[發明專利]一種基于Ethernet/IP協議的集群控制系統及其通信方法

有效

• 申請號: 202110055948.7
• 申請日: 2021-01-15
• 公開（公告）號: CN112929329B
• 公開（公告）日: 2021-12-28
• 發明（設計）人: 郭文華;田艷彬;高嘉保;陶浩武;王軍軍
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: H04L29/06
• 分類號: H04L29/06;H04L29/08;H04L12/24
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 范巍

本發明公開了一種基于Ethernet/IP協議的集群控制系統及其通信方法，所述方法包括以下步驟：在應用層采用應用層數據報文UEP進行傳輸；其中，所述應用層數據報文UEP包括：集群控制器向單機設備發送的輪詢報文、單機設備對集群控制系統輪詢報文的應答報文；在傳輸層基于UDP向下傳輸的；通過網絡層的IP協議向下傳輸至數據鏈路層。本發明基于UDP/IP協議的工業互聯網Ethernet協議提出一種集群控制系統通信方法，能夠實現集群控制與單機設備的通信。

技術領域

本發明屬于計算機通信技術領域，特別涉及一種基于Ethernet/IP協議的集群控制系統及其通信方法。

背景技術

集群控制有很多應用場景，如生產制造、智能家居、機器人快遞包裹分揀等，主控機和從控機以及其上部署的集群控制軟件構成一個集群。在工業控制領域，目前普遍采用三種工業通信網絡:現場總線、工業以太網和工業無線網絡；其中，工業以太網因具有實效性高、可靠性強和易維護性的特點，而廣泛應用于工業控制領域，其已經成為控制系統網絡發展的主要方向。

在工業生產制造中，往往需要成百上千的機器協調完成一項任務；對機器運行狀態的檢測和控制成為工業成產自動化中的關鍵技術；在大多數的設計方案中，會選擇在主控機和從控機上部署集群控制系統，以保證主控機能夠檢測從控機的狀態并向從控機發出指令來操控其運行。Ethernet/IP協議是一種優良的工業以太網方案。目前在工業控制領域使用的集群控制系統大多數是采用基于TCP/IP協議的Ethernet協議，實時性不高，不能滿足對實時控制要求高的領域；且因TCP協議是面向連接的，“一對一”的，不能簡單采用“一對多”的廣播方式，這就導致在并行處理中主控機無法通過廣播方式向所有從控機發出指令。

綜上，亟需一種新的基于Ethernet/IP協議的集群控制系統及其通信方法。

發明內容

本發明的目的在于提供一種基于Ethernet/IP協議的集群控制系統及其通信方法，以解決上述存在的一個或多個技術問題。本發明能夠實現集群控制與單機設備的通信。

為達到上述目的，本發明采用以下技術方案：

本發明的一種基于Ethernet/IP協議的集群控制系統的通信方法，包括以下步驟：

在應用層采用應用層數據報文UEP進行傳輸；其中，所述應用層數據報文UEP包括：集群控制器向單機設備發送的輪詢報文、單機設備對集群控制系統輪詢報文的應答報文；

在傳輸層基于UDP向下傳輸的；

通過網絡層的IP協議向下傳輸至數據鏈路層。

本發明的進一步改進在于，所述在應用層采用應用層數據報文UEP進行傳輸的具體步驟包括：

S1：主控機通過集群控制器對單機設備發出輪詢polling報文；

S2：單機設備收到polling報文，對集群控制器返回answer應答；

S3：若集群控制器收到answer應答，則下達命令或者下發數據給單機設備；否則繼續輪詢；

S4：若單機設備收到集群控制器發送的指令或者數據，則向集群控制器發送回執；否則繼續等待；

S5：若集群控制器收到回執，則對比報文編號，若正確則表示該報文發送成功；若沒有收到回執，繼續下達指令；

其中，約束條件包括：若集群控制器下達的預設條輪詢指令都沒有應答，則認為通信故障。

本發明的進一步改進在于，所述在應用層采用應用層數據報文UEP進行傳輸的具體步驟還包括：

S6：單機設備收到下達的指令，通過對比報文的編號判斷是否是同一個指令；其中，若是，則不執行；否，則執行指令。