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申请/专利权人：中国科学院沈阳自动化研究所

摘要：本发明涉及工业控制网络的协议适配技术，具体地说它是一种5G和Modbus协议适配装置及方法。本发明设计了集成协议转换模组和5G通信模组的协议适配装置，可以进行5G和Modbus的协议转换，并通过5G的超可靠强实时通信技术进行无线收发，为PLC控制器间通信建立无线通道，满足工业无线控制要求。同时，提出了5G和Modbus的协议适配方法，通过解析Modbus数据的关键协议字段，并对其进行5G协议封装、传输和解析，可实现5G和Modbus协议的转换，转换效率高，准确性好。本发明装置及方法可与PLC控制器快速集成，实现PLC控制器的无线化，支持工厂无线化改造，推动建设智能工厂。

主权项：1.一种5G和Modbus协议适配装置，其特征在于，作为发送端，包括：协议转换模组，用于进行协议适配装置初始化，接收发送端PLC控制器的Modbus报文，进行Modbus协议解析；5G通信模组，用于将解析后的报文进行5G协议数据封装，以实现5G无线传输；所述协议适配装置初始化包括如下步骤：1建立当前协议适配装置5G通信模组地址和与其连接的PLC控制器地址的映射关系，以形成多个协议适配装置与多个PLC控制器一一对应的地址映射表；2确定Modbus协议版本；3当前协议适配装置通过5G通信模组与5G基站建立无线连接；所述协议转换模组，进行Modbus协议解析，包括以下步骤：1协议转换模组对于通过IO接口接收的Modbus报文，根据Modbus协议版本判断Modbus报文的有效性；对于有效Modbus报文，缓存至协议转换模组的存储单元；对于无效Modbus报文，进行丢弃，不再进行解析与转发；2协议转换模组的处理单元按序对缓存的有效Modbus报文进行解析，根据Modbus协议版本，获取地址码、PDU和校验码；其中，PDU包括功能码和应用数据；3协议转换模组的处理单元根据地址码获得接收端PLC控制器地址，并查找地址映射表，获取接收端PLC控制器所连接5G通信模组的地址，即：接收5G地址；如果未查到接收端PLC控制器地址，则将Modbus报文丢弃；4协议转换模组的处理单元去除地址码、校验码，获得ModbusPDU数据，并将其与接收5G地址通过IO接口发送给本地5G通信模组；所述5G通信模组，进行5G协议数据封装，具体为：5G通信模组将其接收的ModbusPDU数据作为5G协议应用层的服务数据单元，按5G协议栈进行逐层封装，即依次添加包头、包尾，最终形成5G数据包以进行5G无线传输；所述5G无线传输，包括以下步骤：1发送端5G通信模组根据地址映射表查询得到的接收5G地址，向5G基站发送传输请求，经5G基站调度接入5G网络，与接收端5G通信模组建立端到端连接；2发送端5G通信模组发送封装有ModbusPDU数据的5G数据包，使接收端5G通信模组接收到封装有ModbusPDU数据的5G数据包；作为接收端，包括：协议转换模组，用于进行协议适配装置初始化，并将5G通信模组解析后的报文进行Modbus协议数据封装，发送Modbus报文至接收端PLC控制器；5G通信模组，用于接收5G数据包，并对其进行5G协议解析；所述5G通信模组，进行5G协议解析，具体为：接收端5G通信模组将接收到的5G数据包按5G协议栈进行逐层解析，去掉各层包头、包尾，最终获得ModbusPDU数据；所述协议转换模组，进行Modbus协议数据封装，包括以下步骤：1协议转换模组接收到ModbusPDU数据后，根据Modbus的协议版本对其进行校验；如校验有误，则丢弃该数据；如校验无误，则进行协议数据封装；2协议转换模组根据地址映射表查询接收端5G通信模组对应的接收端PLC地址，并将其作为地址码；同时，协议转换模组根据Modbus的协议版本补充校验码，与接收到的ModbusPDU数据、地址码共同封装成为Modbus报文。

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