一种工业以太网通信方法、系统和网络设备与流程

    技术2024-12-21  15


    本申请涉及以太网通信领域,尤其涉及一种工业以太网通信方法、系统和网络设备。


    背景技术:

    1、目前,工业自动化领域用于实时控制和通信的工业以太网协议有很多种,其中ethercat协议是通信速度最快的协议之一。ethercat和传统的通信协议(如modbus tcp协议)均是基于以太网并都采用了一主多从的通讯方式。在相同场景下,ethercat协议的通讯速度更快,能够轻松应对实时控制的场景,做到更快的数据传输和更短的通讯周期,而modbus tcp协议的通讯速度更慢,适合数据量小、实时性要求较低的场景。ethercat从站需要一颗专用的芯片来完成协议的解析从而保证数据通信的实时性,ethercat的通信方式主要有pdo和sdo,pdo用于周期性数据通信,sdo用于非周期性数据通信,其中pdo通信是借助fmmu机制、逻辑读写指令等方式来快速地完成对ethercat从站的数据采集下发。

    2、一般而言,ethercat的pdo通信方式,是采用主站发出pdo报文,在pdo报文发出后依次通过各个从站时,根据fmmu映射规则,使用逻辑读指令来完成对从站设备数据的采集,到达最后一个从站节点后,原路返回,依次经过各个从站,返回过程中各个从站不对该报文进行处理,进而使得在面对从站数量较多、拓扑结构较复杂且实时性要求严格的采集场景下,第一个从站采集到的数据需要等到最后一个从站采集完成后返回主站才有效,进而导致最先采集到的从站设备数据的实时有效性大打折扣。


    技术实现思路

    1、有鉴于此,为了解决现有技术中从站数量较多、拓扑结构复杂的情况下,从站设备数据采集的实时性差的技术问题,本申请提供了一种工业以太网通信方法、系统和网络设备。

    2、第一方面,本申请提供一种工业以太网通信方法,应用于工业从站,包括:

    3、接收工业主站或上一工业从站下发的pdo报文,在所述pdo报文经过内部的帧处理单元时,确定是否直接转发至下一工业从站;

    4、在所述帧处理单元接收到所述下一工业从站回传的所述pdo报文或确定所述pdo报文不转发至所述下一工业从站的情况下,若通过预设地址映射规则确定所述pdo报文内存在读指令时,响应所述读指令,以将读取到的目标数据写入至所述pdo报文中的目标位置,再将写入数据后的所述pdo报文转发至所述工业主站或所述上一工业从站。

    5、在可选的实施方式中,所述在所述pdo报文经过内部的帧处理单元时,确定是否直接转发至下一工业从站的过程中,还包括:

    6、在所述帧处理单元首次接收到所述pdo报文时,通过所述预设地址映射规则确定所述pdo报文内是否存在写指令;

    7、若否,则确定是否将所述pdo报文直接转发至下一工业从站;

    8、若是,则响应所述写指令,并在确定完成所述写指令的执行操作后,再确定是否将所述pdo报文直接转发至下一工业从站。

    9、在可选的实施方式中,还包括:

    10、若确定当前工业从站为最后一个工业从站,则在确定所述pdo报文内未存在所述写指令或确定完成所述写指令的执行操作时,确定所述pdo报文不转发至所述下一工业从站,以及通过所述预设地址映射规则确定所述pdo报文内是否存在读指令。

    11、在可选的实施方式中,若所述当前工业从站为最后一个工业从站,且在确定完成所述写指令的执行操作之后,还包括:使得所述pdo报文内部的工作计数器值递增加一;以及,在所述响应所述读指令,以将读取到的目标数据写入至所述pdo报文中的目标位置之后,还包括:使得所述工作计数器值再递增加二;

    12、若确定当前工业从站不为最后一个工业从站,在确定所述当前工业从站完成所述写指令的执行操作后,还包括:使得所述pdo报文内部的工作计数器值递增加一;以及,在所述响应所述读指令,以将读取到的目标数据写入至所述pdo报文中的目标位置之后,还包括:使得所述工作计数器值递增加一。

    13、在可选的实施方式中,所述通过预设地址映射规则确定所述pdo报文内存在读指令的过程,包括:

    14、解析所述pdo报文,依据现场总线内存管理单元映射规则进行寻址,以查找在所述pdo报文的数据部分中与当前工业从站的物理地址空间呈映射关系的地址空间;

    15、识别所述地址空间内是否存在读指令。

    16、在可选的实施方式中,所述目标位置为在所述pdo报文中经由所述预设地址映射规则与当前工业从站的物理地址空间呈映射关系的地址空间。

    17、第二方面,本申请提供一种工业以太网通信方法,应用于工业主站,包括:

    18、配置预设地址映射规则;

    19、下发pdo报文,其中,所述pdo报文依次经过各个工业从站,使得各所述工业从站在所述pdo报文的回传过程中,在通过所述预设地址映射规则确定所述pdo报文内存在读指令时响应所述读指令,以将读取到的目标数据写入至所述pdo报文中;

    20、接收各所述工业从站回传的所述pdo报文。

    21、第三方面,本申请提供一种工业以太网通信系统,包括工业主站和多个工业从站;

    22、所述工业主站用于配置预设地址映射规则,并下发pdo报文,其中,所述pdo报文依次经过各个所述工业从站,使得各所述工业从站执行如前述的工业以太网通信方法。

    23、第四方面,本申请提供一种网络设备,包括存储器和处理器,所述存储器存储有计算机程序,所述处理器用于执行所述计算机程序以实施前述的工业以太网通信方法。

    24、第五方面,本申请提供一种计算机存储介质,其存储有计算机程序,所述计算机程序被执行时,实施前述的工业以太网通信方法。

    25、本申请实施例具有如下有益效果:

    26、本申请实施例提供了一种工业以太网通信方法,该方法应用于工业从站,具体包括:接收工业主站或上一工业从站发送的pdo报文,在pdo报文经过内部的帧处理单元时,确定是否直接转发至下一工业从站;在帧处理单元接收到下一工业从站回传的pdo报文或确定pdo报文不转发至下一工业从站的情况下,若通过预设地址映射规则确定pdo报文内存在读指令时,则响应读指令,以将读取到的目标数据写入至pdo报文中的目标位置,再将写入数据后的pdo报文转发至工业主站或上一工业从站。本实施例在从站数量较多、拓扑结构复杂的情况下,使得各个从站在pdo报文返回过程中才响应报文携带的读指令以采集自身内部的数据,从而保证每个从站采集的如敏感数据等类型的数据的实时性和有效性,使得主站在接收到该数据后可基于其数据的实时性来快速做出响应,避免出现在报文发送过程中响应读指令以使得采集到的数据因后期随报文返回传输至主站的时间较长而导致实时有效性降低的问题。



    技术特征:

    1.一种工业以太网通信方法,其特征在于,应用于工业从站,包括:

    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,所述在所述pdo报文经过内部的帧处理单元时,确定是否直接转发至下一工业从站的过程中,还包括:

    3.根据权利要求2所述的工业以太网通信方法,其特征在于,还包括:

    4.根据权利要求3所述的工业以太网通信方法,其特征在于,若所述当前工业从站为最后一个工业从站,且在确定完成所述写指令的执行操作之后,还包括:使得所述pdo报文内部的工作计数器值递增加一;以及,在所述响应所述读指令,以将读取到的目标数据写入至所述pdo报文中的目标位置之后,还包括:使得所述工作计数器值再递增加二;

    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,所述通过预设地址映射规则确定所述pdo报文内存在读指令的过程,包括:

    6.根据权利要求1所述的工业以太网通信方法,其特征在于,所述目标位置为在所述pdo报文中经由所述预设地址映射规则与当前工业从站的物理地址空间呈映射关系的地址空间。

    7.一种工业以太网通信方法,其特征在于,应用于工业主站,包括:

    8.一种工业以太网通信系统,其特征在于,包括工业主站和多个工业从站;

    9.一种网络设备,其特征在于,包括存储器和处理器,所述存储器存储有计算机程序,所述处理器用于执行所述计算机程序以实施权利要求1-7中任一项所述的工业以太网通信方法。

    10.一种计算机存储介质,其特征在于,其存储有计算机程序,所述计算机程序被执行时,实施根据权利要求1-7中任一项所述的工业以太网通信方法。


    技术总结
    本申请涉及以太网通信领域,公开了一种工业以太网通信方法、系统和网络设备;该方法包括:接收工业主站或上一工业从站发送的PDO报文,确定是否转发至下一工业从站;在帧处理单元接收到下一工业从站回传的PDO报文或确定PDO报文不转发至下一工业从站的情况下,若通过预设地址映射规则确定PDO报文内存在读指令时,则响应读指令,以将读取到的目标数据写入至PDO报文中的目标位置后再转发至工业主站或上一工业从站。本申请使得各个从站在报文返回过程中再响应报文携带的读指令以采集相应数据,从而保证数据采集的实时性。

    技术研发人员:钱小涛,王步发,夏超仁,刘茂明
    受保护的技术使用者:深圳市三旺通信股份有限公司
    技术研发日:
    技术公布日:2024/10/24
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