自组网网络结构及其诊断方法技术

本发明专利技术提供了一种自组网网络结构及其诊断方法，包括：在自组网网络结构的环网状态正常时，由主控模块从一侧通信接口向相邻的从动模块发送扫描帧；从动模块在接收和识别扫描帧后，根据扫描帧生成自身的设备识别号；从动模块将自身的设备识别号插入扫描帧中，得到更新后的扫描帧；从动模块将更新后的扫描帧发送给相邻的下一个从动模块，或者主控模块，将最后一个从动模块反馈的更新后的扫描帧记为目标扫描帧；目标扫描帧中包含有所有从动模块的设备识别号；主控模块完成对所有从动模块的组态配置。本发明专利技术中的方法无需工程人员挨个对设备进行设备识别号的配置，可以自动识别出组网中每个设备的网络位置，以及在出现链路或者设备故障时的故障点。

Ad Hoc Network Architecture and Its Diagnosis Method

【技术实现步骤摘要】
自组网网络结构及其诊断方法
本专利技术涉及工业控制网络
，具体地，涉及自组网网络结构及其诊断方法。
技术介绍
工业网络尤其是舰船等特殊应用场合对于通信的可用性和可靠性有着较高的要求，在一些距离远，节点多的应用场合下，环型的网络拓扑结构无论在层次化组网、节省线路资源(比如光纤、cable等)上，还是在保障通信可靠性上都有其他网络拓扑结构不具备的优点。工业环网系统在构成系统之前，往往需要对系统中的每个模块进行配置，如设备出厂ID，物理MAC地址等。当系统规模较大时，挨个对每个模块进行配置不仅使得工作量庞大、繁琐，同时也容易因各种人为因素产生重复、错乱等问题。现行已有的自组网方式，大多是基于无线通信的，自组网协议、方法在网络的上层实现。申请号201710963166.7，名称为：基于CAN总线的多节点自动组网方法，公开了利用CAN总线的仲裁机制，CAN节点之间通过监听、随机发送、竞争等方式生产CANID，期间某一个CAN最后确定自身的CANID或许需要经过多次冲突竞争才能确定。当节点规模较大时，冲突会更明显，且效率较低，并且该方法只适用于总线型或者星型结构的网络中，不适用于环网结构。
技术实现思路
针对现有技术中的缺陷，本专利技术的目的是提供一种自组网网络结构及其诊断方法。第一方面，本专利技术实施例提供一种自组网网络结构的诊断方法，包括：判断自组网网络结构的环网状态是否正常，若所述自组网网络结构的环网状态正常，则由主控模块从一侧通信接口向相邻的从动模块发送扫描帧；其中所述扫描帧中包含有所述主控模块的设备识别号；从动模块在接收和识别所述扫描帧后，根据所述扫描帧生成自身的设备识别号；所述从动模块将自身的设备识别号插入所述扫描帧中，得到更新后的扫描帧；所述从动模块将所述更新后的扫描帧发送给相邻的下一个从动模块，或者主控模块，其中，将最后一个从动模块反馈的更新后的扫描帧记为目标扫描帧；所述目标扫描帧中包含有所有从动模块的设备识别号；所述主控模块完成对所有从动模块的组态配置。可选地，判断所述自组网网络结构的环网状态是否正常，包括：当所述主控模块从一侧通信接口向相邻的从动模块发送判断帧；若所述主控模块在预设的时间内，未在另一侧的通信接口接收到反馈的判断帧，则确定所述自组网网络结构的环网状态不正常；若所述主控模块在预设的时间内，在另一侧的通信接口接收到反馈的判断帧，则确定所述自组网网络结构的环网状态正常。可选地，若所述自组网网络结构的环网状态不正常，则由所述主控模块从两侧的通信接口向相邻的从动模块发送自检通知帧；以所述主控模块发送自检通知帧为起始时间点，等待预设的时长后；所述主控模块与所述从动模块同时通过自身的两侧通信接口发送出线路自检帧；根据所述线路自检帧的接收情况，标记所述从动模块的通信接口状态；若所述从动模块的通信接口接收到相邻从动模块或者主控模块发送的线路自检帧，则对应的通信接口为正常；否则，所述通信接口为异常。可选地，在根据所述线路自检帧的接收情况，标记所述从动模块的通信接口状态之后，还包括：所述主控模块从两侧的通信接口向相邻的从动模块发送扫描帧；从动模块的一侧通信接口在接收和识别所述扫描帧后，根据所述扫描帧生成自身的设备识别号；所述从动模块将自身的设备识别号插入所述扫描帧中，得到更新后的扫描帧；判断所述从动模块的另一侧通信接口是否正常；若所述从动模块的另一侧通信接口正常，则将所述更新后的扫描帧发送给相邻的下一个从动模块，或者主控模块，其中，将最后一个从动模块反馈的更新后的扫描帧记为目标扫描帧；所述目标扫描帧中包含有所有从动模块的设备识别号；所述主控模块完成对所有从动模块的组态配置。若所述从动模块的另一侧通信接口异常，则所述从动模块将所述更新后的扫描帧原路返回给所述主控模块。可选地，所述设备识别号包括：设备的ID号、MAC地址；标识号用于表征不同的从动模块。其中，从动模块在网络中的位置是通过扫描帧中数据中标识号所处的字段得知的。可选地，所述通信接口包括：以太网接口、CAN接口、RS485接口中的任一形式。可选地，还包括：断开所述自组网网络结构，并在所述自组网网络结构中增加新的从动模块，或者删减从动模块，得到更新后的自组网网络结构；所述主控模块自动检测从动模块的增加和删除，并识别新增或者删除的从动模块的网内位置；其中，新增从动模块生成设备标识号、上报设备标识号以及组态配置过程中，网内其他从动模块保持正常通信。第二方面，本专利技术实施例提供一种自组网网络结构，应用如第一方面中任一项所述的自组网网络结构的诊断方法；所述自组网网络结构包括：主控模块和至少一个从动模块，所述主控模块与所述从动模块通过通信接口依次连接形成环状网络结构；且所述主控模块和从动模块均具备两个通信接口；其中，所述主控模块，用于向所述从动模块发送扫描帧，并接收所述从动模块根据所述扫描帧反馈的设备识别号；以及在获取到所有从动模块的设备识别号之后，自动完成对所述从动模块的组态配置。与现有技术相比，本专利技术具有如下的有益效果：本专利技术提供的自组网网络结构及其诊断方法，无需工程人员挨个对设备进行设备识别号的配置，可以自动识别出组网中每个设备的网络位置，以及在出现链路或者设备故障时的故障点。并且能够支持设备的即插即用。另外，在线路出现故障的时候，可以带故障启动并运行。附图说明通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本专利技术的其它特征、目的和优点将会变得更明显：图1为本专利技术实施例提供的自组网网络结构的拓扑示意图；图2为本专利技术实施例提供的自组网网络结构的诊断方法的流程图；图3为本专利技术实施例基于以太网协议的扫描帧格式示意图。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本专利技术，但不以任何形式限制本专利技术。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本专利技术的保护范围。图1为本专利技术实施例提供的自组网网络结构的拓扑示意图，如图1所示，本实施例中的自组网网络结构包括一个主控模块和n个从动模块，n为大于等于1的自然数。所述主控模块与所述从动模块通过通信接口依次连接形成环状网络结构；且所述主控模块和从动模块均具备两个通信接口；其中，所述主控模块，用于向所述从动模块发送扫描帧，并接收所述从动模块根据所述扫描帧反馈的设备识别号；以及在获取到所有从动模块的设备识别号之后，自动完成对所述从动模块的组态配置。图2为本专利技术实施例提供的自组网网络结构的诊断方法的流程图。参见图2，本实施例基于以太网接口，环形以太网通信来详述以太网物理MAC地址的自动分配，网络结构的获取以及网络诊断等功能，假设此实施例中网络规模不多于256个设备。图3为本专利技术实施例基于以太网协议的扫描帧格式示意图。本实施例中，主控模块管理整个网络及配置信息。该用户可以通过设备描述文件——XDD文件向主控模块进行配置写入。主控模块通过XDD文件可以获知所有设备的通信信息，如设备类型、每个设备需要收发的数据等。同时，用户只需对主控模块进行MAC地址等的分配写入。自组网过程包括以下几个步骤：步骤1：环网正常的情况下，上电后，主控模块从一侧端口(A口)发送扫描帧。扫描帧包括帧头、数据和帧尾，具体参考附图3为基于以太网协议本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种自组网网络结构的诊断方法，其特征在于，包括：判断自组网网络结构的环网状态是否正常，若所述自组网网络结构的环网状态正常，则由主控模块从一侧通信接口向相邻的从动模块发送扫描帧；其中所述扫描帧中包含有所述主控模块的设备识别号；从动模块在接收和识别所述扫描帧后，根据所述扫描帧生成自身的设备识别号；所述从动模块将自身的设备识别号插入所述扫描帧中，得到更新后的扫描帧；所述从动模块将所述更新后的扫描帧发送给相邻的下一个从动模块，或者主控模块，其中，将最后一个从动模块反馈的更新后的扫描帧记为目标扫描帧；所述目标扫描帧中包含有所有从动模块的设备识别号；所述主控模块完成对所有从动模块的组态配置。

【技术特征摘要】
1.一种自组网网络结构的诊断方法，其特征在于，包括：判断自组网网络结构的环网状态是否正常，若所述自组网网络结构的环网状态正常，则由主控模块从一侧通信接口向相邻的从动模块发送扫描帧；其中所述扫描帧中包含有所述主控模块的设备识别号；从动模块在接收和识别所述扫描帧后，根据所述扫描帧生成自身的设备识别号；所述从动模块将自身的设备识别号插入所述扫描帧中，得到更新后的扫描帧；所述从动模块将所述更新后的扫描帧发送给相邻的下一个从动模块，或者主控模块，其中，将最后一个从动模块反馈的更新后的扫描帧记为目标扫描帧；所述目标扫描帧中包含有所有从动模块的设备识别号；所述主控模块完成对所有从动模块的组态配置。2.根据权利要求1所述的自组网网络结构的诊断方法，其特征在于，判断所述自组网网络结构的环网状态是否正常，包括：当所述主控模块从一侧通信接口向相邻的从动模块发送判断帧；若所述主控模块在预设的时间内，未在另一侧的通信接口接收到反馈的判断帧，则确定所述自组网网络结构的环网状态不正常；若所述主控模块在预设的时间内，在另一侧的通信接口接收到反馈的判断帧，则确定所述自组网网络结构的环网状态正常。3.根据权利要求2所述的自组网网络结构的诊断方法，其特征在于，若所述自组网网络结构的环网状态不正常，则由所述主控模块从两侧的通信接口向相邻的从动模块发送自检通知帧；以所述主控模块发送自检通知帧为起始时间点，等待预设的时长后；所述主控模块与所述从动模块同时通过自身的两侧通信接口发送出线路自检帧；根据所述线路自检帧的接收情况，标记所述从动模块的通信接口状态；若所述从动模块的通信接口接收到相邻从动模块或者主控模块发送的线路自检帧，则对应的通信接口为正常；否则，所述通信接口为异常。4.根据权利要求3所述的自组网网络结构的诊断方法，其特征在于，在根据所述线路自检帧的接收情况，标记所述从动模块的通信接口状态之后，还包括：所述主控模块从两侧的通信接口向相邻的从动模...

【专利技术属性】
技术研发人员：童庆，袁延波，王天林，张莹，张翔，
申请(专利权)人：浙江中控研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33