《工业软件异构协议兼容适配规范》（征求意见稿）

ICS35.080

L77

T/CESAXXXXX—XXXX

团体标准

T/CESAXXXX—XXXX

工业软件异构协议兼容适配规范

（征求意见稿）

在提交反馈意见时，请将您知道的相关专利连同支持性文件一并附上。

XXXX-07-01发布XXXX-07-15实施

中国电子工业标准化技术协会发布I

T/CESAXXXXX—XXXX

前  言

本标准按照GB/T1.1-2009给出的规则起草。

请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别这些专利的责任。

本部分由中国电子技术标准化研究院提出。

本标准起草单位：

本标准主要起草人：

II

T/CESAXXXXX—XXXX

工业软件异构通信协议适配规范

1范围

本标准规定了工业软件异构协议基本的兼容适配过程，及兼容适配后的协议格式要求。

本标准适用于异构协议设备间的互联互通、异构协议软件系统开发与集成，可供工业企业、工业软

件开发商、集成服务商等参考使用。

2规范性引用文件

下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。

凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。

3协议兼容适配过程

对于目标协议的兼容适配过程，总体分为两个步骤：协议分析以及代码实现。

协议兼容适配过程示例见附录A。

3.1协议分析

协议分析的目的是明确协议所提供的服务、应用程序接口及数据传输规范。协议分析是协议兼容适

配的前提。

协议分析一般应涵盖OSI七层参考模型中的应用层、数据链路层、以及物理层。其中物理层规范了

协议传输数据的物理介质、编码方式；数据链路层解决通讯网络的信道分配问题，提供基本的数据收发

服务，定义了通讯设备在链路层上信息交互的数据格式；应用层提供了面向应用程序的数据读写服务，

定义了通讯设备在应用层上信息交互的数据格式

对于开放式的协议，一般可以通过查询协议规范（如Modbus协议的GB/Z19582.1-2004）来完成协

议分析。

3.2代码实现

代码实现的目的是对应协议各层提供的服务，提供相应的接口函数。代码实现是协议兼容适配的核

心。

对应于协议各层定义的数据格式，代码实现需要将其转化为相应的数据报；对于某些复杂的链路层

协议，代码实现需要实现其定义的状态机。

3.3示例说明

4协议格式

4.1概述

1

T/CESAXXXXX—XXXX

本标准采用面向对象的协议兼容适配设计理念，以达到易用、易封装且适用面广的设计目标。

本标准将协议格式视为若干个对象，每个对象由多个属性构成，属性与属性之间可以是包含、被包

含或并列的关系。每个对象有一系列的行为或能力，例如传输、解析等。

4.2格式分类

提供两种对象发布模式：联合发布、批量发布。

名称模式联合/批量

类型uchar——

字段长度1

4.3联合发布模式

对象集

对象个数对象1对象2对象n

联合发布，发布的是一系列对象的集合，这些对象可以各式各样，按次序组帧。在对象集之前有字

段表示后续对象总个数，单条发布建议最多支持16个对象联合发布，以保证性能与资源开销的最佳比

值。

对象

名称对象个数

属性规则强制属性集可选属性集

类型ucharulong

字段长度14

对象内部，由3部分组成：属性规则，用于描述本条对象信息提供了哪些可选属性；强制属性集，

对象信息必须包含的内容；可选属性集：对象信息附加内容，可选是否发布。

属性规则（一个ulong字段表示32个可选属性）

b31b30b29b28b27b26~b0

名称属性单位属性时间戳属性权限属性发布间隔属性保留

预定义了“名称”、“单位”、“时间戳”、“权限”、“发布间隔”这些可选属性，预留27个。

强制属性集

属性定义统一识别码数据类型数据长度对象值

名称IDTypeLengthValue

类型ulongenumuchar——

字段长度441N(0<N<256)

强制属性集包含“统一识别码”、“数据类型”、“数据长度”、“对象值”这些内容。

可选属性集（依据属性规则展开）

名称单位时间戳权限发布间隔

属性名称

SizeNameSizeUnitDaysmsPermissionInternal

类型ucharstringucharstringulongulongenumushort

2

T/CESAXXXXX—XXXX

NN

字段长度114442

（0<N<101）(0<N<11)

属性规则字段中，相应的位置如果为1，可选属性集内相应的字段就需要发布。

举例说明

4.4批量发布模式

批量发布支持同一类型（非字符串），对象ID号连续的多个对象合并在一条消息内发布。批量发布

单条发布建议最多128个对象，以保证性能与资源开销的最佳比值。

对象个属性规数据类

起始统一识别码对象1值对象2值对象n值

名称数则型

O_NumRuleID_StartTypeValue1Value2Valuen

类型ucharulongulongenum——————

字段长

1444——————

度

批量发布的对象不支持字符串类型，因此对象值的长度是固定的，不需要再额外指定长度字段。

可选属性集（依据属性规则展开）

名称单位时间戳权限发布间隔

属性名称

SizeNameSizeUnitDaysmsPermissionInternal

类型ucharstringucharstringulongulongenumushort

NN

字段长度114442

（0<N<101）(0<N<11)

批量发布也支持可选属性集。属性规则字段中，相应的位置如果为1，可选属性集内相应的字段就

需要发布。但是批量发布内的所有对象必须具有指定的相同的属性。

举例说明

5协议对象

5.1概述

本标准规定ID1~ID10000为协议预定义的通用对象，见4.4。ID从10001开始到99999为用户可自定义

的协议对象。

所有的协议对象的属性见4.2。

5.2协议对象的定义与常用属性

把需要传输的量，抽象为一个对象。通过一系列的属性来描述这个量。其中配置属性包括：

a)事件触发

可选配置属性。响应某一事件，产生一次发布请求。事件源可以是对象值改变，也可以是外部事件。

b)条件触发

可选配置属性。对象值达到某一条件，持续产生发布请求，配合发布间隔共同使用。也可以响应外

部条件。内部支持的对象值的条件有“大于、小于，不等于，在范围内，超出范围”。

3

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配置了条件触发，必须配置发布间隔。

c)时间戳

可选配置属性。在对象信息发布的时刻打上的时间戳信息。

Days:无符号长整型。表示2000年1月1日以来的天数。

Ms:无符号长整型。表示午夜起算的ms数。

d)ID

强制配置属性、显示属性。设备内部对象统一识别码。无符号长整型。

e)名称

可选配置属性、可选显示属性。字符串类型，最长100字符。

f)数据类型

强制配置属性、显示属性。以枚举形式描述。支持的数据类型见4.3。

g)数据长度

强制配置属性、显示属性。无符号字符类型。支持数据长度为1~255字节。

h)对象值

强制显示属性。该数据类型范围内的一切值。

i)单位

可选配置属性、可选显示属性。字符串类型。最长10个字符。

j)最小值

可选配置属性。该数据类型范围内的一切值。

k)最大值

可选配置属性。该数据类型范围内的一切值。

l)访问权限（R/W）

可选配置属性、可选显示属性。枚举类型。读写、只读、只写等。

m)发布间隔（0.1s）

可选配置属性、可选显示属性。无符号短整型

5.3支持的数据类型

5.3.1字节

取值范围：-2的（16-1）次方~2的（16-1）次方-1，（-128~127）

传输位序：b7…b0。

5.3.2短整型

取值范围：-2的（16-1）次方~2的（16-1）次方-1，（-32768~32767），

传输位序：b7…b0，b15…b8。

5.3.3长整型

取值范围：-2的（32-1）次方~2的（32-1）次方-1

传输位序：b7…b0，b15…b8，b23…b16，b31…24

5.3.4长长整型

取值范围：-2的（32-1）次方~2的（32-1）次方-1

传输位序：b7…b0，b15…b8，b23…b16，b31…24，

4

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b39…b32，b47…b40，b55…b48，b63…56

5.3.5单浮点

取值范围：3.4e-038～3.4e+038

传输位序：b7…b0，b15…b8，b23…b16，b31…24

5.3.6双浮点

取值范围：1.7e-308～1.7e+308

传输位序：b7…b0，b15…b8，b23…b16，b31…24，

b39…b32，b47…b40，b55…b48，b63…56

5.3.7字符串

取值范围：0x0，0x20~0x7E。长度最大为255。

传输位序：b7…b0*n

5

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AA

附录A

（资料性附录）

Modbus-RTU协议兼容适配示例

以下以兼容Modbus-RTU协议为例，简述协议兼容适配过程：

Modbus总线协议定义了OSI七层参考模型中的应用层、数据链路层、以及物理层。（参见图1）

图1

首先看到Modbus协议的应用层规范，提出了客户端、服务器的概念，客户端向服务器发起数据读写

请求，服务器响应客户端的请求给出相应应答或是异常应答（参见图2）。对于应用层规范提供的各种

服务modbus协议通过功能码来描述（参见图3）。对于服务器端需要被访问的数据对象，Modbus协议通

过地址加数量的方式来映射（参见图4）。在功能码描述章节，Modbus协议详细描述了各个功能码需要

的数据格式，包括客户端的请求以及服务端的回应。在兼容适配Modbus协议时，应用层分析了协议规范

之后，就需要通过编码实现逻辑功能。若客户端需要读取服务端的从地址0开始的10个寄存器，需要组

帧成如下数据流0x03，0x00，0x00，0x00，0x0A。在协议规范中把这一串数据流称为Modbus协议PDU。

图2

6

T/CESAXXXXX—XXXX

图3

图4

再看Modbus-RTU协议的链路层规范。这一规范中，定义了Modbus运行在串行链路上，通过主从机

方式实现对信道的管理。主机发送命令，从机收到命令才回应，否则不占用信道。其次，该规范还定义

了主机命令的寻址方式（通过数据帧首部的地址域字段实现），以及数据校验方式（16位CRC校验）。最

后，规范还定义了RTU字节内部的BIT位序等。分析了链路层的协议规范可知，若要读取从站站号为1的

站点的数据，数据帧格式应为：0x01，0x03，0x00，0x00，0x00，0x0A，0xC5，0xCD（参见图5、图6）。

图5

图6

在不同总线或网络的Modbus协议映射在协议数据单元之外引入了一些附加的域。发起Modbus

事务处理的客户端构造ModbusPDU，然后添加附加的域以构造适当的通信PDU。

主站根据协议状态机规定（参见图7），收到应用层的数据请求后，主动往串行链路上发送该数据帧，

7

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并等待应答。主站收到应答将数据回给应用层，应用层再将数据提交给应用程序，一次完整的Modbus

读请求就完成了。

需要注意的是，串行链路的物理层主从两端必须是一致的同为RS485、RS232等等。串行数据的波特

率，奇偶检验等都必须一致。

8

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目  次

1范围...................................................................................................................................................................1

2规范性引用文件...............................................................................................................................................1

3协议兼容适配过程...........................................................................................................................................1

4协议格式...........................................................................................................................................................1

5协议对象...........................................................................................................................................................3

附录A（资料性附录）Modbus-RTU协议兼容适配示例..............................................................................6

I

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工业软件异构通信协议适配规范

1范围

本标准规定了工业软件异构协议基本的兼容适配过程，及兼容适配后的协议格式要求。

本标准适用于异构协议设备间的互联互通、异构协议软件系统开发与集成，可供工业企业、工业软

件开发商、集成服务商等参考使用。

2规范性引用文件

下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。

凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。

3协议兼容适配过程

对于目标协议的兼容适配过程，总体分为两个步骤：协议分析以及代码实现。

协议兼容适配过程示例见附录A。

3.1协议分析

协议分析的目的是明确协议所提供的服务、应用程序接口及数据传输规范。协议分析是协议兼容适

配的前提。

协议分析一般应涵盖OSI七层参考模型中的应用层、数据链路层、以及物理层。其中物理层规范了

协议传输数据的物理介质、编码方式；数据链路层解决通讯网络的信道分配问题，提供基本的数据收发

服务，定义了通讯设备在链路层上信息交互的数据格式；应用层提供了面向应用程序的数据读写服务，

定义了通讯设备在应用层上信息交互的数据格式

对于开放式的协议，一般可以通过查询协议规范（如Modbus协议的GB/Z19582.1-2004）来完成协

议分析。

3.2代码实现

代码实现的目的是对应协议各层提供的服务，提供相应的接口函数。代码实现是协议兼容适配的核

心。

对应于协议各层定义的数据格式，代码实现需要将其转化为相应的数据报；对于某些复杂的链路层

协议，代码实现需要实现其定义的状态机。

3.3示例说明

4协议格式

4.1概述

1

T/CESAXXXXX—XXXX

本标准采用面向对象的协议兼容适配设计理念，以达到易用、易封装且适用面广的设计目标。

本标准将协议格式视为若干个对象，每个对象由多个属性构成，属性与属性之间可以是包含、被包

含或并列的关系。每个对象有一系列的行为或能力，例如传输、解析等。

4.2格式分类

提供两种对象发布模式：联合发布、批量发布。

名称模式联合/批量

类型uchar——

字段长度1

4.3联合发布模式

对象集

对象个数对象1对象2对象n

联合发布，发布的是一系列对象的集合，这些对象可以各式各样，按次序组帧。在对象集之前有字

段表示后续对象总个数，单条发布建议最多支持16个对象联合发布，以保证性能与资源开销的最佳比

值。

对象

名称对象个数

属性规则强制属性集可选属性集

类型ucharulong

字段长度14

对象内部，由3部分组成：属性规则，用于描述本条对象信息提供了哪些可选属性；强制属性集，

对象信息必须包含的内容；可选属性集：对象信息附加内容，可选是否发布。

属性规则（一个ulong字段表示32个可选属性）

b31b30b29b28b27b26~b0

名称属性单位属性时间戳属性权限属性发布间隔属性保留

预定义了“名称”、“单位”、“时间戳”、“权限”、“发布间隔”这些可选属性，预留27个。

强制属性集

属性定义统一识别码数据类型数据长度对象值

名称IDTypeLengthValue

类型ulongenumuchar——

字段长度441N(0<N<256)

强制属性集包含“统一识别码”、“数据类型”、“数据长度”、“对象值”这些内容。

可选属性集（依据属性规则展开）

名称单位时间戳权限发布间隔

属性名称

SizeNameSizeUnitDaysmsPermissionInternal

类型ucharstringucharstringulongulongenumushort

2

T/CESAXXXXX—XXXX

NN

字段长度114442

（0<N<101）(0<N<11)

属性规则字段中，相应的位置如果为1，可选属性集内相应的字段就需要发布。

举例说明

4.4批量发布模式

批量发布支持同一类型（非字符串），对象ID号连续的多个对象合并在一条消息内发布。批量发布

单条发布建议最多128个对象，以保证