[發明專利]現場總線網絡控制系統及其網絡誘導延時計算方法

有效

• 申請號: 201410075130.1
• 申請日: 2014-03-03
• 公開（公告）號: CN103812634B
• 公開（公告）日: 2017-04-05
• 發明（設計）人: 趙亦欣;劉娟;楊智;彭正福;劉靜;蘇曉貝
• 申請（專利權）人: 西南大學
• 主分類號: H04L7/00
• 分類號: H04L7/00;H04L12/40;H04L12/26
• 代理公司: 北京海虹嘉誠知識產權代理有限公司11129
• 代理人: 謝殿武

技術領域

本發明涉及自動化控制領域，尤其涉及一種現場總線網絡控制系統及其網絡誘導延時計算方法。

背景技術

網絡控制系統（Networked?Control?Systems,NCSs）的概念起于上世紀90年代，是指在某個區域內一些現場檢測控制及操作設備和通信線路的集合，用以提供設備之間的數據傳輸，使該區域內不同地點的設備和用戶實現資源共享和協調操作。在網絡控制系統中，由于在各個控制回路中引入了通信網絡，每個控制回路內的傳感器節點、控制器節點和執行器節點之間的信息傳送要分時占用網絡通信線路，而網絡的承載和通信帶寬有限，因此系統節點太多必然造成信息的沖撞、重傳等現象的發生，采樣、量化、編碼與解碼、等待、傳遞的時間使得網絡控制系統的信息在傳輸時產生時延。

在實際過程中，網絡控制系統的延時是一個隨機量，目前針對現場總線網絡控制系統，其中網絡誘導延時的計算方法是采用《IEEE1588》和《GB/T25931-2010—網絡測量和控制系統的精密時鐘同步協議》中定義的方式，即：首先建立起全網的時鐘同步，然后，再根據時間戳就可以直接計算出網絡誘導延時。

本申請的發明人分析該實現方式發現，該方式對現場總線網絡控制系統的性能要求較高，并且需要不斷地定期進行時鐘同步，會增加控制網絡的額外負擔。

發明內容

有鑒于此，本發明提供了一種現場總線網絡控制系統及其網絡誘導延時計算方法，無需做全系統時鐘同步，可有效簡化工業通信的復雜度。

本發明提供了一種現場總線網絡控制系統網絡誘導延時計算方法，所述方法包括：

在所述現場總線網絡控制系統中某回路的第k輪詢周期內,所述k≥2且為正整數：

記錄該回路中網絡調度管理器NSM向該回路中控制器/執行器節點C/AN發出請求報文的時刻t_5,j(k)，以及所述C/AN接收完畢所述NSM發送的請求報文的時刻t_6,j(k)；

提取保存的所述回路的第k-1輪詢周期中所述C/AN接收所述NSM轉發數據的網絡誘導延時τ_mc(k-1)和所述NSM與所述C/AN之間的時間差△τ_mc(k-1)；

根據式：τ_mc(k)=τ_mc(k-1)+((t_6,j(k)-t_5,j(k))-△τ_mc(k-1))，計算所述第k輪詢周期內的所述C/AN接收所述NSM轉發數據的網絡誘導延時τ_mc(k)。

進一步，在記錄的t_5,j(k)和t_6,j(k)之后，所述方法還包括：根據式：△τ_mc(k)=t_6,j(k)-t_5,j(k)，計算所述第k輪詢周期內所述NSM與所述C/AN之間的時間差△τ_mc(k)；

在計算得到τ_mc(k)和△τ_mc(k)之后，所述方法還包括：保存τ_mc(k)和△τ_mc(k)。

進一步，所述方法還包括：

在所述回路的所述第k輪詢周期內：

記錄所述NSM向該回路的傳感器節點SN發送請求報文的時刻t_1,i(k)；

提取保存的所述回路的第k-1輪詢期內所述NSM向所述SN發送請求報文的時刻t_1,i(k-1)；

根據式：τ_bd(k)=t_1,i(k)-t_1,i(k-1)-T，計算其它回路對本回路的影響延時τ_bd(k)，其中T為輪詢周期；

保存t_1,i(k)為所述回路的第k+1輪詢周期計算τ_bd(k+1)做準備。

進一步，所述方法還包括：

在所述回路的所述第k輪詢周期內：

記錄所述SN接收所述NSC發送的請求報文的時刻t_2,i(k)、所述SN根據所述NSC發送的請求報文做出應答報文的時刻t_3,i(k)、所述NSM接收完畢所述SN發送的應答報文的時刻t_4,i(k)；