基於乙太網的發送數據的方法、乙太網節點及控制系統的製作方法

2023-12-01 21:32:21

專利名稱：基於乙太網的發送數據的方法、乙太網節點及控制系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及數控技術，尤其涉及基於乙太網的發送數據的技術。
背景技術：
隨著乙太網技術的飛速發展，越來越多的通信系統都採用乙太網這種通 信方式。乙太網安裝量大，技術成熟，價格低廉，通信速度較其它的傳統的 串行通信方式具有較大的優勢。
目前，有些控制系統內部也採用乙太網這種通信方式，例如，有些it控 系統內部就採用乙太網這種通信方式。控制系統包括至少 一個控制設備和至 少一個測量執行設備， 一個控制設備控制至少一個測量執行設備。
乙太網在應用中多採用載波監聽多路訪問(CSMA/CD )機制進行數據發 送。在實際應用中，控制系統內部的各個節點(包括控制設備和測量執行設 備)監聽信道，當信道空閒時，需要發送數據的節點可以發送數據。
但是，如果多個節點同時發送數據，那麼就有可能會發生發送數據衝突 (Collision)的現象，進而導致某些節點或所有的需要發送數據的節點發送數 據失敗。
對於上述因沖突而產生的問題，現有的一種解決方法是，需要發送數據 的節點一旦發生數據發送沖突的現象，就採用退避方法，即，延遲一段時間 後再嘗試發送數據。
然而，發明人在仔細研究上述的解決方法後發現，當需要發送數據的節 點在延遲一段時間後再次嘗試發送數據時，可能還會發生發送數據沖突的現 象，這樣，需要發送數據的節點還需要再次延遲一段時間後，才能再次嘗試 發送數據。如果這種現象一直持續下去的話，那麼需要發送數據的節點就會 在相當長的時間內無法發送數據，甚至可能不能確定會在什麼時間才能發送 數據。所以，現有的退避方法不能從根本上解決發送數據衝突的問題。

發明內容
本發明提供基於乙太網的發送數據的方法、乙太網節點及控制系統，用 以從根本上解決發送數據沖突的問題。一種基於乙太網的發送數據的方法，應用於包括多個節點的控制系統中，
所述發送數據的方法包括第一節點緩存需要發送的數據；如果當前通信宏
周期包括用於第 一節點發送數據的時間段，則第 一節點在當前通信宏周期內 的用於第一節點發送數據的時間段，發送緩存的數據，如果當前通信宏周期 不包括用於第 一節點發送數據的時間段，則第 一節點不在當前通信宏周期內 發送緩存的數據，其中，其他節點不在當前通信宏周期內的用於第一節點發 送數據的時間段發送數據，每個通信宏周期的時長都相同，每個通信宏周期 由多個長度固定的時間段組成。
一種乙太網節點，應用於包括多個乙太網節點的控制系統中，所述以太
網節點包括緩存單元，緩存需要發送的數據；第一判斷單元，在緩存單元
緩存需要發送的數據後，判斷當前通信宏周期是否包括用於所述乙太網節點
發送數據的時間段；數據處理單元，如果第一判斷單元判斷出當前通信宏周 期包括用於所述乙太網節點發送數據的時間段，則數據處理單元在當前通信 宏周期內的用於所述乙太網節點發送數據的時間段，發送緩存單元緩存的數 據，如果第 一判斷單元判斷出當前通信宏周期不包括用於乙太網節點發送數 據的時間段，則數據處理單元不在當前通信宏周期內發送緩存單元緩存的數 據，其中，其他節點不在當前通信宏周期內的用於所述乙太網節點發送數據
的時間段發送數據；其中，每個通信宏周期的時長都相同，每個通信宏周期 由多個長度固定的時間段組成。
一種控制系統，包括，控制設備及多個測量執行設備；所述控制設備， 控制至少一個測量執行設備，並且在用於所述控制設備發送數據的通信宏周 期內的時間段發送數據；所述多個測量執行設備，受所述控制設備控制，並 且每個測量執行設備都在用於其發送數據的通信宏周期內的時間段發送數 據；其中，任意一個通信宏周期內的任意一個時間段只能被所述控制設備和 所述多個測量執行i殳備中的一個設備佔用，並且，每個通信宏周期的時長都 相同，每個通信宏周期由多個長度固定的時間段組成。
在本發明中，控制系統中的每個節點都在用於其發送數據的時間段發送 數據，這樣就避免了因多個節點在同一時間發送數據而引發的發送數據的衝 突，並且，還能保證每個節點都能在確定的時間將數據發送出去，避免了需 要發送數據的節點在相當長的時間內無法發送數據。


圖1為本發明的一種基於乙太網的發送數據的方法的流程圖； 圖2為本發明的一種乙太網節點的邏輯結構示意圖； 圖3為本發明的乙太網採用的幾種拓樸結構的示意圖； 圖4為本發明的基於正EE1588精確時鐘協議的時鐘同步過程示意圖； 圖5為本發明的通信宏周期的一種設置方式示意圖； 圖6為本發明的基於圖5所示的通信宏周期的數據發送方式示意圖； 圖7為本發明的周期數據的一種結構示意圖； 圖8為本發明的一種申請、授權過程示意圖； 圖9為本發明的一個設備進行通信調度管理的流程圖； 圖IO為本發明的一個設備處理數據的流程圖； 圖11為本發明的乙太網採用的菊花鏈結構的示意圖； 圖12為本發明的一種時鐘同步過程示意圖； 圖13為本發明的通信宏周期的另一種設置方式示意圖； 圖14為本發明的基於圖13所示的通信宏周期的數據發送方式示意圖。
具體實施例方式
下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行 清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而 不是全部的實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作 出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明保護的範圍。
首先需要說明的是，本發明的所有實施例都可以應用在基於乙太網的控 制系統中。
控制系統可以包括多個節點，其中，至少有一個節點是具有控制其他節 點工作的控制設備，至少有一個節點是受控制設備控制的測量執行設備，測 量執行設備的主要功能是測量和執行。例如，控制系統可以是數控系統，數 控系統包括至少一個數控設備和至少一個受數控設備控制的伺服驅動器。
乙太網可以是由控制系統中的各個節點、網橋和交換機等設備組成的局 域網。乙太網可以採用星形、菊花鏈形、環形等拓樸結構，當然，也可以採 用這些拓樸結構混合後的結構。
下面所有的實施例中提到的通信宏周期是指，由多個長度固定的時間段組成的周期，每個通信宏周期的時長都相同。 一個通信宏周期內的各個時間段的長度可以根據時間段對應的節點的性能來設置，這種情況下， 一個通信宏周期內的所有時間段的長度有可能相同，也可能只有一部分時間段的長度相同，還可能是所有時間段的長度完全不相同。 一般來說，任意一個時間段只允許一個節點佔用，以用來發送數據。
在本發明中，每個通信宏周期的設置方式至少有兩種。
其中的 一種方式為，每個通信宏周期內的每個時間段都預先指定給一個節點，即，每個時間段都預先對應一個節點，這樣，對於每個時間段，都會有一個預先指定的節點來佔用，以用於節點發送數據。在具體實現時，每個通信宏周期內的相同時間段可以指定給同一個節點，這樣，這個節點就在每個通信宏周期內的這個相同時間段發送數據。例如，將每個通信宏周期內的第一個時間段指定給具有控制其他節點工作的控制設備，這樣，控制設備就在每個通信宏周期內的第一個時間段發送數據。另外，不同通信宏周期內的衝目同時間段可以指定給不同的節點，也就是說，幾個節點復用同一個時間段。
例如，將第n (n是正整數)個通信宏周期的第一個時間段指定給控制設備，將第n+l個通信宏周期的第一個時間段指定給控制系統中的測量執行設備1,這樣，控制設備和測量執行設備l交替佔用第一個時間段。
通信宏周期的第二種設置方式為，每個通信宏周期內除包括至少 一個預先指定給節點的時間段外，還包括一個隨機時間段，這個隨機時間段並不預先指定給某個節點佔用，而是在各個節點依據各自的時間段發送數據的過程中，通過一定的策略來指定由哪個節點佔用。例如，假設通信宏周期除包括預先指定給節點的第一個時間段、第二個時間段和第三個時間段外，還包括一個隨機時間段，第一個時間段、第二個時間段和第三個時間段分別可以由預先指定的節點佔用，而隨機時間段只能由獲得授權佔用隨機時間段的節點來佔用。在實際應用中， 一個節點可能會連續多次獲得授權佔用不同的通信宏周期內的隨機時間段。當然，不同的通信宏周期內的隨機時間段也可能由不同的節點獲得授權後佔用。另外， 一般來說，不同的通信宏周期內的隨機時間段的長度都是相同的。
當然，通信宏周期的設置方式還可能是其他方式，在具體實現時，可以由本領域技術人員根據實際需要而靈活設置。由於下面的所有實施例中的通信宏周期主要使用了上述兩種設置方式，所以這裡不再對通信宏周期的設置方式——舉例-說明。
下面對本發明的一種基於乙太網的發送數據的方法進行說明。如圖1所
示，包括
S101:第一節點緩存需要發送的數據；
S102:如果當前通信宏周期包括用於第一節點發送數據的時間段，則第一節點在當前通信宏周期內的用於第 一節點發送數據的時間段，發送緩存的數據，如果當前通信宏周期不包括用於第一節點發送數據的時間段，則第一節點不在當前通信宏周期內發送緩存的數據，其中，其他節點不在當前通信宏周期內的用於第一節點發送數據的時間段發送數據，每個通信宏周期的時長都相同，每個通信宏周期由多個長度固定的時間段組成。
具體的，需要發送的數據可以是指第一節點需要轉發的數據，也可以是指第一節點自己產生的需要發送出去的數據。
第一節點緩存需要發送的數據後，可以判斷當前通信宏周期是否包括用於第 一 節點發送數據的時間段。
如果發現當前通信宏周期包括用於第一節點發送數據的時間段，那麼第一節點就可以在當前通信宏周期內的用於第一節點發送數據的時間段，發送緩存的數據。在實際應用中，緩存的數據量有時會比較大，這種情況下，第一節點在當前通信宏周期內的用於其發送數據的時間 a,可以只發送緩存中的一部分數據，剩餘的數據可以在後續的一個或多個用於第一節點發送數據的時間段發送。
如果當前通信宏周期不包括用於第 一節點發送數據的時間段，那麼第一節點就不在當前通信宏周期內發送緩存的數據。
前面提到過，任意一個時間段可以只由預先指定的一個節點佔用。也就是說， 一個時間段只能由一個節點唯一佔用，並且每個時間段都可以預先指定給一個節點。這樣，當控制系統上電開始運行後，每個節點都在預先指定給自己的時間段發送數據。
前面也提到過，每個通信宏周期都可以包括一個隨機時間段，所述隨機時間段由成功申請到佔用所述隨機時間段的一個節點佔用，除所述隨機時間段外，每個通信宏周期內的其他任意一個時間段只能由預先指定的 一個節點佔用。也就是說， 一個時間段只能由一個節點唯一佔用，除隨機時間段之外的每個時間段都可以預先指定給一個節點。不但如此，隨機時間段並不預先指定給某個節點佔用，而是由成功申請到佔用隨機時間段的一個節點佔用。這樣，當控制系統上電開始運行後，每個節點都在預先指定給自己的除隨機時間段之外的時間段發送數據，此外，每個節點還可以申請佔用隨機時間段，如果某個節點成功申請到佔用某個隨機時間段，那麼這個節點就在這個隨機時間段發送數據。
需要說明的是，節點在預先指定的用於其發送數據的時間段發送的數據可以是需要周期性發送且對實時性要求較高的數據，例如與測量、控制密切相關的數據，包括控制字、狀態字、位置、速度、扭矩等。節點在隨機時間段發送的數據可以是在特定條件下產生的、對實時性要求不高的數據，例如，
用於設備管理和參數配置的設置，具體的，例如正EE1588同步報文、應用層服務報文和其他基於TCP/IP的IT領域通用報文等。
還需要說明的是，如果當前通信宏周期內包括隨機時間段，並且第一節點不能佔用當前通信宏周期內的隨機時間段發送數據，那麼這種情況也算是S102中提到的當前通信宏周期不包括用於第 一節點發送數據的時間段。
請再參見S101和S102,如果第一節點需要向第二節點請求申請佔用隨機時間段，那麼第一節點在當前通信宏周期內的用於其發送數據的時間革殳、發送數據的同時或之後，可以向第二節點請求佔用後一個通信宏周期內的隨機時間段。如果在後一個通信宏周期內獲得第二節點允許佔用後一個通信宏周期內的隨機時間段的響應，那麼第 一節點就可以在後一個通信宏周期內的隨機時間段發送數據。當然，如果後一個通信宏周期包括用於第一節點發送數據的時間段，那麼第 一節點還可以在後一個通信宏周期內的用於其發送數據的時間段發送數據。優選的，第一節點可以將用於請求的欄位設置在發送給第二節點的數據中，請求的欄位的內容例如是第一節點發送數據的優先級，第二節點可以將授權的欄位設置在發送(也可以是廣播)給第一節點的數據中，授權的欄位的內容例如是第一節點的標識，這樣，第一節點和第二節點不但將需要發送的數據發送出去了，還完成了申請、授權的工作，不但節省了時間，還節省了消息資源。
如果第一節點是授權其他節點佔用隨機時間段的節點，那麼第一節點緩存需要發送的數據之前，還可以在前一個通信宏周期內，獲得第三節點發送的佔用當前通信宏周期內的隨機時間段的請求。如果第一節點允許第三節點佔用當前通信宏周期內的隨機時間段，那麼第 一節點可以在當前通信宏周期內的用於其發送數據的時間段，向第三節點發送允許佔用當前通信宏周期內的隨機時間段的響應。這樣，第三節點就可以在當前通信宏周期內的隨機時間段發送數據。
在本發明中，每個節點都要在預先指定給自己的時間段或通過申請獲得授權佔用的隨機時間段發送數據，為保證每個節點都能準時的在用於自己發送數據的時間段發送數據，控制系統中的各個節點最好都能經常性的調整本地時鐘，即經常性的進行網絡時鐘的同步。
時鐘同步的 一種方式為，採用簡單網絡時間協議(SNTP ， Simple NetworkTime Protocol)或IEEE1588協議。此外，本發明還提供了另外一種時鐘同步方式。
請再參見S101和S102。如果第一節點不是時鐘源，那麼在S102之前，如果第 一節點收到時鐘源在一個用於時鐘源發送數據的時間段發送的第一數據後，那麼第一節點記錄第一數據到達本地的時刻。之後，第一節點會收到時鐘源在另一個用於時鐘源發送數據的時間段發送的第二數據，第二數據中包括時鐘源發送第一數據的時刻。這樣，第一節點就可以根據第一數據到達本地的時刻、時鐘源發送第一數據的時刻及第一節點與時鐘源之間的線路延時，校正本地時鐘。
如果第一節點是時鐘源，那麼在S102的同時或之後，第一節點記錄在當前通信宏周期內的用於其發送數據的時間段發送數據的時刻，收到第一節點發送的上述數據的節點可以記錄收到上述數據的時刻，第一節點在後一個用於其發送數據的時間段發送的數據中可以包括第一節點記錄的上述時刻。這樣，前後兩次收到第一節點發送的數據的節點就可以根據上述第一節點記錄的時刻、上述收到第 一節點發送的數據時記錄的時刻和與第 一節點之間的線路延時，4交正本地時鐘。
在具體實現時， 一般將控制設備作為時鐘源，當然，也可以將其他節點作為時鐘源。本發明對此不作限定，只要能夠保證各個節點之間保持時鐘同步即可。需要說明是，S101和S102中的第一節點可以是控制系統中的控制設備，
也可以是控制系統中的測量執行設備。例如，第一節點可以是數控系統中的數控設備，也可以是數控系統中的伺服驅動器。
對應於上述的基於乙太網的發送數據的方法，本發明還提供一種乙太網
節點，如圖2所示，包括緩存單元201,緩存需要發送的數據；第一判斷單元202,在緩存單元201緩存需要發送的數據後，判斷當前通信宏周期是否包括用於所述乙太網節點發送數據的時間段；數據處理單元203，如果第一判斷單元202判斷出當前通信宏周期包括用於所述乙太網節點發送數據的時間段，則數據處理單元203在當前通信宏周期內的用於所述乙太網節點發送數據的時間段，發送緩存單元201緩存的數據，如果第一判斷單元202判斷出當前通信宏周期不包括用於乙太網節點發送數據的時間段，則數據處理單元203不在當前通信宏周期內發送緩存單元201緩存的數據，其中，其他節點不在當前通信宏周期內的用於所述乙太網節點發送數據的時間段發送數據；其中，每個通信宏周期的時長都相同，每個通信宏周期由多個長度固定的時間段組成。
具體的，需要發送的數據可以是指圖2所示的乙太網節點需要轉發的數據，也可以是指圖2所示的乙太網節點自己產生的需要發送出去的數據。
緩存單元201緩存需要發送的數據後，第一判斷單元202可以判斷當前通信宏周期是否包括用於圖2所示的乙太網節點(具體是指數據處理單元203 )發送數據的時間段。
如果發現當前通信宏周期包括用於圖2所示的乙太網節點發送數據的時間段，那麼數據處理單元203就可以在當前通信宏周期內的用於圖2所示的乙太網節點發送數據的時間段，發送緩存的數據。在實際應用中，緩存單元201緩存的數據量有時會比較大，這種情況下，數據處理單元203在當前通信宏周期內的用於其發送數據的時間段，可以只發送緩存中的一部分數據，剩餘的婆:據可以在後續的一個或多個用於圖2所示的乙太網節點發送數據的時間段發送。
如果第一判斷單元202判斷出當前通信宏周期不包括用於圖2所示的乙太網節點發送數據的時間段，那麼數據處理單元203就不在當前通信宏周期內發送緩存的數據。前面提到過，任意一個時間段可以只由預先指定的一個節點佔用。也就是說， 一個時間段只能由一個節點唯一佔用，並且每個時間段都可以預先指定給一個節點。這樣，當控制系統上電開始運行後，每個節點都在預先指定給自己的時間段發送數據。
前面也提到過，每個通信宏周期都可以包括一個隨機時間段，所述隨機時間段由成功申請到佔用所述隨機時間段的 一個節點佔用，除所述隨機時間段外，每個通信宏周期內的其他任意一個時間段只能由預先指定的 一個節點佔用。也就是說， 一個時間段只能由一個節點唯一佔用，除隨機時間段之外的每個時間段都可以預先指定給一個節點。不但如此，隨機時間段並不預先
指定給某個節點佔用，而是由成功申請到佔用隨機時間段的一個節點佔用。這樣，當控制系統上電開始運行後，每個節點都在預先指定給自己的除隨機時間段之外的時間段發送數據，此外，每個節點還可以申請佔用隨機時間段，如果某個節點成功申請到佔用某個隨機時間段，那麼這個節點就在這個隨機時間段發送數據。
需要說明的是，節點在預先指定的用於其發送數據的時間段發送的數據可以是需要周期性發送且對實時性要求較高的數據，例如與測量、控制密切相關的數據，包括控制字、狀態字、位置、速度、扭矩等。節點在隨機時間段發送的數據可以是在特定條件下產生的、對實時性要求不高的數據，例如，
用於設備管理和參數配置的設置，具體的，例如IEEE1588同步報文、應用層服務報文和其他基於TCP/IP的IT領域通用報文等。
還需要說明的是，如果當前通信宏周期內包括隨機時間段，並且數據處理單元203不能佔用當前通信宏周期內的隨機時間段發送數據，那麼這種情況也算是第一判斷單元202判斷出當前通信宏周期不包括用於乙太網節點發送數據的時間段中的 一 種情況。
圖2所示的乙太網節點還可以包括:清求單元204,用於在lfet據處理單元203在當前通信宏周期內的用於圖2所示的乙太網節點發送數據的時間段、發送數據的同時或之後，向第二乙太網節點請求佔用後一個通信宏周期內的隨機時間段；第一獲得單元205，用於在請求單元204向第二乙太網節點請求佔用後一個通信宏周期內的隨機時間段之後，在所述後一個通信宏周期內獲得第二乙太網節點允許佔用所述後一個通信宏周期內的隨機時間段的響應；數據處理單元203在後一個通信宏周期內獲得第二乙太網節點允許佔用後一個
通信宏周期內的隨才幾時間,殳的響應，那麼數據處理單元203就可以在後一個通信宏周期內的隨機時間段發送數據。當然，如果後一個通信宏周期包括用於圖2所示的乙太網節點發送數據的時間段，那麼數據處理單元203還可以在後一個通信宏周期內的用於其發送數據的時間段發送數據。優選的，數據處理單元203可以將用於請求的欄位設置在發送給第二乙太網節點的數據中，請求的欄位的內容例如是圖2所示的乙太網節點發送數據的優先級，第二乙太網節點可以將授權的欄位設置在發送(也可以是廣播)給圖2所示的乙太網節點的數據中，授權的欄位的內容例如是圖2所示的乙太網節點的標識，這樣，圖2所示的乙太網節點和第二乙太網節點不但將需要發送的數據發送出去了，還完成了申請、授權的工作，不但節省了時間，還節省了消息資源。
如果圖2所示的乙太網節點是授權其他節點佔用隨機時間段的節點，那麼圖2所示的乙太網節點還可以包括第二獲得單元206，用於在緩存單元201緩存需要發送的數據之前，在前一個通信宏周期內，獲得第三乙太網節點發送的佔用當前通信宏周期內的隨機時間段的請求；第二判斷單元207,用於在第二獲得單元206獲得第三乙太網節點發送的佔用當前通信宏周期內的隨機時間段的請求後，判斷是否允許第三乙太網節點佔用當前通信宏周期內的隨機時間段。如果第二判斷單元207判斷出允許第三乙太網節點佔用當前通信宏周期內的隨機時間段，那麼數據處理單元203可以在當前通信宏周期內的用於其發送數據的時間段，向第三乙太網節點發送允許佔用當前通信宏周期內的隨機時間段的響應。這樣，第三乙太網節點就可以在當前通信宏周期內的隨機時間段發送數據。
在本發明中，每個乙太網節點都要在預先指定給自己的時間段或通過申請獲得授權佔用的隨機時間段發送數據，為保證每個乙太網節點都能準時的在用於自己發送數據的時間段發送數據，控制系統中的各個乙太網節點最好都能經常性的調整本地時鐘，即經常性的進行網絡時鐘的同步。
時鐘同步的一種方式為，採用簡單網絡時間協議(SNTP, Simple NetworkTime Protocol)或IEEE1588協議。此外，本發明還提供了另外一種時鐘同步方式。
請繼續參見圖2。如果圖2所示的乙太網節點不是時鐘源，那麼圖2所示的乙太網節點還可以包括第三獲得單元208，用於在數據處理單元203發送 緩存單元201緩存的數據之前，收到時鐘源在一個用於時鐘源發送數據的時 間段發送的第一數據；第一記錄單元209，用於在第三獲得單元208收到時鐘 源發送的第一數據後，記錄第一lt據到達本地的時刻。第三獲得單元208收 到第 一數據後，還可以收到時鐘源在另 一個用於時鐘源發送數據的時間段發 送的第二數據，第二數據中包括時鐘源發送第一數據的時刻。圖2所示的以 太網節點還可以包括時鐘校正單元210,用於根據第一數據到達本地的時刻、 時鐘源發送第一數據的時刻及第一節點與時鐘源之間的線路延時，校正圖2 所示的乙太網節點的時鐘。
如果圖2所示的乙太網節點是時鐘源，那麼圖2所示的乙太網節點還可 以包括第二記錄單元211,用於在數據處理單元203發送緩存單元201緩存 的數據的同時或之後，記錄在當前通信宏周期內的用於圖2所示的乙太網節 點發送數據的時間,殳發送數據的時刻，收到圖2所示的乙太網節點發送的上 述數據的節點可以記錄收到上述數據的時刻，悽t據處理單元203在後一個用 於圖2所示的乙太網節點發送數據的時間段發送的數據中可以包括第二記錄 單元211記錄的上述時刻。這樣，前後兩次收到圖2所示的乙太網節點發送 的數據的節點就可以才艮據第二記錄單元211記錄的時刻、上述收到圖2所示 的乙太網節點發送的數據時記錄的時刻和與第一節點之間的線路延時，校正 本地時鐘。
需要說明是，圖2所示的乙太網節點可以是控制系統中的控制設備，也 可以是控制系統中的測量執行設備。例如，圖2所示的乙太網節點可以是數 控系統中的控制設備，也可以是控制系統中的測量執行設備。
除上述的基於乙太網的發送數據的方法及乙太網節點外，本發明還提供 一種控制系統，包括，控制設備及多個測量執行設備；所述控制設備，控制 至少一個測量執行設備，並且在用於所述控制設備發送數據的通信宏周期內 的時間段發送數據；所述多個測量執行設備，受所述控制設備控制，並且每 個測量執行設備都在用於其發送數據的通信宏周期內的時間段發送數據；其 中，任意一個通信宏周期內的任意一個時間段只能被所述控制設備和所述多 個測量執行設備中的一個設備佔用，以用於所述一個設備發送數據，並且， 每個通信宏周期的時長都相同，每個通信宏周期由多個長度固定的時間段組成。
前面提到過，任意一個時間段可以只由預先指定的一個設備佔用。也就 是說， 一個時間段只能由 一個設備唯一 佔用，並且每個時間段都可以預先指 定給一個設備。這樣，當控制系統上電開始運行後，每個設備都在預先指定 給自己的時間段發送數據。
前面也提到過，每個通信宏周期都可以包括一個隨機時間段，所述隨機 時間段由成功申請到佔用所述隨機時間段的一個設備佔用，除所述隨機時間 段外，每個通信宏周期內的其他任意一個時間段只能由預先指定的 一個設備 佔用。也就是說， 一個時間段只能由一個設備唯一佔用，除隨機時間段之外 的每個時間段都可以預先指定給一個設備。不但如此，隨機時間段並不預先 指定給某個設備佔用，而是由成功申請到佔用隨機時間段的一個設備佔用。 這樣，當控制系統上電開始運行後，每個設備都在預先指定給自己的除隨機 時間段之外的時間段發送數據，此外，每個設備還可以申請佔用隨機時間段， 如果某個節點成功申請到佔用某個隨機時間段，那麼這個設備就在這個隨機 時間段發送數據。
需要說明的是，設備在預先指定的用於其發送數據的時間段發送的數據 可以是需要周期性發送且對實時性要求較高的數據，例如與測量、控制密切 相關的數據，包括控制字、狀態字、位置、速度、扭矩等。節點在隨機時間 段發送的數據可以是在特定條件下產生的、對實時性要求不高的數據，例如，
用於設備管理和參數配置的設置，具體的，例如正EE1588同步報文、應用層 服務報文和其他基於TCP/IP的IT領域通用報文等。
每個測量執行設備都可以在用於其發送數據的時間段向所述控制設備請 求佔用後一個通信宏周期內的隨機時間段；所述控制設備可以在後一個通信 宏周期內的用於其發送數據的時間段，向所有發出所述請求的測量執行設備 中的一個測量執行設備，發送允許佔用後一個通信宏周期內的隨機時間段的 響應。優選的，測量執行設備可以將用於請求的欄位設置在發送給控制設備 的數據中，請求的欄位的內容例如是測量執行設備發送數據的優先級，控制 設備可以將授權的欄位設置在發送(也可以是廣播)給測量執行設備的數據 中，授權的欄位的內容例如是測量執行設備的標識，這樣，控制設備和測量 執行設備不但將需要發送的數據發送出去了，還完成了申請、授權的工作，不但節省了時間，還節省了消息資源。
受所述控制設備直接控制的測量執行設備可以稱為第 一級測量執行設 備，每個第一級測量執行設備直接控制至少一個第二級測量執行設備；每個 第二級測量執行設備都可以在用於其發送數據的時間段向直接控制自身的第
一級測量執行設備請求佔用後一個通信宏周期內的隨機時間段；每個第一級
測量執行設備都可以從其直接控制的第二級測量執行設備中選擇出允許佔用 後一個通信宏周期內的隨機時間段的第二級測量執行設備，並可以在用於其 發送數據的時間段向所述控制設備請求佔用後 一個通信宏周期內的隨機時間
段，所述請求中包括用於標識選擇出的第二級測量執行設備的信息；所述控 制設備可以在後一個通信宏周期內的用於其發送數據的時間段，向所有發出 所述請求的第一級測量執行設備中的一個第一級測量執行設備，發送允許佔 用後一個通信宏周期內的隨機時間段的響應；所述一個第 一級測量執行設備 向其選擇出的第二級測量執行設備，發送允許佔用後一個通信宏周期內的隨 機時間段的響應。當然，申請、授權也可以有第三級測量執行設備或更多級 測量執行設備參與。也就是說，申請、授權可以多級進行。
在本發明中，每個設備都要在預先指定給自己的時間段或通過申請獲得 授權佔用的隨機時間段發送數據，為保證每個設備都能準時的在用於自己發 送數據的時間段發送數據，控制系統中的各個設備最好都能經常性的調整本 地時鐘，即經常性的進行網絡時鐘的同步。
時鐘同步的一種方式為，採用簡單網絡時間協議(SNTP, Simple Network TimeProtocol)或正EE1588協議。此外，本發明還提供了另外一種時鐘同步 方式。
如果控制設備是時鐘源，那麼控制設備可以在發送第一數據的同時或之 後，記錄發送第一數據的時刻；接收第一數據的測量執行設備可以記錄第一 數據到達本地的時刻；控制設備在後一個用於其發送數據的時間段發送的第 二數據可以包括發送第 一數據的時刻；接收第 一數據的測量執行設備收到第 二數據後，可以根據所述控制設備發送第一數據的時刻、第一數據到達本地 的時刻及本地與所述控制設備之間的線路延時，校正本地時鐘。
在具體實現時， 一般將控制設備作為時鐘源，當然，也可以將某個測量 執行設備作為時鐘源。本發明對此不作限定，只要能夠保證各個設備之間保持時鐘同步即可。
需要說明的是，上述的控制系統例如是數控系統，控制設備例如是數控 系統中的數控設備，測量執行設備例如是數控系統中的伺服驅動器。
為使本領域技術人員更加清楚的理解本發明，下面再以數控系統為例， 介紹本發明的幾個優選實施例。
第一個優選實施例
圖3所示的是本發明的乙太網採用的星形、菊花鏈、環形等拓樸結構。 第一個優選實施例採用星形結構，如圖3所示，區域網由1個數控設備、3個 伺服驅動器及1個工業交換機構成。
如圖4所示，時鐘同步採用正EE1588精確時鐘協議，設定數控設備為主 時鐘(即時鐘源)，伺服驅動器為從時鐘，主時鐘與從時鐘進行同步。在數控 系統上電後，各伺服驅動器測量自身與數控設備之間的線路延時，並保存此 線3各延時。線^各延時測量方法如下
數控設備發送同步(SYNC)報文，記錄SYNC報文發送時刻 Tsn=1000000ns,並將此時間戳(即發送時刻Tsn )攜帶在Follow—Up報文中；
伺服驅動器接收SYNC報文，記錄SYNC報文到達時刻Tdn=1300500ns;
伺服驅動器發送Delay一Req報文，記錄Delay一Req報文發送時刻 Tsn+1=l 360000ns;
數控設備接收到Delay—Req淨艮文，記錄Delay—Req 4艮文到達時刻 Tdn+1=1060500ns,並將此時間戳(到達時刻Tdn+1 )攜帶在Delay—Rsp報文中； 伺服驅動器接收到Delay—Rsp報文後，採用下列公式計算線路延時 Ddayn=(T('-TsJ2+(TdrTsn)
—(1060500 -1360000) + (1300500 -1000000) 一 ^ =500似
隨後，數控設備周期性發送SYNC報文，接收到此SYNC報文的伺服驅 動器與發送該SYNC報文的數控設備進行同步。數控設備和各個伺服驅動器 均維護一個相對時鐘，且各個伺服驅動器周期性的與數控設備對時，並校正 本地時鐘。
同步偏差計算方法如下數控設備發送SYNC報文，記錄SYNC報文發送時刻Tsn+2=2000000ns,
並將此時間戳(即發送時刻Tsn+2)在Follow—Up報文中發送；
伺服驅動器接收SYNC報文，記錄SYNC報文到達時時刻
Tdn+2=2300500ns，採用下列公式計算同步偏差 Q^e,n =Tdn+2 -Tsn+2 -Delayn
=2300500-2000000-500
=300000"^
伺服驅動器將本地時鐘減去Offsetn即完成本次同步。待時鐘同步完成後， 通信調度開啟，數控設備和各個伺服驅動器按照通信調度策略發送數據，即， 開始進行發送數據的過程。
如圖5所示，在第一個優選實施例中，通信宏周期包括隨機時間段。圖5 所示的周期時間是指預先指定給設備的時間，周期時間包括多個時間槽(即 時間段)，每個時間^段都預先指定給一個設備。圖5所示的非周期時間就是上 述的隨機時間段。
如圖6所示，數控設備、伺服驅動器1在每個通信宏周期內的各自時間 槽內發送數據(例如是需要周期性發送的數據，簡稱為周期數據)，伺服驅動 器2和伺服驅動器3復用在同一個時間槽，交替發送數據(例如是需要周期 性發送的數據，簡稱為周期數據)。伺服驅動器1通過通信宏周期a通過周期 數據中的申請欄位，申請發送可以非周期發送的數據(簡稱為非周期數據)。 數控設備在通信宏周期b通過周期數據中的授權欄位，指示伺服驅動器1在 通信宏周期b的非周期時間發送非周期數據。伺服驅動器1獲得授權後，在 通信宏周期b的非周期時間發送非周期數據。
如圖7所示，周期數據的結構中嵌入了申請、授權欄位，這兩個欄位可 以由位於數據鏈路層的通信調度管理子層來維護。在第一個優選實施例中， 申請欄位由各個伺服驅動器自行維護，伺服驅動器中的通信調度管理子層將 本地設備的非周期數據隊列中最高的優先級寫入到申請欄位。授權欄位由數 控設備維護，即，只有數控設備發送的周期數據中的授權欄位是有意義的。
過指定伺服驅動器位號的方式，授權其中 一個伺服驅動器發送非周期數據。 如圖8所示，在第一個優選實施例中，採用優先級調度策略，即，數控設備根據各個伺服驅動器需要發送的非周期數據的優先級，來決定由哪個伺 服驅動器佔用非周期時間。假設在某個通信宏周期內，伺服驅動器1申請發 送優先級為0xl的非周期數據，伺服驅動器2申請發送優先級為0x2的非周
期報文，伺服驅動器3沒有非周期數據要發送，所以將申請欄位置為保留值 0xff。在下一個通信宏周期，數控設備通過指定位號16的方式，指示伺服驅
動器1在下一個通信宏周期內的非周期數據發送非周期數據。
如圖9所示，通信調度管理可以通過事件觸發的形式來實現，通信調度 管理是針對一個設備而言的。具體流程如下 S901:通信調度開啟；
S902:通信調度管理子層將周期時間開始事件作為第 一個事件插入到定 時事件列表中，並等待；
S903:當周期時間開始時，響應周期時間開始事件，將周期數據發送事 件插入到定時事件列表，組織周期數據，將需要發送的周期數據寫入到網卡 存儲區中，並等待；
S904:當周期數據發送的時間到達時，響應周期數據發送事件，發送網 卡存儲區中的數據，將非周期時間開始事件插入到定時事件列表中，並等待；
S905:當非周期時間開始時，響應非周期時間開始事件；
S906:查詢本設備是否被授權發送非周期數據。如果被授權，則轉S907, 如果未,皮4受一又，則轉S902;
S907:查詢非周期數據隊列是否為空，如果不是，則轉S908,否則，轉 S902;
S908:根據非周期數據隊列中最高優先級的數據的長度判斷非周期時間 是否充足。如果非周期時間足以發送非周期數據，則轉S909;如果非周期時 間不足以發送非周期數據，則轉S902;
S卯9:發送非周期數據，轉S902。
如圖10所示，數控設備和各個伺服驅動器在處於等待狀態時，可以處理 接收到的數據。接收數據可以採用中斷或查詢方式。在第一個優選實施例中， 採用中斷方式。
S1001:網卡產生中斷，進入網卡中斷處理程序；
S1002:檢查網卡存儲區是否有數據，如果有，則轉S1003，否則，轉S1010;S1003:將數據取到內存中，判斷數據類型。如果是周期數據，則轉S1004， 如果是非周期教:據，則轉S1006;
S1004:對於伺服驅動器，轉S1005;對於數控設備，取出申請欄位中的 內容，進行周期調度管理，轉S1005。具體的，如果當前記錄的優先級為Oxff, 並且申請欄位中的優先級不為Oxff，則記錄申請欄位中的優先級，並記錄伺服 驅動器的位號；如果當前記錄的優先級不為Oxff,則比較申請地段中的優先級 與當前記錄的優先級，如果申請欄位中的優先級較高，則記錄申請欄位中的 優先級，並記錄伺服驅動器的位號；
S1005:將周期數據交付功能塊處理。
S1006:判斷攜帶數據的報文的類別。如果是應用層定義的非周期服務報 文，則轉S1007。如果是IEEE1588同步才艮文，則轉S1008;如果是其他協議 定義的報文，例如TCP/IP或其他實時乙太網技術定義的淨艮文，則轉S1009。
S1007:將報文交付應用層協議的功能塊處理，轉S1010;
S1008:將報文交付IEEE1588協議的功能塊處理，轉S1010;
S1009:將"^艮文交付相關協議棧處理，轉S1010;
S1010:退出中斷處理程序。
第二個優選實施例
與第 一個實施例的不同之處在於，第二個優選實施例中的乙太網採用的 拓樸結構是菊花鏈結構，時鐘同步採用時間戳攜帶於發送的數據中的方式， 通信宏周期不包括隨機時間段。
如圖11所示，數控系統包括1個數控設備和4個伺服驅動器。信號在雙 絞線上的傳輸延時為5.5ns/m,每個設備產生的延時為300ns。各個伺服驅動 器與數控設備之間的線路延時為線上傳輸延時與設備延時之和。例如，伺服 驅動器4與數控設備之間的線^各延時Delayn為10872ns。
如圖12所示，時鐘同步採用時間戳攜帶於發送的數據中的方式。數控設 備發送的周期數據中包括記錄的上一次發送周期數據的時刻。例如，數控設 備在通信宏周期a發送周期數據，並記錄發送數據的時刻Tsn，在通信宏周期 b,將發送數據的時刻Tsn攜帶於發送的數據中。伺服驅動器4在通信宏周期 a接收到數控設備發送的周期數據，並記錄數據的到達時刻Tdn。伺服驅動器 4接收到攜帶發送數據的時刻Tsn的數據後，釆用下列公式計算時鐘同步偏差formula see original document page 24
如圖13所示，通信宏周期只包括周期時間，不包括非周期時間。
如圖14所示，各個設備在指定的時間槽周期性的發送數據。發送的數據 中可以同步數據、實時數據和非實時數據。
由於通信宏周期不包括非周期時間，所以在周期數據發送事件觸發後， 將周期時間開始事件插入到定時事件列表中。
各個設備在收到周期報文後，從周期報文中提取數據，根據數據類別選 擇相應的處理方式。其中，同步數據是用於時鐘同步的信息，實時數據通常 是指與控制相關的對實時性要求較高的數據，這部分數據交給相應的功能塊 處理。非實時數據包括對實時性要求不高的應用層服務的數據、TCP/IP協議 以及其他協議數據，如果周期數據中的非實時數據區的長度小於要傳輸的數 據長度，則可以採用多次傳輸的方式，例如，將非實時數據區中的數據分割 發送，接收方可以將先後收到的非實時數據重新組合後交付相關協議處理。
綜上所述，在本發明中，控制系統中的每個節點都在用於其發送數據的 時間段發送數據，這樣就避免了因多個節點在同一時間發送數據而引發的發 送數據的沖突，並且，還能保證每個節點都能在確定的時間將數據發送出去， 避免了需要發送數據的節點在相當長的時間內無法發送數據。
另外，在本發明中，如果申請佔用隨機時間段和授權佔用隨機時間段的 過程可以通過節點發送數據的方式完成，那麼不但可以節省申請、授權所佔 用的時間，還可以節省消息資源。
需要說明的是，對於本發明提供的乙太網節點來說，其中包括的很多單 元都是虛擬單元，即，由計算機語言的語句或語句組合實現。在實際應用中， 不同語句的組合實現的功能可以有所不同，這種情況下，對虛擬單元的劃分 也可能有所不同。也就是說，本發明只是給出了一種虛擬單元的劃分方式， 在實際應用中，本領域技術人員可以根據實際需要而採用不同的虛擬單元的 劃分方式，只要保證能夠實現本發明提到的乙太網節點所具有的功能即可。
本領域普通技術人員可以理解實現上述實施例方法中的全部或部分流 程，是可以通過電腦程式來指令相關的硬體來完成，所述的程序可存儲於一計算機可讀取存儲介質中，該程序在執行時，可包括如上述各方法的實施
例的流程。其中，所述的存儲介質可為磁碟、光碟、只讀存儲記憶體(Read-Only Memory, ROM)或隨機存儲記憶體(Random Access Memory, RAM)等。
以上所述僅是本發明的優選實施方式，應當指出，對於本技術領域的普 通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以作出若干改進和潤 飾，這些改進和潤飾也應視為本發明的保護範圍。
權利要求
1. 一種基於乙太網的發送數據的方法，其特徵在於，所述發送數據的方法應用於包括多個節點的控制系統中，所述發送數據的方法包括第一節點緩存需要發送的數據；如果當前通信宏周期包括用於第一節點發送數據的時間段，則第一節點在當前通信宏周期內的用於第一節點發送數據的時間段，發送緩存的數據，如果當前通信宏周期不包括用於第一節點發送數據的時間段，則第一節點不在當前通信宏周期內發送緩存的數據，其中，其他節點不在當前通信宏周期內的用於第一節點發送數據的時間段發送數據，每個通信宏周期的時長都相同，每個通信宏周期由多個長度固定的時間段組成。
2. 如權利要求1所述的方法，其特徵在於，任意一個時間段只能由預先指 定的一個節點佔用。
3. 如權利要求1所述的方法，其特徵在於，每個通信宏周期都包括一個隨 機時間段，所述隨機時間段由成功申請到佔用所述隨機時間段的一個節點佔 用，除所述隨機時間段外，每個通信宏周期內的其他任意一個時間段只能由 預先指定的一個節點佔用。
4. 如權利要求3所述的方法，其特徵在於，第一節點在發送數據的同時或 之後，還包括向第二節點請求佔用後一個通信宏周期內的隨機時間段； 如果在所述後一個通信宏周期內獲得第二節點允許佔用所述後一個通信 宏周期內的隨機時間段的響應，則第 一節點在所述後 一個通信宏周期內的隨 機時間段發送數據，並且，如果所述後一個通信宏周期包括用於第一節點發 送數據的時間段，則第 一節點還在所述後一個通信宏周期內的用於其發送數 據的時間段發送數據。
5. 如權利要求3所述的方法，其特徵在於，第一節點緩存需要發送的數據 之前，還包括在前一個通信宏周期內，獲得第三節點發送的佔用當前通信宏周期內的 隨機時間段的請求；如果第一節點允許第三節點佔用當前通信宏周期內的隨機時間段，則第 一節點在當前通信宏周期內的用於其發送數據的時間，向第三節點發送允許佔用當前通信宏周期內的隨機時間段的響應。
6. 如權利要求1所述的方法，其特徵在於，如果第一節點不是時鐘源，則 第 一節點在當前通信宏周期內的用於第 一節點發送數據的時間段、發送緩存 的數據之前，或者第一節點不在當前通信宏周期內發送緩存的數據之前，還包括第一節點收到時鐘源在一個用於時鐘源發送數據的時間段發送的第一數 據後，記錄第一數據到達本地的時刻；第 一節點收到時鐘源在另 一個用於時鐘源發送數據的時間段發送的第二 數據，第二數據中包括時鐘源發送第一數據的時刻；第一節點根據第一數據到達本地的時刻、時鐘源發送第一數據的時刻及 第一節點與時鐘源之間的線路延時，校正本地時鐘。
7. 如權利要求1所述的方法，其特徵在於，如果第一節點是時鐘源，則第 一節點在當前通信宏周期內的用於第 一 節點發送數據的時間段、發送緩存的 數據的同時或之後，或者第一節點不在當前通信宏周期內發送緩存的數據的 同時或之後，還包括第一節點記錄發送緩存的數據的時刻，其中，第一節 點在後一個用於其發送數據的時間段發送的數據中包括所述時刻。
8. —種乙太網節點，其特徵在於，所述乙太網節點應用於包括多個乙太網 節點的控制系統中，所述乙太網節點包括緩存單元，緩存需要發送的數據；第一判斷單元，在緩存單元緩存需要發送的數據後，判斷當前通信宏周 期是否包括用於所述乙太網節點發送數據的時間段；數據處理單元，如果第一判斷單元判斷出當前通信宏周期包括用於所述 乙太網節點發送數據的時間段，則數據處理單元在當前通信宏周期內的用於 所述乙太網節點發送數據的時間段，發送緩存單元緩存的數據，如果第一判 斷單元判斷出當前通信宏周期不包括用於乙太網節點發送數據的時間段，則 數據處理單元不在當前通信宏周期內發送緩存單元緩存的數據，其中，其他據；其中，每個通信宏周期的時長都相同，每個通信宏周期由多個長度固定 的時間^殳組成。
9. 如權利要求8所述的乙太網節點，其特徵在於，任意一個時間段只能由 預先指定的一個節點佔用。
10. 如權利要求8所述的乙太網節點，其特徵在於，每個通信宏周期都包 括一個隨機時間,殳，所述隨機時間段由成功申請到佔用所述隨機時間段的一 個節點佔用，除所述隨機時間段外，每個通信宏周期內的其他任意一個時間 段只能由預先指定的一個節點佔用。
11. 如權利要求IO所述的乙太網節點，其特徵在於，還包括 請求單元，用於在數據處理單元發送數據的同時或之後，向第二乙太網節點請求佔用後一個通信宏周期內的隨機時間段；第一獲得單元，用於在請求單元向第二乙太網節點請求佔用後一個通信 宏周期內的隨機時間段之後，在所述後一個通信宏周期內獲得第二乙太網節 點允許佔用所述後 一個通信宏周期內的隨機時間段的響應；數據處理單元在第一獲得單元獲得第二乙太網節點允許佔用所述後一個 通信宏周期內的隨機時間段的響應後，在所述後一個通信宏周期內的隨機時 間段發送數據，並且，如果所述後一個通信宏周期包括用於所述乙太網節點 發送數據的時間段，則數據處理單元還在所述後一個通信宏周期內的用於所 述乙太網節點發送數據的時間段發送數據。
12. 如權利要求IO所述的乙太網節點，其特徵在於，還包括 第二獲得單元，用於在緩存單元緩存需要發送的數據之前，在前一個通信宏周期內，獲得第三乙太網節點發送的佔用當前通信宏周期內的隨機時間 段的請求；第二判斷單元，用於在第二獲得單元獲得第三乙太網節點發送的佔用當 前通信宏周期內的隨機時間段的請求後，判斷是否允許第三乙太網節點佔用 當前通信宏周期內的隨機時間段；如果第二判斷單元判斷出允許第三乙太網節點佔用當前通信宏周期內的 隨機時間段，則數據處理單元在當前通信宏周期內的用於所述乙太網節點發時間l史的響應。
13. 如權利要求8所述的乙太網節點，其特徵在於，如果所述乙太網節點 不是時鐘源，則所述乙太網節點還包括第三獲得單元，用於在數據處理單元發送緩存單元緩存的數據之前，收到時鐘源在一個用於時鐘源發送數據的時間,史發送的第一數據；第一記錄單元，用於在第三獲得單元收到時鐘源發送的第一悽t據後，記錄第一數據到達的時刻；第三獲得單元收到第一數據後，還收到時鐘源在另 一個用於時鐘源發送數據的時間段發送的第二數據，第二數據中包括時鐘源發送第一數據的時刻； 所述乙太網節點還包括時鐘校正單元，用於根據第一數據到達的時刻、時鐘源發送第 一數據的時刻及所述乙太網節點與時鐘源之間的線路延時，校正乙太網節點的時鐘。
14. 如^5L利要求8所述的乙太網節點，其特徵在於，如果所述乙太網節點 是時鐘源，則所述乙太網節點還包括第二記錄單元，用於在數據處理單元 發送緩存單元緩存的數據的同時或之後，記錄數據處理單元發送緩存單元緩 存的數據的時刻，其中，數據處理單元在後一個用於所述乙太網節點發送數 據的時間段發送的數據中包括所述時刻。
15. —種控制系統，其特徵在於，包括，控制設備及多個測量執行設備； 所述控制設備，控制至少一個測量執行設備，並且在用於所述控制設備發送數據的通信宏周期內的時間段發送數據；所述多個測量執行設備，受所述控制設備控制，並且每個測量執行設備 都在用於其發送數據的通信宏周期內的時間段發送數據；其中，任意一個通信宏周期內的任意一個時間段只能被所述控制設備和 所述多個測量執行設備中的一個設備佔用，並且，每個通信宏周期的時長都 相同，每個通信宏周期由多個長度固定的時間段組成。
16. 如權利要求15所述的系統，其特徵在於，任意一個時間段只能由預先 指定的一個設備佔用。
17. 如權利要求15所述的系統，其特徵在於，每個通信宏周期都包括一個 隨機時間段，所述隨機時間段由成功申請到佔用所述隨機時間段的一個設備 佔用，除所述隨機時間段外，每個通信宏周期內的其他任意一個時間段只能 由預先指定的一個設備佔用。
18. 如權利要求17所述的系統，其特徵在於，每個測量執行設備都在用於 其發送數據的時間段向所述控制設備請求佔用後一個通信宏周期內的隨機時間段；所述控制設備在後一個通信宏周期內的用於其發送數據的時間段，向所 有發出所述請求的測量執行設備中的一個測量執行設備，發送允許佔用後一 個通信宏周期內的隨機時間段的響應。
19. 如權利要求18所述的系統，其特徵在於，受所述控制設備直接控制的 測量執行設備為第 一級測量執行設備，每個第 一級測量執行設備直接控制至 少 一個第二級測量執行設備；每個第二級測量執行設備都在用於其發送數據的時間段向直接控制自身 的第 一級測量執行設備請求佔用後 一個通信宏周期內的隨機時間段；每個第 一級測量執行設備都從其直接控制的第二級測量執行設備中選擇 出允許佔用後一個通信宏周期內的隨機時間段的第二級測量執行設備，並在 用於其發送數據的時間段向所述控制設備請求佔用後一個通信宏周期內的隨 機時間段，所述請求中包括用於標識選擇出的第二級測量執行設備的信息；所述控制設備在後一個通信宏周期內的用於其發送數據的時間段，向所 有發出所述請求的第一級測量執行設備中的一個第一級測量執行設備，發送 允許佔用後一個通信宏周期內的隨機時間l殳的響應；所述一個第一級測量執行設備向其選擇出的第二級測量執行設備，發送 允許佔用後 一個通信宏周期內的隨機時間段的響應。
20. 如權利要求15所述的系統，其特徵在於，所述控制設備是時鐘源，所 述控制設備在發送第一數據的同時或之後，記錄發送第一數據的時刻；接收第 一數據的測量執行設備記錄第 一數據到達本地的時刻； 所述控制設備在後一個用於其發送數據的時間段發送的第二數據包括發送第一數據的時刻；接收第一數據的測量執行設備收到第二數據後，根據所述控制設備發送第 一數據的時刻、第 一數據到達本地的時刻及本地與所述控制設備之間的線路延時，校正本地時鐘。
全文摘要
本發明提供一種基於乙太網的發送數據的方法，應用於包括多個節點的控制系統中，所述發送數據的方法包括第一節點緩存需要發送的數據；如果當前通信宏周期包括用於第一節點發送數據的時間段，則第一節點在當前通信宏周期內的用於第一節點發送數據的時間段，發送緩存的數據，如果當前通信宏周期不包括用於第一節點發送數據的時間段，則第一節點不在當前通信宏周期內發送緩存的數據，其中，其他節點不在當前通信宏周期內的用於第一節點發送數據的時間段發送數據，每個通信宏周期的時長都相同，每個通信宏周期由多個長度固定的時間段組成。本發明還提供一種乙太網節點及一種控制系統。
文檔編號H04L12/28GK101534230SQ200910130848
公開日2009年9月16日 申請日期2009年4月15日 優先權日2009年4月15日
發明者馮冬芹, 強 王, 健 褚, 金建祥 申請人:中控科技集團有限公司;浙江大學