发电机组控制器与上位机的通讯方法与流程

1.本发明涉及发电机组控制技术领域，更加具体来说，本发明涉及一种发电机组控制器与上位机的通讯方法。


背景技术：

2.目前，发电机组控制器和上位机之间的通讯一般是通过usb、rs485、rs232以及modbus rtu、modbus tcp/ip等方式进行通讯，然而，usb、rs485、rs232这三种通讯方法无法满足长距离传输的需求，一旦发电机组控制器的应用场景包含火车、厂区等需要较远距离通讯的地方，将失去其功能；modbus rtu这种通讯方式虽能满足长距离传输的需求，但是不具备数据量大、高频次传输的能力，无法满足大量数据高效传输的物联网通讯需求，modbus tcp/ip这种通讯方式需借助以太网进行通讯，是在总线控制器的协调下，实现两个节点之间大量数据的传输，且受制于modbus协议的一问一答模式，无法保证在同一时刻网络上所有节点侦测的数据的一致性，无法满足工业自动化、楼宇安防、消防监控等高安全行业的严苛要求，所以现有技术无法满足各类用户的需求。


技术实现要素：

3.为解决现有发电机组控制器与上位机通讯方法存在的效率高的距离短、距离长的效率低、以及距离长又高效的无法保证多节点间同一时刻数据的一致性等问题，本发明创新地提供了一种发电机组控制器与上位机的通讯方法，能实现长距离传输，且传输效率高，能保证在同一时刻网络上所有节点侦测的数据是一致的，而且具备结构简单、高速、抗干扰、可靠、价位低等优点。
4.为实现上述的技术目的，本发明公开了一种发电机组控制器与上位机的通讯方法，包括：
5.多个上位机组成的上位机控制终端群与发电机组控制器接入can总线；
6.所述上位机控制终端群生成控制指令集合，任一上位机将所述控制指令集合中的命令封装为can协议帧格式并经can总线发送至发电机组控制器；
7.所述发电机组控制器接收can协议帧格式的命令帧做出响应后回复命令帧，并设置错误码；
8.所述发电机组控制器自主上传数据信息和报警信息，并将数据信息和报警信息封装为can协议帧格式；
9.所述上位机控制终端群接收经所述can总线传输的发电机组控制器回复的命令帧、错误码、数据信息和报警信息，并进行同步。
10.进一步地，所述控制指令集合中的控制命令的数据段格式为：字节1为命令帧序号，字节2为指令码，字节3～n为指令内容，字节n+1、n+2为校验码，其中，n为大于3的正整数。
11.进一步地，can协议帧格式的数据帧包括协议数据单元，每个所述协议数据单元包
括分包标志、目标地址、源地址、主题号和数据域；如果数据段的字节长度小于或等于8，则数据段直接作为单独的包加载分包标志并发送；如果数据段的字节长度超过8个，则分包发送并设置分包标志，每包的数据段格式为：字节1为帧序号，字节2～n’为数据内容，字节n’+1为数据长度，字节n’+2、n’+3为校验值，其中n’为3、4或5。
12.进一步地，所述can协议使用的字节序为小端字节序。
13.进一步地，所述控制指令集合包括流程控制指令、读取控制器配置信息的指令、读取控制器基本信息的指令、读取控制器身份信息的指令、写入控制器配置信息的指令和写入控制器身份信息的指令。
14.进一步地，所述发电机组控制器回复命令帧的格式与接收的命令帧格式相同。
15.进一步地，所述错误码包括帧序号重复错误和帧序号不连续错误。
16.进一步地，所述发电机组控制器自主上传的数据信息为定时发送，所述发电机组控制器自主上传的报警信息为即时发送。
17.本发明的有益效果为：
18.本发明的发电机组控制器与上位机的通讯方法，能实现长距离传输，且传输效率高，能保证在同一时刻网络上所有节点侦测的数据是一致的，而且具备结构简单、高速、抗干扰、可靠、价位低等优点。
附图说明
19.图1是本发明实施例的发电机组控制器与上位机的通讯方法的流程图；
20.图2是本发明实施例的can协议帧格式的示意图。
具体实施方式
21.下面结合说明书附图对本发明提供的发电机组控制器与上位机的通讯方法进行详细的解释和说明。
22.本实施例具体公开了一种发电机组控制器与上位机的通讯方法，如图1所示，包括：
23.步骤一、多个上位机组成的上位机控制终端群与发电机组控制器接入can总线；在本实施例中，所有设备(即所有上位机和发电机组控制器)初始化can2.0b标准接口并接入can总线，将多个上位机和发电机组控制器接入can总线，通过can总线实现多个上位机与发电机组控制器之间的数据传输。在本实施例中，采用扩展帧模式，即29位id，传输速率可根据通讯距离进行调整，速率越低，传输距离越长。
24.步骤二、上位机控制终端群生成控制指令集合，任一上位机将控制指令集合中的命令封装为can协议帧格式并经can总线发送至发电机组控制器；控制指令集合中的控制命令的数据段格式为：字节1为命令帧序号(命令帧序号的首帧为0，后续从1～255循环)，字节2为指令码，字节3～n为指令内容，字节n+1、n+2为校验码，其中，n为大于3的正整数。本实施例的校验方式为异或(仅对数据段内容进行校验)，校验码字节序为先低后高(高字节补零)。在本实施例中，控制指令集合包括流程控制指令、读取控制器配置信息的指令、读取控制器基本信息的指令、读取控制器身份信息的指令、写入控制器配置信息的指令和写入控制器身份信息的指令。流程控制指令、读取控制器配置信息的指令、读取控制器基本信息的
指令和读取控制器身份信息的指令的数据段指令均为：字节1为命令帧序号(首帧为0，后续从1～255循环)，字节2为指令码，字节3为指令内容，字节4～5为校验码。而写入控制器配置信息的指令和写入控制器身份信息的指令的数据段字节有可能超过8个字节。
25.can协议帧格式的数据帧包括协议数据单元(pdu)，每个协议数据单元包括分包标志、目标地址、源地址、主题号和数据域。如果数据段的字节长度小于或等于8，则数据段直接作为单独的包加载分包标志并发送，与相应的目标地址、源地址、主题号和数据域作为一个协议数据单元发送；如果数据段的字节长度超过8个，则分包发送并设置分包标志，每包的数据段格式为：字节1为帧序号，字节2～n’为数据内容，字节n’+1为数据长度，字节n’+2、n’+3为校验值，其中n’为3、4或5。如图2所示，df为分包标志，只有一包时，df＝00；多包时，第一包为df＝01；最后一包为df＝11；中间包为df＝10，如果数据段的长度bytes超过8个，则需要分包发送，接收端则需进行组合然后解析；da是目标地址(目标设备号，可广播)；sa是源地址(源设备号)；pf是主题号；数据内容填充在每包数据段内，字节编号按字节位置依次为1，2，3
……
8。任一上位机将控制命令数据段格式的控制指令封装为can协议帧格式，便于can总线的直接传输。
26.发电机组控制器接收can协议帧格式的命令帧做出响应后回复命令帧，并设置错误码；发电机组控制器回复命令帧的格式与接收的命令帧格式相同，均为can协议帧格式，可直接通过can总线传输回上位机控制终端群。错误码包括帧序号重复错误和帧序号不连续错误。如果收到错误帧序号，则不执行相应命令，即不做出响应，但不影响帧命令回复。
27.与此同时，发电机组控制器自主上传数据信息和报警信息，并将数据信息和报警信息封装为can协议帧格式；发电机组控制器上传的数据信息和报警信息也是按照定义好的数据段格式上传，发电机组控制器封装数据的方法与上位机封装的方法相同，如果数据段字节不超过8个，则直接作为单独的包加载分包标志后，与相应的目标地址、源地址、主题号和数据域作为一个协议数据单元发送；如果数据段字节超过8个，则进行分包并设置分包标志发送，数据段格式为：字节1为帧序号，字节2～n’为数据内容，字节n’+1为数据长度，字节n’+2、n’+3为校验值，校验方式为异或(仅对数据段内容进行校验)，校验码字节序为先低后高(高字节补零)，多字节字段中低字节先发送、高字节后发送；多字节数类型，如float型，按照内存复制的方式进行发送或接收，并注意大小端的转换；帧数据内容限制在8个字节，字节编号为按照字节位置依次为1，2，3
…
8。错误码的上传可包含在报警信息中。发电机组控制器将自主上传的数据信息和报警信息封装为can协议帧格式，且回复的命令帧和错误码也均为can协议帧格式，能通过can总线直接传输。
28.步骤三、上位机控制终端群接收经can总线传输的can协议帧格式的发电机组控制器回复的命令帧、错误码、数据信息和报警信息，并进行同步，同步至本上位机。
29.发电机组控制器自主上传的数据信息为定时发送，可设置发送间隔(默认1s)；发电机组控制器自主上传的报警信息为即时发送，可设置发送循环次数(默认3次)，提高传输效率。
30.本实施例的通讯方法，使用多个上位机接入can总线，通过can总线实现了发电机组控制器与多上位机之间的数据交互，传输效率高，且传输的数据量大。上位机将控制命令封装为can协议帧格式，发电机组控制器也将上传的数据信息和报警信息封装为can协议帧格式，能保证同一时刻网络上所有节点侦测的数据是一致的，而且能实现长距离传输。而
且，同一总线中，能保证每个上位机即时获取到最新的控制结果、数据信息和报警信息。
31.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
32.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
33.在本说明书的描述中，参考术语“本实施例”、“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必须针对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至少一个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
34.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
35.以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明实质内容上所作的任何修改、等同替换和简单改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。