本发明专利技术提供一种工业以太网通信方法及系统，应用于包括由主控设备和多个设备节点组成的网络系统中，且应用于TCP/IP五层模型中的应用层，所述方法包括：为数据传输建立管理通道和工作通道；管理通道用于主控制设备和各设备节点广播各自的设备配置信息，工作通道用于各设备节点报告设备本身状态以及主控设备向各设备节点发送控制指令；于工作通道中，各设备节点报告设备本身状态时，一个设备节点发起的数据帧依次经过其它设备节点后回到所述主控设备，其它各个设备节点作为复用设备节点依次于所述数据帧中添加设备本身的数据信息。本发明专利技术不涉及硬件层修改，复用数据流大大提高了带宽利用率，有效提高工业以太网的通信性能。有效提高工业以太网的通信性能。有效提高工业以太网的通信性能。
【技术实现步骤摘要】
工业以太网通信方法及系统
[0001]本专利技术涉及通信
，特别是涉及一种工业以太网通信方法及系统。
技术介绍
[0002]随着传统制造企业转型自动化和智能化制造，工业互联网迅速在全世界范围内兴起。工业互联网的技术构架中，设备之间越来越多采用工业以太网通信。
[0003]目前主流工业以太网，有的是以太网中的硬件层修改，不使用通用的传统以太网控制器，如EtherCAT，它们使用独特专用的以太网控制器；有的是软件层修改，即基于TCP/UDP/IP传输，硬件层未更改，即使用通用的传统以太网控制器，如Ethernet/IP。
[0004]其中硬件层修改的工业以太网如EtherCAT，缺点是实施成本更高，因为使用专用的硬件，也即需要专用的芯片来处理协议，而且也需要单独布网，网络设备的价格也相对更高。相比基于TCP/UDP/IP传输的工业以太网(如Ethernet/IP)硬件成本会上升。
[0005]而基于TCP/UDP/IP传输的工业以太网(如Ethernet/IP)，缺点是数据流不可复用，主控设备发出的数据路由到每一个设备节点，设备节点再发数据回给主控设备。各个设备节点不可添加数据，无论是设备节点还是主控设备都在不停的发送数据和接收数据，这样消耗带宽更大。
[0006]因此，如何以低成本提高工业以太网的性能成为本领域技术人员亟待解决的一个技术问题。
技术实现思路
[0007]鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种工业以太网通信方法及系统，用于提高工业以太网的通信性能。
[0008]为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术提供一种工业以太网通信方法，应用于包括由主控设备和多个设备节点组成的网络系统中，且所述方法应用于TCP/IP五层模型中的应用层，所述方法包括：为数据传输建立管理通道和工作通道；所述管理通道用于主控制设备和各设备节点广播各自的设备配置信息，所述工作通道用于各所述设备节点报告设备本身状态以及所述主控设备向各所述设备节点发送控制指令；其中，于所述工作通道中，各所述设备节点报告设备本身状态时，一个设备节点发起的数据帧依次经过其它设备节点后回到所述主控设备，其它各个设备节点作为复用设备节点依次于所述数据帧中添加设备本身的数据信息。
[0009]于本专利技术的一实施例中，所述管理通道用于主控制设备和各设备节点广播各自的设备配置信息包括：所述主控设备和各所述设备节点在建立网络连接后分别发送心跳包到固定的组播地址；其中，各设备节点的心跳包含有设备的硬件配置信息；所述主控设备在接收到所述设备节点的心跳包后发送单播包给对应的设备节点，所述单播包用来配置所述设备节点的参数。
[0010]于本专利技术的一实施例中，所述主控设备向各所述设备节点发送控制指令时，发送
的数据帧中包含对多个所述设备节点的控制指令，所述控制指令依次流经各个所述设备节点，流经的设备节点依次获取到对应的控制指令。
[0011]于本专利技术的一实施例中，所述数据帧的包头包含操作码，所述操作码用于指示所述数据帧为各所述设备节点向所述主控设备报告设备本身状态的数据帧还是所述主控设备向各所述设备节点发送控制命令的数据帧。
[0012]于本专利技术的一实施例中，所述数据帧中包含数据记录段，用于记录每个设备节点添加的数据信息的数据长度；各所述设备节点在接收到所述数据帧时，检测所述数据记录段在添加本设备节点的数据信息之后的当前数据长度，并在所述当前数据长度小于等于数据长度阈值时，作为复用设备节点，在所述当前数据长度大于数据长度阈值时，不作为复用设备节点，不向所述数据帧中添加设备本身的数据信息。
[0013]于本专利技术的一实施例中，对于不作为复用设备节点的设备节点，由该设备节点单独发起一个新的数据帧，以报告设备本身状态。
[0014]于本专利技术的一实施例中，所述数据帧的包头中还包含复用设备节点数量字节，待复用设备节点数量字节，不报告设备本身状态的设备节点数量字节；所述设备节点在接收到所述数据帧时对应修改所述复用设备节点数量字节，所述待复用设备节点数量字节，或者所述不报告设备本身状态的设备节点数量字节中的对应数量。
[0015]于本专利技术的一实施例中，所述主控设备基于所述复用设备节点数量字节，所述待复用设备节点数量字节，以及所述不报告设备本身状态的设备节点数量字节中的对应数量的总和确定与发起数据帧的所述设备节点之间的距离；所述主控设备基于与发起数据帧的所述设备节点之间的距离确定各所述设备节点形成的通信网络拓扑结构。
[0016]为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术还提供一种工业以太网通信系统，包括：主控设备和多个设备节点；所述主控设备和多个设备节点应用如上所述的工业以太网通信方法进行通信；其中，作为复用设备节点的所述设备节点至少配置有第一网卡和第二网卡；所述第一网卡用于接收包括控制指令的数据帧和发起数据帧，所述第二网卡用于接收报告设备本身状态的数据帧和发送包括控制指令的数据帧。
[0017]于本专利技术的一实施例中，不作为复用设备节点的设备节点配置于由所述主控设备和多个所述设备节点组成的网络系统的通信末端。
[0018]如上所述，本专利技术的工业以太网通信方法及系统，具有以下有益效果：
[0019](1)本专利技术的工业以太网通信方法应用于TCP/IP五层模型中的应用层，不涉及硬件层修改，利用工业通信每次通信数据量不大的特点，复用数据流大大提高了带宽利用率，有效提高工业以太网的通信性能；
[0020](2)本专利技术对通信设备的硬件要求更低，显著降低通信设备的实施成本；
[0021](3)本专利技术主控设备可以根据收到的数据帧，识别整个网络的拓扑结构。
附图说明
[0022]图1显示为本专利技术于一实施例中的工业以太网通信方法的原理流程图。
[0023]图2显示为本专利技术于一实施例中的工业以太网通信方法中TCP/IP五层模型的示意图。
[0024]图3显示为本专利技术于一实施例中的工业以太网通信方法中设备节点向主控设备报
告设备状态的通信示意图。
[0025]图4显示为本专利技术于一实施例中的工业以太网通信方法中主控设备向设备节点发送控制指令的通信示意图。
[0026]图5显示为本专利技术于一实施例中的工业以太网通信系统的原理图。
[0027]图6显示为本专利技术于一实施例中的工业以太网通信系统中设备节点的一种结构示意图。
[0028]图7显示为本专利技术于一实施例中的工业以太网通信系统中设备节点的另一种结构示意图。
[0029]元件标号说明
[0030]100
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工业以太网通信系统
[0031]110
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主控设备
[0032]11、12、
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设备节点
[0033]21、22
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设备节点
[0034]1、2、N、M设备节点
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【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种工业以太网通信方法，其特征在于，应用于包括由主控设备和多个设备节点组成的网络系统中，且所述方法应用于TCP/IP五层模型中的应用层，所述方法包括：为数据传输建立管理通道和工作通道；所述管理通道用于主控制设备和各设备节点广播各自的设备配置信息，所述工作通道用于各所述设备节点报告设备本身状态以及所述主控设备向各所述设备节点发送控制指令；其中，于所述工作通道中，各所述设备节点报告设备本身状态时，一个设备节点发起的数据帧依次经过其它设备节点后回到所述主控设备，其它各个设备节点作为复用设备节点依次于所述数据帧中添加设备本身的数据信息。2.根据权利要求1所述的工业以太网通信方法，其特征在于，所述管理通道用于主控制设备和各设备节点广播各自的设备配置信息包括：所述主控设备和各所述设备节点在建立网络连接后分别发送心跳包到固定的组播地址；其中，各设备节点的心跳包含有设备的硬件配置信息；所述主控设备在接收到所述设备节点的心跳包后发送单播包给对应的设备节点，所述单播包用来配置所述设备节点的参数。3.根据权利要求1所述的工业以太网通信方法，其特征在于，所述主控设备向各所述设备节点发送控制指令时，发送的数据帧中包含对多个所述设备节点的控制指令，所述控制指令依次流经各个所述设备节点，流经的设备节点依次获取到对应的控制指令。4.根据权利要求1或3所述的工业以太网通信方法，其特征在于，所述数据帧的包头包含操作码，所述操作码用于指示所述数据帧为各所述设备节点向所述主控设备报告设备本身状态的数据帧还是所述主控设备向各所述设备节点发送控制命令的数据帧。5.根据权利要求1所述的工业以太网通信方法，其特征在于，所述数据帧中包含数据记录段，用于记录每个设备节点添加的数据信息的数据长度；各所述设备节点在接收到所述数据帧时，检测所述数据记录段在添...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘建华，王惠均，艾剑，
申请(专利权)人：广州彩熠灯光股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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