一種基于iec60870-5-104遠動規約的plc通信模塊的制作方法
【技術領域】
[00011 本發明涉及工業通信領域，具體地說是一種基于IEC60870-5-104遠動規約的PLC 通信模塊。
【背景技術】
[0002] IEC60870-5-104規約是由國際電工委員會（IEC)于1998年8月制定，我國于2002年 也制定了相應的配套標準DL/T634.5104-2002。它是基于現代電子技術和電子計算機技術， 應用遠程通信技術，對在遠方變電站或者電廠的設備進行監視和控制，主要實現了遠程測 量、遠程信號、遠程控制和遠程調節的各項功能。該規約目前在電力領域已經得到了比較廣 泛的應用。
[0003] 當前，中國經濟進入新的發展階段。美國正致力于工業互聯網開發，德國積極推進 工業4.0,我國提出"中國制造2025"、"互聯網+"等發展理念。所有這些新需求的基礎都離不 開網絡化控制領域的技術和產品。在工業控制領域，PLC憑借它功能強大、應用簡單等優點 越來越受到大家的歡迎，又因為IEC60870-5-104遠動規約具有可靠性高、實時性好、數據流 量充足、支持網絡傳輸等諸多優點，基于該規約的PLC通信模塊將在工業互聯網領域發揮重 要作用。
【發明內容】
[0004] 針對現有技術的不足，本發明提供一種基于IEC60870-5-104遠動規約的PLC通信 模塊，用于對工業現場，尤其是設備分布較廣的工業現場數據的采集、處理和控制。
[0005] 本發明為實現上述目的所采用的技術方案是：
[0006] 一種基于IEC60870-5-104遠動規約的PLC通信模塊，包括規約邏輯控制器通過以 太網端口與IEC60870-5-104遠動規約主站連接，通過socket通信技術進行通信，接收到 IEC60870-5-104遠動規約主站數據指令后進行解析；
[0007] 規約邏輯控制器連接模塊數據存儲區，將解析后的數據存儲到模塊數據存儲區；
[0008] 數據鏡像連接模塊數據存儲區，將模塊數據存儲區中的數據與PLC控制器中的緩 沖區進行數據通信。
[0009] 所述模塊數據存儲區包括存儲輸入區和存儲輸出區；
[0010]所述數據鏡像包括輸入數據鏡像和輸出數據鏡像；
[0011] 所述緩沖區包括輸入緩沖區和輸出緩沖區。
[0012] 所述存儲輸入區通過輸入數據鏡像與PLC的輸入緩沖區，根據地址偏移量進行對 應；
[0013] PLC的輸入緩沖區還連接PLC的狀態信息存儲區和輸入數據存儲區，分別進行狀態 信息和輸入數據的存儲；
[0014] 所述存儲輸出區通過輸出數據鏡像與PLC的輸出緩沖區，根據地址偏移量進行對 應；
[0015] PLC的輸出緩沖區還連接PLC的輸出數據存儲區，讀取輸出數據。
[0016] 所述對應過程為通過配置工具和PLC組態軟件將需求的數據類型和點號配置生成 JS0N文件，所述模塊讀取該JS0N文件，配置系統參數，并完成模塊與PLC數據地址的對應。 [0017] 所述模塊包括ARM7內核的嵌入式控制器AT91M40800和10/100M自適應以太網控制 器LAN9218i-MT。
[0018] 模塊通過104規約主邏輯線程，實現IEC60870-5-104遠動規約，滿足可靠性通訊、 傳輸控制、連接有效性監測的要求。
[0019] 所述模塊采用嵌入式實時多任務操作系統進行多任務調度。
[0020] 本發明具有以下有益效果及優點：
[0021] 1.可以對工業現場分布較廣的設備進行控制。IEC60870-5-104規約是遠動規約， 最早用于電力系統，是對分布較廣的變電站進行監視和控制的規約，該規約用在工業領域， 可以監視和控制分布較廣的設備。
[0022] 2.系統獨立。本發明作為PLC的擴展模塊，具有獨立的硬件平臺與操作系統，不干 擾PLC的正常運行。
[0023] 3.通訊穩定。本發明實現了 IEC60870-5-104遠動規約的可靠性通訊要求，同時，增 加了系統狀態信息反饋，錯誤修復等功能。
[0024] 4.互操作性強。本發明在設計時開發了配置工具，可以針對不同主站設備、不同應 用環境，進行系統參數的配置。
[0025] 5.可靠性高。本發明實現了 IEC60870-5-104遠動規約中對可靠性的要求，同時，設 計增加了系統狀態信息反饋，錯誤修復等功能。
【附圖說明】
[0026]圖1是本發明的總體架構圖；
[0027]圖2是本發明的協議結構圖；
[0028] 圖3是本發明的網絡線程狀態機圖；
[0029] 圖4是本發明的104規約主邏輯狀態機圖。
【具體實施方式】
[0030] 下面結合附圖及實施例對本發明做進一步的詳細說明。
[0031] 本發明通過設計了一種基于IEC60870-5-104遠動規約的PLC通信模塊，解決了 IEC60870-5-104遠動規約在工業通信領域的應用。為了實現上述目的，本發明的技術方案 如下：
[0032]本發明涉及以下幾項關鍵技術：
[0033] (1)如圖1所示為本發明的總體架構圖，硬件平臺主要由ARM7內核的AT91M40800作 為系統的主控制器和10/100M自適應以太網控制器LAN9218i-MT作為系統的以太網控制器 組成。通過背板總線技術與PLC進行通信，通過以太網接口與IEC60870-5-104遠動規約主站 進行通信。
[0034] PLC通信模塊采用Nucleus PLUS操作系統進行多任務調度，分為配置文件讀取線 程、網絡線程、數據線程、104規約主邏輯線程；
[0035] 模塊的參數可以根據現場需求的不同進行配置；
[0036] 模塊數據排列可以連續也可以離散；
[0037] 模塊能滿足IEC60870-5-104遠動規約的要求。
[0038] (2)如圖2所示為本發明的協議結構圖，IEC60870-5-104規約底層采用的是TCP/IP 的協議子集，通過用戶到TCP的接口連接到應用層，該規約的應用層分為應用規約控制信息 (APCI)和應用服務數據單元(ASDU)。其中APCI包括可靠性通訊、傳輸控制、連接有效性監 測。ASDU包括IEC60870-5-104遠動規約中的部分數據類型。
[0039] (3)配置文件讀取線程，根據不同的工業現場的需求，配置不同的功能和不同數量 的點，并通過PLC的組態軟件完成模塊與PLC控制器數據地址的對應，生成一個JS0N配置文 件，通過背板通信技術傳送給104通信模塊，模塊對其解析，完成一系列參數的配置。
[0040] (4)網絡線程，通過socket通信技術，完成與IEC60870-5-104主站的通信；網絡線 程狀態機圖如圖3和表1所示： Γ ΠΠ 411 LUU4Z」 衣丄
[0043] IEC60870-5-104規約是基于TCP/IP的規約，故需要將TCP/IP協議棧移植到系統平 臺。在初始化線程與配置文件讀取線程完成以后，初始化TCP/IP協議棧，并啟動網絡線程。
[0044] (5)數據線程，