一种可编程通信代理方法、装置与流程

本发明涉及工业通信技术、通信代理、工业控制系统及网络隔离，特别是涉及一种可编程通信代理方法、装置。

背景技术：

1、工业设备联网在硬件接口方面展现出多样性的特点。具体而言，有线接口方面涵盖了以太网口、rs485和can等多种类型，这些接口各自具有独特的传输特性和适用场景，能够满足不同设备间的数据交互需求。而在无线接口方面，则包括了4g/5g、蓝牙、wifi以及lora等多种技术，这些无线通信技术为设备提供了更灵活、更便捷的联网方式，使得工业设备能够在更广泛的范围内实现数据的传输和共享。设备在联网时面临着通信协议多样化和数据通信格式繁杂的挑战。常见的通信协议包括tcp/ip、modbus、mqtt和coap等，这些协议各自具有不同的特点和适用场景，使得设备间的数据交互变得复杂。此外，大量的自定义协议和数据通信格式纷繁复杂，不同设备间数据传输格式各异，给数据的解析和处理带来困难。最后，关于设备联网的另一重大挑战是ipv4地址资源的枯竭。

2、目前，大多数企业设备所采用的联网地址主要是基于ipv4协议所保留的私有ip地址。这种地址分配方式本质上限制了企业设备实现真正的大规模联网能力。由于私有ip地址的局限性，企业的设备网络通常只能局限在内部使用，无法实现与互联网上的其他设备进行直接端到端的连接。

3、本发明正是针对当前工业互联网领域存在的诸多挑战与痛点所提出的一项创新解决方案。其核心目标在于解决两大关键问题：一是实现工业设备通信接口、协议以及数据格式的标准化与统一;二是确保设备能够基于ipv6实现更大范围的安全联网。

技术实现思路

1、本发明的目的针对上述现状，提供了一种可编程通信代理方法、装置，充当了不同设备间通信的桥梁，能够将非标、自定义的通信协议和数据转换为标准、统一的格式。通过这种转换，不兼容的设备可以顺畅地与访问装置进行对接和通信。在设计可编程通信代理装置时，为确保通信接口的安全性，被访问装置与访问装置联网时分别采用不同的通信接口，实现了二者的物理隔离。

2、本发明提供一种可编程通信代理方法，包括：

3、步骤s1，可编程通信代理装置与被访问装置的通信：使用代理装置第一通信接口连接被访问装置，通过代理装置第一通信接口双方预置的协议和数据格式进行数据包收发，并与步骤s3交互；

4、步骤s2，可编程通信代理装置与访问装置的通信：使用代理装置第二通信接口连接访问装置，通过代理装置第二通信接口双方按预置的标准协议和统一数据格式进行数据包收发，并与步骤s3交互；

5、步骤s3，代理过程调度及数据处理：定时启动预置程序处理模块；分别接收来自代理装置第一通信接口、第二通信接口的数据进行处理，并把结果数据传递给步骤s1和步骤s2；

6、其中，步骤s1、步骤s2及步骤s3均通过编程工具软件以图形化方式编程实现，编程完成后，程序下载到可编程通信代理装置中运行。

7、在其中一个实施例中，步骤s1包括：

8、按被访问装置的接口软硬件特征进行初始化；

9、从被访问装置读取数据包，按其协议和数据格式解析出数据，交予步骤s3；

10、接收来自步骤s3的数据，按被访问装置的接口的协议和数据格式，传输到被访问装置。

11、在其中一个实施例中，步骤s2包括：

12、按所述访问装置的接口软硬件特征进行初始化；

13、从访问装置读取数据包，按标准协议和统一的数据格式解析出数据，交予步骤s3；

14、接收来自步骤s3的数据，按访问装置的接口的标准协议和统一的数据格式，传输到访问装置。

15、在其中一个实施例中，步骤s3包括：根据编程工具软件预设逻辑，处理来自被访问装置和访问装置解析出的数据，把需要传输的数据分别传给步骤s1以及步骤s2。

16、在其中一个实施例中，编程工具软件包括图形化编程界面、通用指令模块组件、通信模块组件以及安全模块组件；

17、通用指令模块组件包含：位逻辑指令模块、定时器指令模块、计数器指令模块、数据处理指令模块、运算指令模块及数据转换指令模块；

18、通信模块组件包含：通信接口初始化模块、数据发送模块、数据接收模块、协议模块及数据格式模块；

19、安全模块组件包含数据加密模块、数据解密模块及安全认证模块。

20、本发明还提供一种可编程通信代理装置，采用可编程通信代理方法开发的装置，包括mcu、内存、过程调度及数据处理模块、flash及通信接口，通信接口包括代理装置第一通信接口及代理装置第二通信接口，代理装置第一通信接口为eth0、can、rs485和lora中的任意一个或多个的组合，代理装置第二通信接口为eth1，代理装置第一通信接口用于连接被访问装置，代理装置第二通信接口用于连接访问装置。

21、在其中一个实施例中，代理装置第一通信接口与代理装置第二通信接口分别位于两个网络安全区域，相互隔离。

22、在其中一个实施例中，代理装置第二通信接口支持ipv4或ipv6；可编程通信代理装置上电启动时，可编程通信代理装置根据eth1的ipv4地址和eth1所在网络的路由器返回的ipv6前缀地址，自动生成eth1的ipv6地址。

23、在其中一个实施例中，代理装置第一通信接口为eth0，过程调度及数据处理模块不接收访问装置的数据，只把被访问装置的数据通过可编程通信代理装置传输给访问装置，以进行单向数据传输。

24、在其中一个实施例中，代理装置第一通信接口为eth0，eth0接口协议的预置为ipv4，代理装置第二通信接口协议预置为ipv6，通过可编程通信代理装置实现ipv4到ipv6的协议转换，具备网络安全隔离的功能。

25、从上述方案可以看出，利用本发明可以实现任何被访问装置的非标协议和自定义数据格式到标准化和统一数据格式的灵活转换。可编程通信代理装置对被访问装置的数据采集，通过协议和数据格式转换，变为标准协议和统一的数据格式，最后通过访问装置通信接口发送出去。

26、可编程通信代理装置与访问装置和被访问装置分别处于不同的网络安全域，实现网络隔离；可编程通信代理装置负责被访问装置数据单向传给访问装置，实现单向数据通信，没有输入性数据安全隐患，实现数据隔离；可编程通信代理装置eth1口使用ipv6地址，数据传输协议为ipv6，实现端对端直达，实现设备在ipv6网络中的大规模联网。本发明可应用于工业监控、数据采集、设备上云、大型设备全生命周期远程在线监测、大数据分析，以及工业互联网、物联网云平台建设等领域。

技术特征：

1.一种可编程通信代理方法，其特征在于，应用于可编程通信代理装置，包括：

2.根据权利要求1所述的可编程通信代理方法，其特征在于，所述步骤s1包括：

3.根据权利要求1所述的可编程通信代理方法，其特征在于，所述步骤s2包括：

4.根据权利要求1所述的可编程通信代理方法，其特征在于，所述步骤s3包括：根据编程工具软件预设逻辑，处理来自所述被访问装置和所述访问装置解析出的数据，把需要传输的数据分别传给所述步骤s1以及所述步骤s2。

5.根据权利要求1所述的可编程通信代理方法，其特征在于，所述编程工具软件包括图形化编程界面、通用指令模块组件、通信模块组件以及安全模块组件；

6.一种可编程通信代理装置，其特征在于，用于实现权利要求1所述的可编程通信代理方法，所述可编程通信代理装置包括mcu、内存、过程调度及数据处理模块、flash及通信接口，所述通信接口包括代理装置第一通信接口及代理装置第二通信接口，所述代理装置第一通信接口为eth0、can、rs485和lora中的任意一个或多个的组合，所述代理装置第二通信接口为eth1，所述代理装置第一通信接口用于连接被访问装置，所述代理装置第二通信接口用于连接访问装置。

7.根据权利要求6所述的可编程通信代理装置，其特征在于，所述代理装置第一通信接口与所述代理装置第二通信接口分别位于两个网络安全区域，相互隔离。

8.根据权利要求7所述的可编程通信代理装置，其特征在于，所述代理装置第二通信接口支持ipv4或ipv6；所述可编程通信代理装置上电启动时，所述可编程通信代理装置根据eth1的ipv4地址和eth1所在网络的路由器返回的ipv6前缀地址，自动生成eth1的ipv6地址。

9.根据权利要求7所述可编程通信代理装置，其特征在于，所述代理装置第一通信接口为eth0，所述过程调度及数据处理模块不接收所述访问装置的数据，只把所述被访问装置的数据通过所述可编程通信代理装置传输给所述访问装置，以进行单向数据传输。

10.根据权利要求7-9任一项所述的可编程通信代理装置，其特征在于，所述代理装置第一通信接口为eth0，eth0接口协议的预置为ipv4，所述代理装置第二通信接口协议预置为ipv6，通过所述可编程通信代理装置实现ipv4到ipv6的协议转换。

技术总结本发明提供一种可编程通信代理的方法、装置。可编程通信代理方法是用图形化编程方式实现通信代理，把被访问装置通信接口的非标协议和自定义的数据格式，通过可编程通信代理装置转化成标准协议和统一的数据格式后，再与访问装置通信；可编程通信代理装置与访问装置和被访问装置分别处于不同的网络安全域，实现网络隔离；可编程通信代理装置包括CPU、RAM、FLASH、以太网ETH0和ETH1、RS485、CAN、LoRa等，ETH1接口支持IPv6，可实现被访问装置的IPv4到IPv6转换；可编程通信代理装置主要功能是提升被访问装置访问的便捷性和安全性，以及更大范围IPv6安全联网。技术研发人员：徐辉煌,王慧受保护的技术使用者：浙江竞高信息技术有限公司技术研发日：技术公布日：2024/7/25