[發明專利]一種用于高速工業以太網主站冗余的方法

有效

• 申請號: 202010012216.5
• 申請日: 2020-01-07
• 公開（公告）號: CN113162778B
• 公開（公告）日: 2023-09-19
• 發明（設計）人: 劉志峰;王建軍;楊志家;謝闖;段茂強;程賀
• 申請（專利權）人: 中國科學院沈陽自動化研究所
• 主分類號: H04L41/0668
• 分類號: H04L41/0668;H04L41/0823;H04J3/06
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標代理有限公司 21002
• 代理人: 許宗富

本發明涉及一種用于高速工業以太網主站冗余的方法，包括：當活動主站AMN工作時，冗余主站SMN作為活動主站AMN的從站，并與活動主站AMN進行同步周期通信、監聽網絡；當活動主站AMN掉線后，按照冗余主站SMN的優先級轉變為活動主站AMN并接管網絡。本發明是在高速工業以太網標準主站基礎上，實現具有冗余功能的主站。冗余結構具有熱插拔，支持多個冗余節點，切換速度快，性能穩定的特點。在工業過程控制，運動控制等領域，保證了網絡運行的健壯性和穩定性。

技術領域

本發明涉及工業通信領域，尤其是高速工業以太網通信領域，是一種高速工業以太網主站冗余的方法。

背景技術

實時通信技術是一項在標準以太網介質上，用于解決工業控制及數據采集領域數據傳輸實時性的最新技術。隨著工業以太網的應用增加，工業以太網被廣泛應用在運動控制，機器及設備控制系統中。工業以太網的應用種類繁多，包括任務關鍵型應用程序，其通常不容忍系統故障而導致服務中斷。在這樣的應用中，高可靠性是至關重要的，而且，這樣的穩定系統對生產的損失會降到最低。多主冗余就可以保證網絡系統在故障時，排除故障點，使網絡系統繼續運行。工業以太網管理節點冗余確保了循環通信周期的連續性，同步性和非常低的抖動。冗余的主站，其切換時間(恢復時間)是在周期時間的范圍內。這保證了系統快速恢復正常運行，沒有任何停機過程。主站冗余規范是一個附加的以太網通信規范，它與標準以太網設備完全兼容。

發明內容

本發明針對高速工業以太網現有技術上不存在冗余的問題，提出了一種主站冗余的方法。該方法是冗余主站在網絡中監聽網絡，能夠在活動主站掉線后，代替原活動主站接管網絡。應用程序實現無縫對接，從站容忍丟失一個周期。在一個網絡中可以有多個冗余主站。當活動主站正常工作時冗余主站在網絡中以從站的形式存在，可以與活動主站進行同步周期通信，監聽網絡，當活動主站掉線后按照冗余主站的優先級轉變為主站并接管網絡。冗余主站具有標準主站和標準從站的性能。

本發明采用的技術方案是：一種用于高速工業以太網主站冗余的方法，包括：

當活動主站AMN工作時，冗余主站SMN作為活動主站AMN的從站，并與活動主站AMN進行同步周期通信、監聽網絡；當活動主站AMN掉線后，按照冗余主站SMN的優先級轉變為活動主站AMN并接管網絡。

所述方法具體包括：

網絡監聽：冗余主站SMN超時監聽網絡上來自當前激活的活動主站AMN發出的SoA指令幀和SoC同步幀；

數據刷新：實時的保存活動主站AMN的控制信息；所述主站MN的控制信息為主站MN的用戶定義的過程變量和控制變量；

SMN的優先級：對網絡中的多個冗余主站SMN，按照優先級順序啟動。

所述超時監聽分為兩個階段：

第一幾段：活動主站AMN在初始化配置時，冗余主站SMN監聽SoA指令幀，用于判斷活動主站AMN是否在配置網絡；

第二幾段：活動主站AMN在管理網絡通信時，冗余主站SMN監聽來自網絡的SoC同步幀，用于判斷活動主站AMN是否工作。

分別添加兩個定時器，分別用于SoA指令幀、SoC同步幀的超時監聽。

所述第一階段中，當冗余主站SMN監聽到網絡上SoA指令幀不存在時，在冗余主站SMN的數據鏈路層發送一個SoA指令幀超時事件給本地的網絡管理狀態機NMT，使NMT由從站CN切換到主站MN的模式，激活冗余主站SMN成為活動主站AMN，重新配置整個網絡。

所述第二階段中，如果活動主站AMN管理網絡通信時，當冗余主站SMN監聽到網絡上SoC幀不存在時，在冗余主站SMN的數據鏈路層發送一個SoC同步幀的可操作超時事件給本地的網絡管理狀態機NMT，使網絡管理狀態機NMT由從站CN切換到主站MN的模式，激活冗余主站SMN成為活動主站AMN，直接進入完整的周期通信狀態，繼續控制整個網絡正常運行。