一种基于EtherCAT总线协议的分布式控制系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于EtherCAT总线协议的分布式控制系统，包括主站控制单元、数据传输单元和从站控制单元，所述主站控制单元、从站控制单元和数据传输单元相连，所述主站控制单元是用于控制EtherCAT总线协议中的主站，所述从站控制单元是用于控制EtherCAT总线协议中的从站，所述数据传输单元是作用主站和从站间的数据处理站，所述主站控制单元包括命令下达模块、数据包传输模块、分片数据暂存模块、分片数据删除模块、回馈数据接收模块和缺失数据片定位模块，本发明专利技术公开的基于EtherCAT总线协议的分布式控制系统具有降低数据包丢失的可能性，保障数据传输的及时性和控制系统的性能的效果。的效果。的效果。

【技术实现步骤摘要】
一种基于EtherCAT总线协议的分布式控制系统


[0001]本专利技术涉及EtherCAT总线协议
，尤其涉及一种基于EtherCAT总线协议的分布式控制系统。

技术介绍

[0002]EtherCAT(以太网控制自动化技术)是一个开放架构，以以太网为基础的现场总线系统，为系统的实时性能和拓扑的灵活性树立了新的标准。在当今工业领域，EtherCAT总线作为一种高性能总线，广泛应用于现场的高速数据传输。
[0003]在EtherCAT总线等网络通信中，经常会出现数据包的传输延迟，通信系统的瞬时错误导致数据包丢失，发送与到达次序的不一致等都会破坏传统控制系统原本具有的确定性，使得控制系统的分析与综合变得更为复杂，使控制系统的性能受到负面影响。

技术实现思路

[0004]本专利技术公开一种基于EtherCAT总线协议的分布式控制系统，旨在解决数据包传输异常使控制系统的性能受到负面影响的技术问题。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术采用了如下技术方案：
[0006]一种基于EtherCAT总线协议的分布式控制系统，包括主站控制单元、数据传输单元和从站控制单元，所述主站控制单元、从站控制单元和数据传输单元相连，所述主站控制单元是用于控制EtherCAT总线协议中的主站，所述从站控制单元是用于控制EtherCAT总线协议中的从站，所述数据传输单元是作用主站和从站间的数据处理站，所述主站控制单元包括命令下达模块、数据包传输模块、分片数据暂存模块、分片数据删除模块、回馈数据接收模块和缺失数据片定位模块，所述数据传输单元包括传输信息分类模块、传输模式选择模块、线路则定模块、从站扩线数据接收模块、从站扩线线路记录模块、传速探测模块和最大容量提醒模块，所述从站控制单元包括数据接收模块、数据完整度排查模块、命令处理模块、数据重组模块、数据报错模块、路径探查模块和数据传递模块；
[0007]所述分片数据暂存模块与分片数据删除模块相连，所述回馈数据接收模块与缺失数据片定位模块相连，所述缺失数据片定位模块与分片数据暂存模块相连；
[0008]所述数据包传输模块包括数据包分片模块和序列生成模块；
[0009]所述传输信息分类模块与传输模式选择模块相连，所述传输模式选择模块与线路则定模块相连，所述从站扩线数据接收模块、从站扩线线路记录模块、传速探测模块与最大容量提醒模块逐一相连；
[0010]所述数据接收模块与数据完整度排查模块相连，所述数据完整度排查模块与命令处理模块、数据重组模块、数据传递模块相连，所述数据重组模块与数据报错模块相连，所述数据传递模块与路径探查模块相连。
[0011]通过数据包传输模块中的数据包分片模块将所需传输的数据包进行分片处理，并将每一分片上进行标记，通过序列生成模块生成数据分片的组合序列，一同通过EtherCAT
总线进行传输，传输过程中，通过数据传输单元的传输信息分类模块确定传输数据种类，例如命令类、数据包类、回馈信息类等，再通过传输模式选择模块选择数据包的传输模式，使数据分片能绑定组合序列信息一同进行传输，当从站通过数据接收模块接收到数据后，通过数据完整度排查模块进行第一轮排查，其中数据包的数据分片在经过数据重组模块时，以传递过来的组合序列为基础，加快了数据包的组合效率，也降低了数据包丢失的可能性，保障了数据传输的及时性和控制系统的性能，若数据重组失败，显示数据分片缺失时，通过数据报错模块将报错详细信息传递给主站，主站通过缺失数据片定位模块在分片数据暂存模块中定位到缺失的数据分片，再次传递给分站，由此可进一步节省报错后的处理时间，提高处理问题的及时性。
[0012]在一个优选的方案中，所述命令下达模块是用于处理主站所下达的命令，所述数据包传输模块是用于将所需传输的数据包进行拆分传输，所述回馈数据接收模块是用于接收从站回馈的数据，所述缺失数据片定位模块是用于根据数据报错模块的报错结果筛查出传输过程中丢失的数据分片，所述数据包分片模块是用于将所需传输的数据包进行分片处理，并对每一分片进行标记处理，所述序列生成模块是用于生成所有分片的排列序列，所述分片数据暂存模块是将数据包分片模块的处理结果进行暂存，所述分片数据删除模块是当回馈数据接收单元接收到从站的已接收信息后将分片数据删除，但保留原数据包，所述数据接收模块是用于从站接收从主站传来的所有数据，所述数据完整度排查模块是用于对主站传来的所有数据的完整度进行探测，所述命令处理模块是用于处理主站传来的命令类数据，所述数据重组模块是用于将数据分片进行重组，所述数据报错模块是用于当重组发生异常时，对主站进行报错。
[0013]通过设置的分片数据暂存模块对数据包分片模块的处理结果进行暂时缓存，有利于一旦出现数据分片丢失的情况时，便于根据数据分片上的标记快速查找到丢失的数据分片，避免重复操作，提高传递效率，同时当主站接收到从站的接收成功信息后，通过分片数据删除模块可直接将分片数据删除，保留原数据包，避免分片数据暂存模块内存影响到传输效率。
[0014]在一个优选的方案中，所述路径探查模块是用于以从站为中转站，探查其距离较近的从站，并建立联通路径，所述数据传递模块是以从站作为中转站为基础，对主站发往其他从站的数据进行中转，所述传输信息分类模块是用于将主站传输的数据进行分类，所述传输模式选择模块是用于根据传输信息分类模块的分类结果选择传输模式，所述线路则定模块是用于根据从站位置选择传输线路。
[0015]通过设置有路径探查模块，使从站能作为中转站扩大控制系统的控制范围，其中，EtherCAT总线是以单条线路对线路上的所有数据进行传输的，为了扩大范围，可在EtherCAT总线上增加端口，但端口的数量有限，通过将某些从站作为中转站使用，可在不增加端口的情况下，呈几倍扩大EtherCAT总线的控制范围，降低成本支出，且由于从站建立的转接线路是用于连接周边从站的，基于距离较近，不会对传输速度进行过多的影响，依旧能保持数据传输的及时性，保证控制效果。
[0016]在一个优选的方案中，所述从站扩线数据接收模块是用于记录路径探查模块所建立的中转路线，所述从站扩线线路记录模块是用于将该扩线路径与所涉及从站相绑定，所述传速探测模块是用于探测扩线后的从站的中转传递速度，所述最大容量提醒模块是当传
速探测模块的探测结果超出阈值时，提醒不可继续扩大从站。
[0017]通过传速探测模块对从站分出的线路的传输速度进行探查，并通过最大容量提醒模块对当传速探测模块的探测结果超出阈值进行提醒，使在保证整个控制系统的效率的同时，合理的进行范围的扩大。
[0018]由上可知，一种基于EtherCAT总线协议的分布式控制系统，包括主站控制单元、数据传输单元和从站控制单元，所述主站控制单元、从站控制单元和数据传输单元相连，所述主站控制单元是用于控制EtherCAT总线协议中的主站，所述从站控制单元是用于控制EtherCAT总线协议中的从站，所述数据传输单元是作用主站和从站间的数据处理站，所述主站控制单元包括命令下达本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于EtherCAT总线协议的分布式控制系统，包括主站控制单元、数据传输单元和从站控制单元，其特征在于，所述主站控制单元、从站控制单元和数据传输单元相连，所述主站控制单元是用于控制EtherCAT总线协议中的主站，所述从站控制单元是用于控制EtherCAT总线协议中的从站，所述数据传输单元是作用主站和从站间的数据处理站，所述主站控制单元包括命令下达模块、数据包传输模块、分片数据暂存模块、分片数据删除模块、回馈数据接收模块和缺失数据片定位模块，所述数据传输单元包括传输信息分类模块、传输模式选择模块、线路则定模块、从站扩线数据接收模块、从站扩线线路记录模块、传速探测模块和最大容量提醒模块，所述从站控制单元包括数据接收模块、数据完整度排查模块、命令处理模块、数据重组模块、数据报错模块、路径探查模块和数据传递模块；所述分片数据暂存模块与分片数据删除模块相连，所述回馈数据接收模块与缺失数据片定位模块相连，所述缺失数据片定位模块与分片数据暂存模块相连；所述数据包传输模块包括数据包分片模块和序列生成模块；所述传输信息分类模块与传输模式选择模块相连，所述传输模式选择模块与线路则定模块相连，所述从站扩线数据接收模块、从站扩线线路记录模块、传速探测模块与最大容量提醒模块逐一相连；所述数据接收模块与数据完整度排查模块相连，所述数据完整度排查模块与命令处理模块、数据重组模块、数据传递模块相连，所述数据重组模块与数据报错模块相连，所述数据传递模块与路径探查模块相连。2.根据权利要求1所述的一种基于EtherCAT总线协议的分布式控制系统，其特征在于，所述命令下达模块是用于处理主站所下达的命令，所述数据包传输模块是用于将所需传输的数据包进行拆分传输，所述回馈数据接收模块是用于接收从站回馈的数据，所述缺失数据片定位模块是用于根据数据报错模块的报错结果筛查出传输过程中丢失的数据分片。3.根据权利要求1所述的一种基于Ether...

【专利技术属性】
技术研发人员：欧阳维明，谭渚文，陈平，曾剑平，
申请(专利权)人：深圳市同芯智控技术有限公司，
类型：发明
国别省市：