CN104767633A

CN104767633A - 一种工业以太网系统

Info

Publication number: CN104767633A
Application number: CN201410035891.4A
Authority: CN
Inventors: 周朝阳; 姚詹图; 胡永辉; 林应荃
Original assignee: Emerson Network Power Co Ltd
Current assignee: Vertiv Tech Co Ltd
Priority date: 2014-01-07
Filing date: 2014-01-24
Publication date: 2015-07-08
Anticipated expiration: 2034-01-24
Also published as: CN104767633B

Abstract

本发明实施例提供了一种工业以太网系统，在该系统中主站与从站之间发送业务数据包的过程中就携带了同步信息，因此主站就不需要向从站发送特定的同步帧来实现主站与从站之间的同步，而是直接将同步信息携带在平常通讯时发送的业务数据包中，从而节约了网络带宽，并避免了主站与从站之间发送同步帧时不能发送正常业务数据包的问题，进而提升了系统的通讯效率。

Description

一种工业以太网系统

技术领域

本发明涉及工业自动化领域，尤其涉及一种工业以太网系统。

背景技术

当前，在工业以太网系统中至少包括了一个主站和若干从站，每个从站至少包含了两个网口，主站与从站之间以及各个从站之间通过标准网线首尾连接（如图1所示），在图1中主站与N个从站从而形成一个链式网络，然后主站通过链路将命令数据包发送至各个从站。

现有技术中的工业以太网系统的同步过程是通过同步帧来完成的，即：主站向从站通过发送单独的同步帧请求同步时钟信息，被请求的从站向主站发送相应的同步响应帧返回同步时钟信息。为了保证上传和下发链路的对等性，在进行同步帧的请求和响应的过程中，系统链路不能发送正常数据，因此同步帧的存在不仅占用了系统链路带宽，而且降低了系统的通讯效率。

发明内容

本发明实施例中提供了一种工业以太网系统，用以解决现有技术中工业以太网通讯效率较低的问题。

其具体的技术方案如下：

一种工业以太网系统，包括：

主站，所述主站包含两个网口、主站处理器，所述主站处理器与所述两个网口连接；

多个从站，所述多个从站依次连接形成链路，所述链路的一端连接至所述主站的一个网口，所述链路的另一端连接至所述主站的另一网口，所述多个从站中的每个从站都包含从站处理器，所述从站处理器与网口连接；

其中，所述主站处理器通过网口依次向每个从站下发携带同步信息的业务数据包；所述从站处理器在接收到主站下发的业务数据包时，判断接收到的业务数据包中的从站标识是否与预存的从站标识匹配，若匹配，读取业务数据包中的同步信息，根据所述同步信息调整自身的时间计数器，并向主站返回携带时间戳的反馈数据包；若不匹配，则将所述业务数据包转发至下一个从站。

可选的，所述主站处理器，用于生成业务数据包，在业务数据包中确定出用于携带数据信息的数据段，并将所述同步信息写入所述数据段中。

可选的，所述主站中处理器，具体用于获取发送所述业务数据包的发送时刻，在接收所述从站返回的携带时间戳的反馈数据包时，记录接收所述反馈数据包的接收时刻，将所述发送时刻与所述接收时刻之和与所述反馈数据包中的时间戳之间的差值的一半作为本次通讯周期的时间偏差值，将所述时间偏差值作为所述同步信息。

可选的，所述从站处理器，用于接收主站发送的携带上一次通讯周期得到的时间计数器的偏差值的业务数据包，根据所述偏差值，获取与主站之间的时间戳，生成携带时间戳的反馈数据包。

可选的，所述从站处理器，还用于将本次通讯周期得到的偏差值与保存的之前通讯周期获得N个偏差值之间的算数平均值作为平均偏差值，确定接收所述业务数据包时记录的接收时刻，以及向所述主站发送反馈数据包的反馈时刻，将所述接收时刻与平均偏差值之和以及反馈时刻与平均偏差值之和的和确定为所述时间戳，N为大于等于1的整数。

可选的，所述从站处理器，还用于根据所述平均偏差值调整时间计数器，使得与主站的时间计数器的时间同步。

可选的，所述主站处理器，还用于获取所有未发送反馈数据包的从站，在所有未发送反馈数据包的从站中确定与主站的网口传输距离最短的从站为断网从站，通过与所述断网从站传输距离最短的网口向所述断网从站与所述网口之间的从站发送业务数据包，通过另一网口向断网从站以及断网从站与所述另一网口之间的从站发送业务数据包。

可选的，所述主站处理器，还用于获取所有未发送反馈数据包的从站的从站标识，并根据从站标识确定出与主站的端口传输距离最短的从站，若是在连续3次未接收到所述从站的反馈数据包时，则确定所述从站为断网从站。

可选的，所述主站处理器，还用于在所述依次连接的多个从站中确定出处于中间位置的中心从站，通过一个网口向所述网口与所述中心从站之间的从站发送携带检测信息的业务数据包，通过另一网口向所述中心从站以及所述另一网口与所述中心从站之间的从站发送携带检测信息的业务数据包。

在本发明实施例中主站与从站之间发送业务数据包的过程中就携带了同步信息，因此主站就不需要向从站发送特定的同步帧来实现主站与从站之间的同步，而是直接将同步信息携带在平常通讯时发送的业务数据包中，从而节约了网络带宽，并避免了主站与从站之间发送同步帧时不能发送正常业务数据包的问题，进而提升了系统的通讯效率。

发明实施例中从站只要是接收到未包含自身ID的命令数据包时，则从站将该命令数据包转发至下一个从站，若是命令数据包中的ID与自身ID匹配时，则从站将向主站返回反馈数据包，这样在一个通讯周期内，在主站发送命令数据包的同时，从站也可以实现接收以及转发数据包，从而提升了系统的通讯效率。

在本发明实施例主站在检测到有从站未发送反馈数据包时，主站获取所有未发送反馈数据包的从站，在所有未发送反馈数据包的从站中确定与主站的网口传输距离最短的从站为断网从站，通过与断网从站传输距离最短的网口向断网从站与网口之间的从站发送业务数据包，通过另一网口向断网从站以及断网从站与另一网口之间的从站发送业务数据包。这样在从站发生故障或者是断网时，主站将及时的调整数据包的发送序列，使得系统的下发数据包时可以有效的避免断网从站，实现了系统的快速恢复，从而提升了系统通讯效率以及稳定性。

附图说明

图1为现有技术中工业以太网系统的结构示意图；

图2为本发明实施例中工业以太网系统的结构示意图；

图3为本发明实施例中主站的结构示意图；

图4为本发明实施例中从站的结构示意图；

图5为本发明实施例中环形网络拓扑结构的示意图；

图6为本发明实施例中链路重组后的环形网络拓扑结构的示意图；

图7为本发明实施例中星形网络拓扑结构的示意图；

图8为本发明实施例中链路重组后的星形网络拓扑结构的示意图；

图9为本发明实施例中主站与从站之间的数据交互示意图；

图10为本发明实施例中主站下发的业务数据包的结构示意图。

具体实施方式

下面通过附图以及具体实施例对本发明技术方案做详细的说明。

首先来讲，如图2所示为本发明实施例中一种工业以太网系统的结构示意图，该系统中包含了主站以及从站，通过主站网口、从站网口以及标准网线连接成环形网络拓扑结构，主站两个网口与主站处理器连接，从站中的从站网口与从站处理器连接。

其中，主站处理器通过网口依次向每个从站下发携带同步信息的业务数据包；从站处理器在接收到主站下发的业务数据包时，判断接收到的业务数据包中的从站标识是否与预存的从站标识匹配，若匹配，读取业务数据包中的同步信息，根据所述同步信息调整自身的时间计数器，并向主站返回携带时间戳的反馈数据包；若不匹配，则将业务数据包转发至下一个从站。

进一步，在本发明实施例中为了保证同步信息能够携带在业务数据包中，因此主站处理器在生成业务数据包时，主站处理器将在业务数据包中确定出用于携带数据信息的数据段，并将所述同步信息写入所述数据段中。

主站为了实现与从站之间的时间同步，主站需要获取到与各从站的时间计时器的偏差值，因此主站在接收到从站返回的携带时间戳的反馈数据包时，主站将记录接收反馈数据包的接收时刻，然后获取向该从站发送业务数据包的发送时刻，将发送时刻与接收时刻这和与反馈数据包中的时间戳之间差值的一半作为本次通讯周期内主站的时间计数器与从站的时间计数器之间的时间偏差值，当然该偏差值被作为主站与从站之间传输的同步信息。

当然，主站虽然能够计算出时间偏差值，但是必须要从站上传时间戳，因此从站接收到主站发送的携带上一次通讯周期得主站得到的时间几时去的偏差值的业务数据包时，从站将根据该偏差值，获取与主站之间的时间戳，并生成携带时间戳的反馈数据包。

为了防止主站与从站之间的同步抖动，因此从站处理器还用于将本次通讯周期得到的偏差值与保存的之前通讯周期获得N个偏差值之间的算数平均值作为平均偏差值，确定接收业务数据包时记录的接收时刻，以及向主站发送反馈数据包的反馈时刻，将接收时刻与平均偏差值之和以及反馈时刻与平均偏差值之和的和确定为时间戳，N为大于等于1的整数。

从站在得到平均偏差值之后，从站处理器将根据该平均偏差值来调整自身的时间计数器，从而降低主站与从站之间的同步抖动。

进一步，在本发明实施例中主站与多个从站之间组成一个环形网络拓扑结构，为了提高环形网络拓扑结构中主站与从站之间的通讯效率，因此主站处理器还用于在依次连接的多个从站中确定出处于中间位置的中心从站，通过一个网口向所述网口与所述中心从站之间的从站发送携带检测信息的业务数据包，通过另一网口向所述中心从站以及另一网口与所述中心从站之间的从站发送携带检测信息的业务数据包。

进一步，在本发明实施例中为了避免从站的故障导致系统瘫痪的问题，因此，在本发明实施例中主站处理器，还用于获取所有未发送反馈数据包的从站，在所有未发送反馈数据包的从站中确定与主站的网口传输距离最短的从站为断网从站，通过与断网从站传输距离最短的网口向断网从站与所述网口之间的从站发送业务数据包，通过另一网口向断网从站以及断网从站与另一网口之间的从站发送业务数据包。

进一步，为了更加准确的确定出断网或者故障的从站，因此，主站处理器还用于获取所有未发送反馈数据包的从站的从站标识，并根据从站标识确定出与主站的端口传输距离最短的从站，若是在连续3次未接收到从站的反馈数据包时，则确定该从站为断网从站。

下面通过具体的应用场景对本发明技术方案做进一步的说明。

具体来讲，如图3所示为本发明实施例中主站的结构示意图，在主站中包括微处理器（英文：Digital Signal Processor简称：DSP）、可编程门阵列（英文：Field-Programmable Gate Array简称：FPGA）、外部信号接口芯片PHY_1和PHY_2、网络变压器1和网络变压器2、网口E1、网口E2，这里的DSP和FPGA统称为主站处理器；

其中，FPGA中包含：记录模块、控制模块、命令缓存模块、反馈缓存模块以及本地时钟，该记录模块用于解析以及记录接收反馈数据包和发送业务数据包的时间；命令缓存模块用于缓冲FPGA与DSP间主站下发的业务数据包；反馈缓存模块用于缓存主站接收的反馈数据包；控制模块用于控制数据包走向、解析命令数据包内的链路控制命令。另外，在主站的FPGA中还存在有处理模块，该处理模块用于处理反馈包中的链路信息和状态并控制主站数据包的发送顺序。

其中，网口E1连接网络变压器1，网络变压器1连接PHY1，网络变压器1连接至记录模块1，记录模块1的一端连接通过触发开关S3连接至反馈缓存模块，反馈缓存模块连接至DSP；记录模块1的另一端通过触发开关S1连接至命令缓存模块，命令缓存模块连接至DSP，记录模块1的还连接至时间计数器。网口2与网口1的连接关系对称（具体如图3所示）。

通过上述的连接关系，网口以及主站与从站之间的网线形成网络的物理层，FPGA完成数据的传输和链路控制，实现网络的数据链路层，DSP完成用户数据的计算、系统命令的下发、反馈数据的分析，实现网络的应用层。

主站在正常工作时包括了两种数据包的处理模式：一种是发送模式，另一种是接收模式。在发送模式时，主站的处理模块指示控制模块中的触发开关S1或者S2接通，此时主站将命令缓存模块中缓存的命令数据包通过网口E1或者网口E2发送至从站，此时记录模块1将记录发送命令数据包的时间；当为接收模式时，控制模块中的触发开关S3或者S4接通，此时反馈缓存模块将接收从网口E2发来的反馈数据包，并缓存该反馈数据包，此时记录模块2将记录接收到反馈数据包的时间。

图4为本发明实施例中从站的结构示意图，在从站中包括DSP、FPGA、PHY_1和PHY_2、网络变压器、网口E1、网口E2，这里的DSP和FPGA统称为主站处理器，其中，PHY、网络变压器、网口以及主站与从站之间的网线过程网络的物理层，FPGA完成数据的传输和链路控制，实现网络的数据链路层，DSP完成用户数据的计算、系统命令的下发、反馈数据的分析，实现网络的应用层。

其中，FPGA中包含：记录模块、控制模块、命令缓存模块、反馈缓存模块以及本地时钟，该记录模块用于解析以及记录接收和发送数据包的时间；命令缓存模块用于缓冲FPGA与DSP间从站接收的数据包；反馈缓存模块用于缓存从站上传的反馈数据包；控制模块用于控制数据流走向、解析命令数据包内的链路控制命令。

其中，网口E1连接网络变压器1，网络变压器1连接PHY1，网络变压器1连接至记录模块1，记录模块1的一端连接通过触发开关S3以及连接至反馈缓存模块，并通过触发开关S5连接至命令缓存模块，反馈缓存模块以及命令缓存模块分别连接至DSP；记录模块1的另一端通过触发开关S1连接至命令缓存模块，并且通过S5连接至反馈缓存模块；记录模块1的一端还连接至时间计数器。网口2与网口1的连接关系对称。

通过上述连接关系，网口以及主站与从站之间的网线形成网络的物理层，FPGA完成数据的传输和链路控制，实现网络的数据链路层，DSP完成用户数据的计算、系统命令的下发、反馈数据的分析，实现网络的应用层。

主站与从站之间通过网口E1、网口E2以及标准网线连接成如图4所示的环形网络拓扑结构，主站与从站之间通过标准网线完成连接之后，则系统进行如下阶段：

1）、初始化阶段

系统上电，主站与从站都进入到等待状态，此时系统将监测主站中用于记录时间戳的时间记录模块是否准备好，并且还将监测用于生成业务数据包的DSP是否准备好从站的配置数据，若都准备好，则系统进入到“计算ID阶段”。

2）、计算ID阶段

以图5说明，主站通过端口E1向第一个从站下发计算ID数据包，在该计算ID数据包中携带了初始ID以及从站配置信息，在第一个从站接收到主站发送的计算ID数据包时，主站将解析出计算ID数据包中的初始ID，并对初始ID做对应调整，比如说在初始ID上加1，从而第一个从站将处理后得到的ID作为自身的ID，然后第一个从站将自身的ID反馈至主站。同时第一个从站会将携带有自身ID的计算ID数据包转发至第二个从站，第二从站在接收到计算ID数据包时，会将计算ID数据包中的ID加1，并将得到的ID作为自身的ID，然后第二个从站将得到的ID反馈至主站。后续的所有从站都与第一个从站或者第二个从站的处理方式相同，直至链路的最后的一个从站。

比如说：计算ID数据包中的初始ID为0，从站1接收到计算ID数据包时，从站1将在初始ID上加1得到自身的ID为1，从站1将向从站2转发携带ID为1计算ID数据包，从站2在从站1的ID上加1得到自身的ID，即:ID为2，当然从站3得到的ID就为3，最后该计算ID数据包将返回至端口E2，这时主站将获取计算ID数据包中的ID为N，该ID说明了该系统中包含了N个从站，这样计算ID阶段完成，此时将进入到数据传输阶段。

3）、故障检测阶段

在本发明实施例中为了提升系统的通讯效率，因此系统中的从站被划分为两条通讯链路，该分界点可以选择从站的中间点位置，即N/2作为分界点（如图5所示），主站E0中的DSP生成发送至从站1至从站N/2的业务数据包时，命令缓存模块将首先缓存业务数据包，然后FPGA控制触发开关S1开启，最后通过网口E1下发从站1至从站N/2发送业务数据包；同样的方式主站将通过网口E2向从站（N+1）/2至从站N发送业务数据包。这样整个系统会形成两条独立的链路，而这两条链路分别使用主站的网口号作为这个两条链路的链路编号，即：链路E1和链路E2。在本发明实施例中分割点除了在从站的中间点位置之外，还可以将其他位置作为分割点，比如说从站3或者从站4或者从站N-1等从站，另外，从站N/2与从站（N+1）/2之间处于虚段的状态，也就是从站N/2与从站（N+1）/2之间通过网线连接但不存在数据通讯。

在主站下发业务数据包之后，主站将检测是否接收到从站返回的反馈数据包，若是存在未发送反馈数据包的从站时，主站将获取所有未发送反馈数据包的从站，在所有未发送反馈数据包的从站中确定与主站的网口传输距离最短的从站为断网从站，通过与断网从站传输距离最短的网口向断网从站与网口之间的从站发送业务数据包，通过另一网口向断网从站以及断网从站与另一网口之间的从站发送业务数据包。

具体来讲，图5中主站通过网口E1向从站1～从站N/2发送业务数据包，通过网口E2向从站（N+1）/2～从站N发送业务数据包。若是主站的某一时刻未检测到从站3～从站N/2发送的反馈数据包时，此时主站将获取所有未发送反馈数据包的所用从站，即：3～N/2，然后主站将确定出与主站的网口传输距离最短的从站，很明显从站3与网口E1的传输距离最短，此时主站将从站3确定为断网从站。

进一步，在本发明实施例中为了避免环境温度变化或者是电磁干扰等因素造成从站短暂断网的问题，因此该从站连续M个通讯周期都未返回反馈数据包，则确定该从站为断网从站，此处的M可以取1、2、3、4等正整数，比如说检测连续3次未接收到从站3反馈的数据包，则确定从站3为断网从站。

在确定从站3为断网从站之后，主站将改变从网口E1以及网口E2发送业务数据包的序列，即：主站将通过网口E1向从站1～从站3发送业务数据包，同时通过网口E2向从站3～从站N发送业务数据包（如图6所示）。

另外，该故障检测阶段还可以应用到图7所示星形网络拓扑结构中，在该星形网络拓扑结构中主站与M个从站形成一条链路，即：E2链路，该E2链路的末端为冗余从站，主站通过网口E2向E2链路中的M个从站发送业务数据包；主站的通过网口E3与N个从站形成E3链路，该E3链路中的末端为冗余从站，主站通过网口E3向E3链路中的N个从站发送业务数据包；当然还包括E4链路，主站通过网口E4向E4链路中的P个从站发送业务数据包，链路中的相邻冗余从站之间通过网线连接，但是不存在数据通讯。

若是E3链路中的从站2为断网从站时，则主站将对E2以及E3链路形成的环形链路重新进行ID计算，然后网口E3向E3链路中的从站1发送业务数据包，同时主站通过网口E2向E2链路中的从站1至从站M+N-1发送业务数据包（如图8所示），这样就可以避免E3链路因为从站2的故障导致链路中的后续从站失效的问题，从而有效的避开了故障从站，提升了系统的稳定以及通讯效率。

在完成故障检测阶段之后，该系统将进入到同步阶段。

3）、同步阶段

进入到该阶段时，主站将通过网口E1连续的将每个从站的业务数据包都下发，具体来讲，主站将首先发送从站N的业务数据包，发送从站N-1的业务数据包，发送从站N-2的业务数据包，最后发送从站1的业务数据包，在本发明实施例中主站是连续的发送所有从站的业务数据包，具体如图9所示，在图9中，一个通讯周期被划分为2N+1个时间片，主站会在每个时间片上发送一个从站的业务数据包，因此主站在时间片0～N-1过程中连续的将所有从站的业务数据包下发。

在主站下发业务数据包的过程中，从站在接收到主站的业务数据包时，将获取业务数据包中的从站ID，若是该从站ID与自身存储的从站ID不匹配时，则从站将直接转发该业务数据包，若斯从站ID与自身存储的从站ID匹配时，则从站接收该业务数据包，比如说从站1接收的业务数据包中的从站ID为N，此时从站1将直接转发该业务数据包（具体如图9所示），当然系统中的每个从站对业务数据包的处理方式都与从站1相同。

在本发明实施例中在主站下发的业务数据包中携带了同步信息，具体来讲，主站在下发业务数据包时，将记录发送所述业务数据包的发送时刻T_{Z_tran}，在接收从站返回的携带时间戳的反馈数据包时，记录接收反馈数据包的接收时刻T_{Z_rev}，将发送时刻与接收时刻之和与所述反馈数据包中的时间戳T_m之间的差值的一半作为本次通讯周期的时间偏差值T_s，具体如公式（1）所示：

T_s＝[(T_{Z_tran}+T_{Z_rev})-T_m]/2 （1）

此处时间偏差值T_s即为同步信息。

在得到同步信息之后，主站将在下发的业务数据包中确定出用于携带数据信息的数据段，然后将同步信息写入到数据段中（如图10所示）。

在主站下发携带同步信息的业务数据包时，若从站接收到的业务数据包中的从站ID与自身存储的从站ID匹配时，则从站将接收该业务数据包，并记录接收该业务数据包的接收时刻T_{C_rev}，同时从站将确定发送反馈数据包的发送时刻T_{C_res}，然后从站将获取主站下发的业务数据包中的时间偏差值T_s，然后根据该时间偏差值、接收时刻T_{C_rev}、发送时刻T_{C_res}得到需要向主站反馈的时间戳T_m，其具体可以通过公式（2）得到：

T_m＝(T_{C_rev}+T_s)+(T_{C_res}+T_s) （2）

进一步，为了防止主站与从站之间的同步抖动，从站还可以在获取到业务数据包中携带的时间偏差值之后，调取预存的N个时间偏差值，这里N为1、2、3、4等正整数，然后得到本次时间偏差值与调取的N个时间偏差值的平均值，该平均值即为平均偏差值T_N，此时时间戳T_m可以通过公式（3）得到：

T_m＝(T_{C_rev}+T_N)+(T_{C_res}+T_N) （3）

在得到时间戳T_m之后，从站将按照发送时刻T_{C_res}将携带时间戳T_m的反馈数据包返回至主站。

后续的每个通讯周期的同步过程都与上述的过程完全相同，在此就不再赘述。

因此在本发明实施例中，主站与从站之间的同步过程不再需要发送特定的同步帧，这样不仅节约了网络带宽，并避免了从站与主站之间的同步过程占用网络而使得正常业务数据包无法传输的问题，提升了系统的通讯效率。

在完成同步阶段之后，该系统将进入到数据传输阶段。

4）、数据传输阶段

在故障检测阶段中已经决定了通过网口E1发送哪些从站业务数据包，即：向E1链路中的从站发送业务数据包，以及通过网口E2哪些从站的发送业务数据包，即：向E2链路中的从站发送业务数据包，因此主站通过网口E1向E1链路中的从站发送业务数据包，同时通过网口E2向E2链路中的从站发送业务数据包。

当然，在每个通讯周期内，主站与从站之间传输业务数据包中，主站将根据从站的反馈数据包来进行与从站之间的同步阶段，同时主站还将根据从站反馈的业务数据包来进行故障检测。也就是说每个通讯周期都将同时进行同步阶段以及故障检测阶段，这样整个系统通讯效率以及稳定性都将得到较大的提高，这里需要说明的是主站与从站之间的一个正常的通讯周期为：主站下发每个从站的业务数据包到主站接收到所有从站的反馈数据包之间时间作为一个标准通讯周期，也就是说这个通讯周期一般是一个较为固定的通讯周期。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备（系统）、和计算机程序产品的流程图和／或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和／或方框图中的每一流程和／或方框、以及流程图和／或方框图中的流程和／或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims

1.一种工业以太网系统，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述主站处理器，用于生成业务数据包，在业务数据包中确定出用于携带数据信息的数据段，并将所述同步信息写入所述数据段中。

3.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述主站中处理器，具体用于获取发送所述业务数据包的发送时刻，在接收所述从站返回的携带时间戳的反馈数据包时，记录接收所述反馈数据包的接收时刻，将所述发送时刻与所述接收时刻之和与所述反馈数据包中的时间戳之间的差值的一半作为本次通讯周期的时间偏差值，将所述时间偏差值作为所述同步信息。

4.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述从站处理器，用于接收主站发送的携带上一次通讯周期得到的时间计数器的偏差值的业务数据包，根据所述偏差值，获取与主站之间的时间戳，生成携带时间戳的反馈数据包。

5.如权利要求4所述的系统，其特征在于，所述从站处理器，还用于将本次通讯周期得到的偏差值与保存的之前通讯周期获得N个偏差值之间的算数平均值作为平均偏差值，确定接收所述业务数据包时记录的接收时刻，以及向所述主站发送反馈数据包的反馈时刻，将所述接收时刻与平均偏差值之和以及反馈时刻与平均偏差值之和的和确定为所述时间戳，N为大于等于1的整数。

6.如权利要求5所述的系统，其特征在于，所述从站处理器，还用于根据所述平均偏差值调整时间计数器，使得与主站的时间计数器的时间同步。

7.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述主站处理器，还用于获取所有未发送反馈数据包的从站，在所有未发送反馈数据包的从站中确定与主站的网口传输距离最短的从站为断网从站，通过与所述断网从站传输距离最短的网口向所述断网从站与所述网口之间的从站发送业务数据包，通过另一网口向断网从站以及断网从站与所述另一网口之间的从站发送业务数据包。

8.如权利要求7所述的系统，其特征在于，所述主站处理器，还用于获取所有未发送反馈数据包的从站的从站标识，并根据从站标识确定出与主站的端口传输距离最短的从站，若是在连续3次未接收到所述从站的反馈数据包时，则确定所述从站为断网从站。

9.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述主站处理器，还用于在所述依次连接的多个从站中确定出处于中间位置的中心从站，通过一个网口向所述网口与所述中心从站之间的从站发送携带检测信息的业务数据包，通过另一网口向所述中心从站以及所述另一网口与所述中心从站之间的从站发送携带检测信息的业务数据包。