通过以太网和CAN总线实现工控现场设备并行升级的方法与流程

本发明涉及工业控制，尤其涉及一种通过以太网和can总线实现工控现场设备并行升级的方法。该方法主要用于在工业控制系统中，通过网络通信对多个设备进行固件升级，提高设备升级的效率和便利性。

背景技术：

1、在工业控制系统中，设备的固件升级是维护和提高系统性能的重要手段。然而，传统的升级方法通常需要逐一对设备进行升级，这不仅费时费力，而且在大规模系统中几乎难以实现。此外，许多工业现场设备分布广泛，环境复杂，通过传统方法进行升级会遇到各种挑战。

2、现有的升级方法主要依赖于直接连接或现场手动操作，这些方法的效率较低，且容易出现人为操作错误。同时，随着工业物联网(iiot)的发展，越来越多的设备通过网络进行连接和管理，这为远程升级提供了可能。然而，目前尚缺乏一种高效的解决方案，能够在保障升级安全性和可靠性的前提下，通过网络对多个设备同时进行固件升级。

3、can总线(controller area network)作为一种高可靠性和实时性的通信总线，在工业控制领域得到了广泛应用。以太网作为一种成熟的网络技术，具有传输速率高、覆盖范围广等优点。如果能够将can总线与以太网相结合，利用其各自的优势，设计出一种高效的设备升级方法，将显著提升工业控制系统的维护效率和运行可靠性。

4、因此，本发明提出了一种通过以太网和can总线对工控现场设备进行并行升级的方法，旨在解决现有技术中的不足，提供一种高效、可靠的设备升级方案。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题是：如何在工业控制现场环境中，通过以太网和can总线实现多个设备的高效并行升级，以提高升级的便利性和效率，并确保升级过程的安全性和可靠性。

2、本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种通过以太网和can总线对工控现场设备进行并行升级的方法，所述方法包括以下步骤：

3、s1：设备识别阶段，从站收集所有挂在can总线上的设备信息，通过can报文实现设备注册；

4、s2：设备信息获取阶段，主站通过tcp/ip与从站通信，获取所有活动的现场设备信息，并提供图形化界面显示给用户；

5、s3：升级模式进入阶段，主站通过slot id通知从站，指定需要升级的设备进入升级模式，从站通过can报文请求设备进入升级模式；

6、s4：数据传输阶段，主站根据从站反馈的单次传输数据量大小分批传输数据，并在接收到从站的应答后继续传输下一包数据；

7、s5：文件传输完成阶段，主站完成文件传输后，发送文件校验信息，从站将校验信息转发给各个设备，并反馈结果给主站；

8、s6：升级结果反馈阶段，主站显示每个设备的升级结果，对于升级成功的设备，选择复位，对于失败的设备，选择重新升级。

9、作为优选，在所述设备识别阶段，通过以下can报文实现设备注册：

10、从站在can总线上监听设备发送的注册请求报文，设备启动后，发送msg id为0x520的报文请求从站发送当前的slot信息，0x520报文的dlc[0-7]字段均为0，用于设备启动后请求从站发送当前的slot信息；

11、从站接收到msg id为0x520的注册请求报文后，发送msg id为0x500的当前slot状态报文，0x500报文的dlc[0-3]字段用bit位表示当前所有设备的状态，最多支持32个设备，dlc[4]字段表示下一个可用来注册的slot id；

12、设备接收到从站发送的msg id为0x500的当前slot状态报文后，发送msg id为0x501至0x51f的注册报文，注册报文的dlc[0]字段表示设备的slot id，dlc[1]字段表示设备的类型(type)，dlc[2-7]字段均为0；

13、从站从msg id为0x500的报文中获取设备需要注册的slot id，然后使用msg id为0x500+slot id的can id反馈注册信息；主站收到注册帧后，需要更新0x500报文中的slot信息，并确定下一个可用于注册的slot id。

14、作为优选，在所述升级模式进入阶段，通过以下步骤实现设备进入升级模式：

15、主站通过slot id告知从站，指定需要升级的设备进入升级模式，从站通过发送msg id为0x600的can报文请求设备进入升级模式，0x600报文的dlc[0-3]用bit位表示需要进入升级模式的设备，dlc[4-7]均为0；设备根据自身的slot id以及对应的bit位判断自身是否需要进入升级模式；

16、设备进入升级模式后，发送msg id为0x601至0x61f的can报文向从站反馈升级状态，0x601至0x61f反馈报文的dlc[0]表示ready状态，dlc[2-3]表示该设备能缓存的最大数据量(tx size)，dlc[1]及dlc[4-7]均为0；

17、从站收到设备反馈的msg id为0x601至0x61f的can报文后，将单次数据的传输量设置为所有设备缓存数据量中最小的值，并根据设备的反馈更新升级状态。

18、作为优选，在所述数据传输阶段，通过以下步骤实现数据传输：

19、主站按照从站反馈的单次传输数据量大小分批传输数据，并且需要等到从站的应答之后再传输下一包数据；主站发送msg id为0x621的can报文，其中dlc[0]表示消息类型(pkt)，dlc[1]表示数据包的序列号(index)，dlc[2-3]表示数据包的大小(size)，dlc[4-5]表示校验信息，dlc[6-7]均为0；

20、主站通过msg id为0x620的can报文传输升级文件数据，采用can标准的连续帧，dlc[0-7]表示升级文件数据；

21、从站通过msg id为0x621的can报文发送当前数据包的信息，包含消息类型、数据包的序列号、数据包的大小和校验信息，dlc字段与主站发送的0x621报文一致；

22、数据包发送完成后，从站需要收到所有需要升级设备的肯定应答，如果有设备反馈失败，则对当前数据包进行重传，直到超过重传次数，如果依然有失败的设备，将该设备标记为fail，后续的数据包传输不再关注该设备的反馈；从站需向主站反馈当前数据包的传输结果。

23、本发明的有益效果是，通过以太网和can总线实现对工控现场设备的并行升级，不仅提高了升级过程的效率和便利性，还确保了升级过程的安全性和可靠性。具体有以下几个方面的优点：

24、高效并行升级：利用can总线和以太网的结合，能够同时对多个设备进行固件升级，大大缩短了升级时间。

25、可靠性高：通过can总线的高可靠性通信，确保了设备在升级过程中数据传输的稳定性和准确性。

26、方便的设备管理：主站通过图形化界面显示所有活动设备信息，便于用户直观地管理和操作设备。

27、自动化流程：从设备识别、信息获取、进入升级模式到数据传输和结果反馈，整个升级过程实现了高度自动化，减少了人为操作的错误。

28、灵活性强：该方法能够适用于不同类型的工控设备，并能根据实际需求灵活调整升级策略。

29、通过上述技术方案和有益效果，本发明显著提升了工控现场设备升级的效率和安全性，适用于广泛的工业控制应用场景。

技术特征：

1.一种通过以太网和can总线对工控现场设备进行并行升级的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述设备识别阶段，通过以下can报文实现设备注册：

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在所述升级模式进入阶段，通过以下步骤实现设备进入升级模式：

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，在所述数据传输阶段，通过以下步骤实现数据传输：

技术总结
本发明涉及工业控制技术领域，具体公开了一种通过以太网和CAN总线对工控现场设备进行并行升级的方法。包括以下步骤：S1，设备识别阶段，从站通过CAN总线收集并注册设备信息；S2，设备信息获取阶段，主站通过TCP/IP获取并显示设备信息；S3，升级模式进入阶段，主站通知从站设备进入升级模式，从站通过CAN报文请求设备进入升级模式；S4，数据传输阶段，主站根据从站反馈的单次传输量分批传输数据，并在接收到从站应答后继续传输；S5，文件传输完成阶段，主站发送文件校验信息，从站转发并反馈结果；S6，升级结果反馈阶段，主站显示升级结果并选择复位或重新升级。本发明提高了设备升级效率和可靠性，适用于工业控制现场的设备管理和升级。

技术研发人员：蒋楠,张华
受保护的技术使用者：常州新途软件有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/12/5