置，應(yīng)用于主站設(shè)備，包括：

第一發(fā)送模塊，用于向從站設(shè)備發(fā)送遙控命令；

第二發(fā)送模塊，用于到達(dá)所述遙控命令對應(yīng)的返信讀取延遲時(shí)間時(shí)，所述主站設(shè)備向所述從站設(shè)備發(fā)送遙控返信請求，以獲取所述從站設(shè)備的遙控返信。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明實(shí)施例包括：主站設(shè)備向從站設(shè)備發(fā)送遙控命令并開始計(jì)時(shí)；到達(dá)所述遙控命令對應(yīng)的返信讀取延遲時(shí)間時(shí)，所述主站設(shè)備向所述從站設(shè)備發(fā)送遙控返信請求，以獲取所述從站設(shè)備的遙控返信。本發(fā)明實(shí)施例針對使用現(xiàn)有技術(shù)的遙控方法出現(xiàn)的設(shè)備數(shù)量越多、輪詢表越大，讀取返信的延遲時(shí)間越長的缺點(diǎn)，進(jìn)行了優(yōu)化，遙控返信的讀取時(shí)間與設(shè)備數(shù)量完全無關(guān)，與輪詢表大小完全無關(guān)，實(shí)現(xiàn)延時(shí)少、波動小的快速穩(wěn)定的遙控返信，進(jìn)而提升自動化水平。

進(jìn)一步地，通過配置每個(gè)遙控命令對應(yīng)的返信讀取延遲時(shí)間，可以根據(jù)設(shè)備實(shí)際情況對每個(gè)遙控命令對應(yīng)的返信讀取延遲進(jìn)行精準(zhǔn)配置，提高了遙控返信的讀取效率。

本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的說明書中闡述，并且，部分地從說明書中變得顯而易見，或者通過實(shí)施本發(fā)明而了解。本發(fā)明的目的和其他優(yōu)點(diǎn)可通過在說明書、權(quán)利要求書以及附圖中所特別指出的結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)和獲得。

附圖說明

附圖用來提供對本發(fā)明技術(shù)方案的進(jìn)一步理解，并且構(gòu)成說明書的一部分，與本申請的實(shí)施例一起用于解釋本發(fā)明的技術(shù)方案，并不構(gòu)成對本發(fā)明技術(shù)方案的限制。

圖1為現(xiàn)有含遙控的輪詢流程圖；

圖2為Modbus輪詢表示意圖；

圖3為本發(fā)明實(shí)施例的Modbus協(xié)議遙控返信讀取的方法流程圖；

圖4為本發(fā)明應(yīng)用示例的含遙控的輪詢流程圖；

圖5為本發(fā)明實(shí)施例的Modbus協(xié)議遙控返信讀取的裝置示意圖。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，下文中將結(jié)合附圖對本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說明。需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請中的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互任意組合。

在附圖的流程圖示出的步驟可以在諸如一組計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中執(zhí)行。并且，雖然在流程圖中示出了邏輯順序，但是在某些情況下，可以以不同于此處的順序執(zhí)行所示出或描述的步驟。

在本文中，遙控返信，含義為自動化系統(tǒng)遙控操作(執(zhí)行分/合等)變位信號返送，即從站設(shè)備的遙控結(jié)果反饋信息；遙控返信點(diǎn)，指從站設(shè)備對執(zhí)行遙控命令的結(jié)果所需反饋信息的邏輯單位(例如，分/合狀態(tài))。當(dāng)從站設(shè)備接收到主站設(shè)備的遙控命令，執(zhí)行該遙控命令后，將遙控返信點(diǎn)的信息更新至從站數(shù)據(jù)區(qū)，從站設(shè)備接收到主站設(shè)備發(fā)送遙控返信請求時(shí)，查詢數(shù)據(jù)區(qū)數(shù)據(jù)，向主站設(shè)備返回應(yīng)答消息，該應(yīng)答消息中攜帶遙控返信。

在現(xiàn)有技術(shù)中，遙控返信點(diǎn)就涵蓋在輪詢表(如圖3所示，記輪詢表中請求總數(shù)為N)中，這個(gè)包含了遙控返信點(diǎn)的請求(以下簡稱這個(gè)請求為Rx)通常就是一個(gè)普通的請求，和其他請求是一個(gè)優(yōu)先級，都得排隊(duì)等待輪詢。換言之，發(fā)送遙控命令后，主站設(shè)備仍然會按照之前的輪詢次序依次從輪詢表中獲得下一次需要發(fā)送的請求。所以，主站在發(fā)送遙控命令后一直到從主站獲得遙控返信的間隔時(shí)間(記為Ts)的波動范圍是Ts_最小～Ts_最大，其中，

Ts_最小＝設(shè)備遙控成功的時(shí)間(以下記為Tx)+遙控返信請求發(fā)出后直到收到應(yīng)答所經(jīng)歷的時(shí)間(以下記為Tr)；其中，Tx的含義為主站設(shè)備發(fā)送遙控后一直到從站設(shè)備給設(shè)備數(shù)據(jù)區(qū)中的遙控返信點(diǎn)置值成功所經(jīng)歷的時(shí)間；

Ts_最大＝Tx+(N×請求間隔)+Tr；

其中，一個(gè)TCP局域網(wǎng)的典型Tr時(shí)間為10毫秒，因此，Tr可以忽略不計(jì)，所以，Ts_最小≈Tx，Ts_最大≈Tx+(N×請求間隔)。

Ts的期望值是：Tx+(N×請求間隔/2)。

以串口Modbus RTU(RemoteTerminalUnit，遠(yuǎn)程終端單元)通信為例，一個(gè)典型的接入例子：一個(gè)串口接入10臺從站設(shè)備，每個(gè)從站設(shè)備有6個(gè)請求，請求間隔時(shí)間為100毫秒，那么請求總數(shù)為N＝10×6＝60，(N×請求間隔/2)＝60×100/2毫秒＝3秒，即Ts期望值是Tx+3秒，最壞需要Tx+6秒，波動范圍是Tx～Tx+6秒。

工業(yè)自動化領(lǐng)域，衡量自動化水平高低的一個(gè)重要指標(biāo)就是遙控反饋性能，顯然以上的遙控反饋指標(biāo)Ts有點(diǎn)慢了，而且反饋的快慢還需憑運(yùn)氣(波動范圍大)，不能確定地事先預(yù)測。而且，設(shè)備數(shù)量越多、輪詢表越大，讀取的返信延遲越長、獲得返信時(shí)刻的波動范圍越大。

本發(fā)明實(shí)施例針對使用現(xiàn)有技術(shù)的遙控方法出現(xiàn)的設(shè)備數(shù)量越多、輪詢表越大，Ts的延遲越長、獲得返信時(shí)刻的波動范圍越大的缺點(diǎn)，進(jìn)行了針對性的優(yōu)化。

如圖3所示，本發(fā)明實(shí)施例的Modbus協(xié)議遙控返信讀取的方法，包括：

步驟101，主站設(shè)備向從站設(shè)備發(fā)送遙控命令；

步驟102，到達(dá)所述遙控命令對應(yīng)的返信讀取延遲時(shí)間時(shí)，所述主站設(shè)備向所述從站設(shè)備發(fā)送遙控返信請求，以獲取所述從站設(shè)備的遙控返信。

其中，步驟101之后，如果該從站設(shè)備向主站設(shè)備發(fā)送應(yīng)答消息則該遙控命令發(fā)送成功；如果主站設(shè)備超時(shí)未接收到所述從站設(shè)備的應(yīng)答消息則該遙控命令發(fā)送失敗。

可以從遙控命令發(fā)送時(shí)開始計(jì)時(shí)，也可以在該遙控命令發(fā)送成功時(shí)(主站設(shè)備接收到應(yīng)答消息)開始計(jì)時(shí)。

其中，通常采用主站設(shè)備向從站設(shè)備發(fā)送遙控命令并開始計(jì)時(shí)的方式，當(dāng)采用這種方式時(shí)，若所述遙控命令發(fā)送失敗，則所述主站設(shè)備重新發(fā)送所述遙控命令并重新開始計(jì)時(shí)。

可以預(yù)先配置每個(gè)遙控命令對應(yīng)的返信讀取延遲時(shí)間，所述返信讀取延遲時(shí)間與每個(gè)遙控命令對應(yīng)的從設(shè)備執(zhí)行動作時(shí)長相關(guān)。

步驟102執(zhí)行之后，所述主站設(shè)備接收所述從站設(shè)備發(fā)送的遙控返信應(yīng)答消息，所述遙控返信應(yīng)答消息中攜帶遙控返信。

若所述遙控返信請求發(fā)送失敗，則重新發(fā)送所述遙控返信請求。如果主站設(shè)備超時(shí)未接收到所述從站設(shè)備的遙控返信應(yīng)答消息，則該遙控返信請求發(fā)送失敗。

如圖4所示，為本發(fā)明應(yīng)用示例的含遙控的輪詢流程圖，包括：

步驟201，判斷是否有遙控命令需要發(fā)送，若有，則執(zhí)行步驟202，若沒有，則執(zhí)行步驟203；

其中，遙控命令是高優(yōu)先級命令，所以先判斷是否有遙控命令需要發(fā)送；

步驟202，獲得遙控信息，執(zhí)行步驟204；

步驟203，從輪詢表中依次讀取一條請求；

步驟204，生成報(bào)文；

步驟205，發(fā)送報(bào)文并啟動超時(shí)定時(shí)器；

此步驟中，若發(fā)送的報(bào)文是遙控命令，還啟動遙控返信計(jì)時(shí)器；

步驟206，判斷報(bào)文是否成功接收，如果超時(shí)定時(shí)器時(shí)間到還未接收到從站設(shè)備的應(yīng)答，則表示未成功接收，執(zhí)行步驟207，若成功接收從站設(shè)備的應(yīng)答，則執(zhí)行步驟208；

步驟207，執(zhí)行超時(shí)處理，根據(jù)執(zhí)行策略，可能是重新發(fā)送報(bào)文，或者不再重新發(fā)送，執(zhí)行步驟209；

步驟208，處理接收到的數(shù)據(jù)；

步驟209，準(zhǔn)備下一次發(fā)送；

步驟210，判斷是否有遙控返信請求需要發(fā)送，若有，則執(zhí)行步驟211，若沒有，則執(zhí)行步驟212；

其中，遙控返信計(jì)時(shí)器時(shí)間到，表示有遙控返信請求需要發(fā)送；而且遙控返信請求是高優(yōu)先級命令，所以在輪詢表中的請求發(fā)送之前，先發(fā)送遙控返信請求；

步驟211，獲得遙控返信信息，執(zhí)行步驟213；

步驟212，從輪詢表中依次讀取一條請求；

步驟213，生成報(bào)文；

步驟214，發(fā)送報(bào)文并啟動超時(shí)定時(shí)器；

步驟215，判斷報(bào)文是否成功接收，如果超時(shí)定時(shí)器時(shí)間到還未接收到從站設(shè)備的應(yīng)答，則表示未成功接收，執(zhí)行步驟216，若成功接收從站設(shè)備的應(yīng)答，則執(zhí)行步驟217；

步驟216，執(zhí)行超時(shí)處理，根據(jù)執(zhí)行策略，可能是重新發(fā)送報(bào)文，或者不再重新發(fā)送，執(zhí)行步驟218；

步驟217，處理接收到的數(shù)據(jù)；

步驟218，準(zhǔn)備下一次發(fā)送。

需要說明的是，上述流程圖為了表示先發(fā)送遙控命令，后發(fā)送遙控返信請求，所以分為兩部分(步驟201～209和步驟210～218)進(jìn)行表示；在實(shí)際應(yīng)用中，步驟201～209和步驟210～218可以合并，即每次流程執(zhí)行時(shí)，可以先執(zhí)行判斷是否有遙控返信應(yīng)答消息需要發(fā)送，如果有，則獲得遙控返信信息，如果沒有，則判斷是否有遙控命令需要發(fā)送，如果有，則獲得遙控信息，如果沒有，則從輪詢表中獲取一條請求，之后執(zhí)行步驟204～209；或者，每次流程執(zhí)行時(shí)，可以先執(zhí)行判斷是否有遙控命令需要發(fā)送，如果有，則獲得遙控信息，如果沒有，則判斷是否有遙控返信請求需要發(fā)送，如果有，則獲得遙控返信信息，如果沒有，則從輪詢表中獲取一條請求，之后執(zhí)行步驟204～209。另外，每次發(fā)送遙控命令時(shí)，啟動遙控返信計(jì)時(shí)器。如果遙控命令沒有成功接收，則重新發(fā)送該遙控命令，并重啟遙控返信計(jì)時(shí)器。如果遙控返信請求沒有成功接收，則重新發(fā)送該遙控返信請求。遙控命令和遙控返信請求均可以設(shè)置最大重發(fā)次數(shù)，若重發(fā)次數(shù)等于最大重發(fā)次數(shù)，則可能出現(xiàn)故障，不再重發(fā)，可以提示告警等信息。

在本發(fā)明實(shí)施例中，所述遙控返信請求，既可以由主站設(shè)備的驅(qū)動自動發(fā)送，也可以由上位機(jī)(如人機(jī)界面)通過組態(tài)人為或者自動發(fā)送。

在本發(fā)明實(shí)施例中，可以對每個(gè)遙控命令的返信讀取延遲時(shí)間進(jìn)行精準(zhǔn)配置，配置時(shí)可以略大于Tx(設(shè)備遙控成功的時(shí)間)。其中，Tx與從站設(shè)備的動作特性相關(guān)，比如，一個(gè)開關(guān)的合動作可能需要100毫秒即可完成，而一個(gè)開關(guān)的分動作則可能需要500毫秒，雖然每個(gè)遙控命令的返信讀取延遲時(shí)間可能有所不同，但是這些值是可以事先測定的，并且這些值不會隨著運(yùn)行而會產(chǎn)生大的改變，即完全可以事先測定并且依據(jù)各個(gè)遙控返信測試值進(jìn)行每個(gè)遙控所對應(yīng)返信請求的延遲時(shí)間配置。即：可以設(shè)置返信讀取延遲時(shí)間為遙控命令對應(yīng)的從設(shè)備執(zhí)行動作時(shí)長加上預(yù)設(shè)時(shí)長，該預(yù)設(shè)時(shí)長可以是一個(gè)固定的較短時(shí)間，如100毫秒。

仍以上面例子為例：一個(gè)串口接入10臺從站設(shè)備，每個(gè)從站設(shè)備有6個(gè)請求，請求間隔時(shí)間為100毫秒(記為T1)，假設(shè)T0＝200毫秒，那么請求總數(shù)為N＝10×6＝60。

使用現(xiàn)有技術(shù)的遙控返信流程時(shí)：(N×請求間隔/2)＝60×100/2毫秒＝3秒，Ts期望值是3秒+T0＝3.2秒，最壞需要Ta+6＝6.2秒，Ts的波動范圍高達(dá)200～6200毫秒！

使用本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)時(shí)，假設(shè)某遙控配置了對應(yīng)的返信請求，并且配置的返信讀取延遲時(shí)間為300毫秒(記為T0a，大于Tx)，Ts的范圍大幅縮小為T0a～(T0a+T1)毫秒＝300～400毫秒。

舉例來說，假如地鐵的一條線路有46個(gè)站，每天需要順序上電和順序斷電，以順序斷電為例，采用現(xiàn)有技術(shù)方法完成46個(gè)站點(diǎn)斷電大約需要6分鐘，而采用本發(fā)明實(shí)施例的方法，則大約只需要30秒，極大提高了斷電效率，節(jié)省了斷電時(shí)間。

從上描述可知，本發(fā)明實(shí)施例的方法實(shí)現(xiàn)了Ts與設(shè)備數(shù)量完全無關(guān)，與輪詢表大小完全無關(guān)，不僅有效縮短了Ts，而且可以使Ts的實(shí)際波動范圍達(dá)到最優(yōu)。在串行總線下，當(dāng)接入的設(shè)備越多、輪詢表越大，越是凸顯本發(fā)明的先進(jìn)性。

如圖5所示，為本發(fā)明實(shí)施例的Modbus協(xié)議遙控返信讀取的裝置示意圖，該裝置應(yīng)用于主站設(shè)備，包括：

第一發(fā)送模塊31，用于向從站設(shè)備發(fā)送遙控命令；

第二發(fā)送模塊32，用于到達(dá)所述遙控命令對應(yīng)的返信讀取延遲時(shí)間時(shí)，向所述從站設(shè)備發(fā)送遙控返信請求，以獲取所述從站設(shè)備的遙控返信。

可選地，該裝置還包括：

配置模塊33，用于預(yù)先配置每個(gè)遙控命令對應(yīng)的返信讀取延遲時(shí)間，所述返信讀取延遲時(shí)間與每個(gè)遙控命令對應(yīng)的從設(shè)備執(zhí)行動作時(shí)長相關(guān)。

所述返信讀取延遲時(shí)間為遙控命令對應(yīng)的從設(shè)備執(zhí)行動作時(shí)長加上預(yù)設(shè)時(shí)長。

可選地，所述第一發(fā)送模塊31，進(jìn)一步用于向從站設(shè)備發(fā)送遙控命令并開始計(jì)時(shí)；若所述遙控命令發(fā)送失敗，則重新發(fā)送所述遙控命令并重新開始計(jì)時(shí)。

可選地，所述第二發(fā)送模塊32，進(jìn)一步用于若所述遙控返信請求發(fā)送失敗，則重新發(fā)送所述遙控返信請求。

綜上所述，本發(fā)明實(shí)施例中，發(fā)送遙控命令后返信請求的發(fā)送，不僅包含在常規(guī)的輪詢表中，還可以關(guān)聯(lián)具體的遙控，這樣，一旦遙控操作時(shí)，即可觸發(fā)遙控返信快速讀取流程(本專利)，從而實(shí)現(xiàn)無延時(shí)、無波動的快速穩(wěn)定的遙控返信，進(jìn)而提升自動化水平。

雖然本發(fā)明所揭露的實(shí)施方式如上，但所述的內(nèi)容僅為便于理解本發(fā)明而采用的實(shí)施方式，并非用以限定本發(fā)明。任何本發(fā)明所屬領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明所揭露的精神和范圍的前提下，可以在實(shí)施的形式及細(xì)節(jié)上進(jìn)行任何的修改與變化，但本發(fā)明的專利保護(hù)范圍，仍須以所附的權(quán)利要求書所界定的范圍為準(zhǔn)。