CN106130859A - 一种工业互联网现场层宽带总线配置管理实现方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种工业互联网现场层宽带总线配置管理实现方法，包括：适用于两线制数据传输网络，且所述两线制数据传输网络中的总线控制器与各总线终端进行时钟同步，以及由总线控制器为各总线终端及自身分配时间片，从而总线控制器在需要为各总线终端发送配置信息时，获取配置信息并确定配置信息对应的总线终端，总线控制器在自身占用的时间片内将配置信息发送至所述总线终端，使得总线终端根据配置信息执行相应配置操作。该方法通过时间片来发送配置信息，是将配置信息作为实时信息来发送的，避免了现有技术中采用碰撞检测方式进行配置信息传输时易导致发送失败的问题，保证配置信息可以实时发送至各总线终端，提高了工业互联网现场的制造效率。

Description

一种工业互联网现场层宽带总线配置管理实现方法
技术领域
本发明涉及工业互联网总线技术领域，尤其涉及一种工业互联网现场层宽带总线配置管理实现方法。
背景技术
随着互联网技术的发展，各类总线被广泛的应用于工业现场自动化中，实现对工业现场的实时监控，根据工业互联网自动化现场加工环境的变化，有对控制系统中被控设备进行增加或调整的需求，进而需要对增加与调整的设备进行必要的参数配置，该配置过程的实时性直接影响着工业互联网现场的制造效率。
在现有技术中，由于现有以太网采用CSMA/CD(Carrier Sense Multiple Accesswith Collision Detection，载波监听多点介入/碰撞检测))碰撞检测方式进行数据的传输，并且在网络负荷较重(大于40％)时，网络的确定性不能满足工业控制的实时要求，因此现有技术中采用以太网技术中的CSMA/CD碰撞检测方式进行配置参数的传输时，导致配置参数的实时性较差，非常影响工业互联网现场的制造效率。
综上所述，工业互联网现场中亟需一种可以实现对配置参数进行实时传输的技术。
发明内容
本发明提供一种工业互联网现场层宽带总线配置管理实现方法，用以解决现有技术中存在的工业互联网现场中亟需一种可以实现对配置参数进行实时传输的技术的问题。
本发明实施例提供一种工业互联网现场层宽带总线配置管理实现方法，适用于两线制数据传输网络，所述两线制数据传输网络中的总线控制器与各总线终端进行时钟同步，且所述总线控制器为各总线终端及自身分配时间片；所述方法包括：
所述总线控制器获取配置信息，并确定所述配置信息对应的总线终端；
所述总线控制器在自身占用的时间片内将所述配置信息发送至所述总线终端，以使所述总线终端根据所述配置信息执行相应配置操作。
可选地，所述两线制数据传输网络中还包括总线配置与监控单元，所述总线配置与监控单元与所述总线控制器连接；
所述总线控制器获取配置信息之前，还包括：
所述总线配置与监控单元接收用户输入的配置信息，并将所述配置信息发送至所述总线控制器，以使所述总线控制器将所述配置信息存储。
可选地，所述总线控制器确定所述配置信息对应的总线终端，包括：
所述总线控制器根据预置的配置信息与类型标识的对应关系，确定所述配置信息对应的类型标识，所述类型标识用于表示总线终端的设备类型；
所述总线控制器将确定的类型标识对应的总线终端，作为所述配置信息对应的总线终端。
可选地，所述总线控制器在自身占用的时间片内将所述配置信息发送至所述总线终端，包括：
所述总线控制器从预置的三维对应关系中查询与确定的类型标识对应的IP地址和MAC地址；
所述总线控制器生成以查找到的MAC地址为目的MAC地址、以查找到的IP地址为目的IP地址，且携带所述配置信息的报文，并在自身占用的时间片内将所述报文发送至所述总线终端。
可选地，所述总线控制器根据以下方法生成所述三维对应关系：
所述总线控制器接收总线终端发送的IP地址获取请求；所述IP地址获取请求中包括所述总线终端的MAC地址以及类型标识；
所述总线控制器为所述总线终端分配IP地址，并生成所述类型标识、所述MAC地址以及分配的所述IP地址之间的三维对应关系。
可选地，所述总线控制器接收总线终端发送的IP地址获取请求，具体包括：
所述总线控制器接收总线终端根据动态主机配置协议发送的IP地址获取请求；
所述总线控制器所述为总线终端分配IP地址，具体包括：
所述总线控制器根据动态主机配置协议，为所述总线终端分配IP地址。
可选地，所述总线控制器在自身占用的时间片内将所述配置信息发送至所述总线终端，包括：
所述总线控制器在自身占用的时间片内采用基于时间触发以太网技术或TDMA技术将所述配置信息发送至所述总线终端。
可选地，所述总线控制器获取配置信息之前，还包括：
所述总线控制器为自身和各总线终端分配时间片。
可选地，所述时钟同步采用下列时钟同步协议中的任一种：PTP时钟同步协议、NTP时钟同步协议、SNTP时钟同步协议。
可选地，所述两线制数据传输网络中的各总线终端为下列部分或全部：
压力传感器、温度传感器、流感传感器。
本发明实施例提供的方法，适用于两线制数据传输网络，且所述两线制数据传输网络中的总线控制器与各总线终端进行时钟同步，以及由总线控制器为各总线终端及自身分配时间片，从而总线控制器在需要为各总线终端发送配置信息时，首先获取配置信息并确定配置信息对应的总线终端，然后总线控制器在自身占用的时间片内将所述配置信息发送至所述总线终端，使得所述总线终端根据所述配置信息执行相应配置操作。该方法实现了通过时间片来发送配置信息，因此是将配置信息作为实时信息来发送的，避免了现有技术中采用CSMA/CD碰撞检测方式进行配置信息传输时易导致发送失败的问题，因而可以保证配置信息可以实时发送至各总线终端，提高了工业互联网现场的制造效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简要介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1(a)为本发明实施例所适用的两线制数据传输网络架构示意图一；
图1(b)为本发明实施例所适用的两线制数据传输网络架构示意图二；
图1(c)为本发明实施例所适用的两线制数据传输网络架构示意图三；
图2为本发明实施例提供的工业互联网现场层宽带总线配置管理实现方法流程图；
图3为本发明实施例提供的工业互联网现场层宽带总线配置管理实现方法详细流程图；
图4为本发明实施例提供的工业互联网现场层宽带总线配置管理实现系统示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1(a)所示，为本发明实施例所适用的两线制数据传输网络架构示意图一，其中包含总线控制器101、至少一个总线终端102，所述总线控制器101和各总线终端102通过两线制数据传输网络连接，所述两线制数据传输网络中的总线控制器101与各总线终端102通过时钟同步，且所述总线控制器101为各总线终端102及自身分配时间片。
其中，时钟同步协议可以采用PTP(picture transfer protocol，图片传输协议)、NTP(Network Time Protocol，网络时间协议)、SNTP(Simple Network Time protocol，简单网络时间协议)等多种时钟同步协议，建立基准时钟，同步过程采用总线控制器与各总线终端分别同步的方式，设定同步时间间隔，进行周期性同步控制；总线控制器101在基准时钟的基础上扫描总线终端，随时更新总线终端数量，根据总线上最大终端数目更新总线时间片的。
下面结合说明书附图对本发明实施例作进一步详细描述。
如图2所示，本发明实施例提供的工业互联网现场层宽带总线配置管理实现方法，适用的系统架构如图1(a)所示，所述方法包括：
步骤201、总线控制器获取配置信息，并确定所述配置信息对应的总线终端；
步骤202、总线控制器在自身占用的时间片内将所述配置信息发送至所述总线终端，以使所述总线终端根据所述配置信息执行相应配置操作。
可选地，在步骤201之前，所述总线控制器为自身和各总线终端分配时间片。从而总线控制器和各总线终端需要发送实时数据时，只能在自身的时间片到达时才可以发送，在本发明实施例中，配置信息是作为实时数据进行发送的，因此总线控制器需要发送配置信息时，也只能在自身时间片内进行发送。
上述步骤201中，总线控制器获取的配置信息可以是预先存储的，且可选地，所述两线制数据传输网络中还包括总线配置与监控单元，所述总线配置与监控单元与所述总线控制器连接；所述总线控制器获取配置信息之前，所述总线配置与监控单元接收用户输入的配置信息，并将所述配置信息发送至所述总线控制器，以使所述总线控制器将所述配置信息存储。
具体地，参照图1(b)所示，为本发明实施例所适用的两线制数据传输网络架构示意图二，其中还包含有总线配置与监控单元103，总线配置与监控单元103用于接收用户的输入的配置信息，然后传递给总线控制器101，由总线控制器将用户输入的配置信息存储下来，然后在上述步骤201中，可以实现总线控制器101获取到预先存储的配置信息，且在获取到配置信息之后，确定所述配置信息对应的总线终端，可选地，所述总线控制器确定所述配置信息对应的总线终端，包括：所述总线控制器根据预置的配置信息与类型标识的对应关系，确定所述配置信息对应的类型标识，所述类型标识用于表示总线终端的设备类型；所述总线控制器将确定的类型标识对应的总线终端，作为所述配置信息对应的总线终端。
此外，所述总线配置与监控单元103还可以用于通过总线控制器101对总线系统中各部分参数统一配置和运行状态实时监控；总线配置与监控单元103与总线控制器101的通信可以采用现有数据格式，例如RS485总线等，如具有大量的配置数据传输，本发明采用正交频分复用技术和基带传输方式传输，主要用于将针对所述两线制数据传输网络上的至少一个总线终端102的配置信息或监控指令发送给总线控制器101，以使所述总线控制器101将配置信息发送给对应的总线终端102；以及，接收总线控制器101发送的所述两线制数据传输网络上的至少一个总线终端102生成的运行状态信息。
在实际应用中，可选地，如图1(c)所示，为本发明实施例所适用的两线制数据传输网络架构示意图三，还包含有应用层监控装置104，其与总线控制器101连接，用于对所述总线控制器101、各总线终端102进行数据采集和实时控制。
其中，在一个实施例中，可选地，所述两线制数据传输网络中的各总线终端为下列部分或全部：压力传感器、温度传感器、流感传感器。具体地，只要是工业过程控制中可以用来进行配置的终端均适用于本发明实施例。
其中，在一个实施例中，预置的配置信息与类型标识的对应关系可以如表1所示，当然，表1仅用来说明本发明实施例，并不用于限定本发明实施例。
表1
配置信息 类型标识 说明
***** 1-1 压力传感器1
***** 1-2 压力传感器2
***** 2 温度传感器
当然，具体实施时，配置信息中可以携带类型标识，那么配置信息与类型标识的对应关系，包含在配置信息中，也适用于本发明实施例。
上述步骤202中，总线控制器在自身占用的时间片内将所述配置信息发送至对应的总线终端，以使所述总线终端根据所述配置信息执行相应配置操作。可选地，所述总线控制器在自身占用的时间片内采用基于时间触发以太网技术或TDMA(time divisionmultiple access，时分多址)技术将所述配置信息发送至所述总线终端。可选地，所述总线控制器在自身占用的时间片内将所述配置信息发送至所述总线终端，具体包括以下步骤：
步骤A：所述总线控制器从预置的三维对应关系中查询与确定的类型标识对应的IP(Internet Protocol，网络之间互连的协议)地址和MAC(Media Access Control，介质访问控制)地址；
步骤B：总线控制器生成以查找到的MAC地址为目的MAC地址、以查找到的IP地址为目的IP地址，且携带所述配置信息的报文，并在自身占用的时间片内将所述报文发送至所述总线终端。
其中，三维对应关系指类型标识、MAC地址以及IP地址三者之间的三维对应关系。
这样，本发明实施例中，可以根据配置信息以及三维对应关系，确定配置信息应该发送给哪个总线终端，这样，实现基于IP地址来标识总线终端。
为便于理解，下面对本发明实施例做进一步说明，具体包括以下内容：
其中，在一个实施例中三维对应关系，可以是手动建立的，例如手动为每个总线终端配置IP地址后，建立三维对应关系。
其中，在一个实施例中，为了相对于手动分配IP地址，能够提高分配IP地址的效率，并实现自动建立三维对应关系，本发明实施例中，可选地，可以根据以下方法生成所述三维对应关系，包括步骤A1-步骤A2：
步骤A1：总线控制器接收总线终端发送的IP地址获取请求；所述IP地址获取请求中包括所述总线终端的MAC地址以及类型标识。
其中，在一个实施例中，步骤A1中，所述总线控制器接收总线终端发送的IP地址获取请求，具体包括：所述总线控制器接收总线终端根据动态主机配置协议发送的IP地址获取请求；
步骤A2：总线控制器为所述总线终端分配IP地址，并生成所述类型标识、所述MAC地址以及分配的所述IP地址之间的三维对应关系。
其中，在一个实施例中，步骤A2中所述总线控制器所述为所述总线终端分配IP地址，具体包括：所述总线控制器根据动态主机配置协议，为所述总线终端分配IP地址。
本发明实施例提供的方法，适用于两线制数据传输网络，且所述两线制数据传输网络中的总线控制器与各总线终端进行时钟同步，以及由总线控制器为各总线终端及自身分配时间片，从而总线控制器在需要为各总线终端发送配置信息时，首先获取配置信息并确定配置信息对应的总线终端，然后总线控制器在自身占用的时间片内将所述配置信息发送至所述总线终端，使得所述总线终端根据所述配置信息执行相应配置操作。该方法实现了通过时间片来发送配置信息，因此是将配置信息作为实时信息来发送的，避免了现有技术中采用CSMA/CD碰撞检测方式进行配置信息传输时易导致发送失败的问题，因而可以保证配置信息可以实时发送至各总线终端，提高了工业互联网现场的制造效率。
下面对本发明实施例提供的工业互联网现场层宽带总线配置管理实现方法做详细描述，如图3所示，包括：
步骤301、总线控制器为自身和各总线终端分配时间片；
步骤302、总线配置与监控单元接收用户输入的配置信息，并将所述配置信息发送至所述总线控制器，以使所述总线控制器将所述配置信息存储；
步骤303、总线控制器获取配置信息；
步骤304、总线控制器根据预置的配置信息与类型标识的对应关系，确定配置信息对应的类型标识，并将确定的类型标识对应的总线终端，作为所述配置信息对应的总线终端；
步骤305、总线控制器从预置的三维对应关系中查询与确定的类型标识对应的IP地址和MAC地址，生成以查找到的MAC地址为目的MAC地址、以查找到的IP地址为目的IP地址，且携带所述配置信息的报文；
步骤306、总线控制器在自身占用的时间片内将所述报文发送至所述总线终端。
本发明实施例提供的方法，适用于两线制数据传输网络，且所述两线制数据传输网络中的总线控制器与各总线终端进行时钟同步，以及由总线控制器为各总线终端及自身分配时间片，从而总线控制器在需要为各总线终端发送配置信息时，首先获取配置信息并确定配置信息对应的总线终端，然后总线控制器在自身占用的时间片内将所述配置信息发送至所述总线终端，使得所述总线终端根据所述配置信息执行相应配置操作。该方法实现了通过时间片来发送配置信息，因此是将配置信息作为实时信息来发送的，避免了现有技术中采用CSMA/CD碰撞检测方式进行配置信息传输时易导致发送失败的问题，因而可以保证配置信息可以实时发送至各总线终端，提高了工业互联网现场的制造效率。
基于相同的技术构思，如图4所示，本发明实施例还提供一种工业互联网现场层宽带总线配置管理实现系统，适用于两线制数据传输网络，所述两线制数据传输网络中的总线控制器401与各总线终端402进行时钟同步，且所述总线控制器401为各总线终端402及自身分配时间片；包括：
所述总线控制器401获取配置信息，并确定所述配置信息对应的总线终端402；
所述总线控制器401在自身占用的时间片内将所述配置信息发送至所述总线终端402，以使所述总线终端402根据所述配置信息执行相应配置操作。
可选地，所述两线制数据传输网络中还包括总线配置与监控单元403，所述总线配置与监控单元403与所述总线控制器401连接，用于接收用户输入的配置信息，并将所述配置信息发送至所述总线控制器401，以使所述总线控制器401将所述配置信息存储。
可选地，所述总线控制器401具体用于：根据预置的配置信息与类型标识的对应关系，确定所述配置信息对应的类型标识，所述类型标识用于表示总线终端402的设备类型；将确定的类型标识对应的总线终端402，作为所述配置信息对应的总线终端402。
可选地，所述总线控制器401具体用于：从预置的三维对应关系中查询与确定的类型标识对应的IP地址和MAC地址；生成以查找到的MAC地址为目的MAC地址、以查找到的IP地址为目的IP地址，且携带所述配置信息的报文，并在自身占用的时间片内将所述报文发送至所述总线终端402。
可选地，所述总线控制器401还用于根据以下方法生成所述三维对应关系：
接收总线终端402发送的IP地址获取请求；所述IP地址获取请求中包括所述总线终端402的MAC地址以及类型标识；
为所述总线终端402分配IP地址，并生成所述类型标识、所述MAC地址以及分配的所述IP地址之间的三维对应关系。
可选地，所述总线控制器401具体用于：接收总线终端402根据动态主机配置协议发送的IP地址获取请求；根据动态主机配置协议，为所述总线终端402分配IP地址。
可选地，所述总线控制器401具体用于；在自身占用的时间片内采用基于时间触发以太网技术或TDMA技术将所述配置信息发送至所述总线终端402。
可选地，所述总线控制器401具体用于：在获取配置信息之前，为自身和各总线终端402分配时间片。
可选地，所述时钟同步采用下列时钟同步协议中的任一种：PTP时钟同步协议、NTP时钟同步协议、SNTP时钟同步协议。
可选地，所述两线制数据传输网络中的各总线终端402为下列部分或全部：压力传感器、温度传感器、流感传感器。
本发明实施例提供的系统，适用于两线制数据传输网络，且所述两线制数据传输网络中的总线控制器与各总线终端进行时钟同步，以及由总线控制器为各总线终端及自身分配时间片，从而总线控制器在需要为各总线终端发送配置信息时，首先获取配置信息并确定配置信息对应的总线终端，然后总线控制器在自身占用的时间片内将所述配置信息发送至所述总线终端，使得所述总线终端根据所述配置信息执行相应配置操作。该系统实现了通过时间片来发送配置信息，因此是将配置信息作为实时信息来发送的，避免了现有技术中采用CSMA/CD碰撞检测方式进行配置信息传输时易导致发送失败的问题，因而可以保证配置信息可以实时发送至各总线终端，提高了工业互联网现场的制造效率。
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，则可对这些实施例做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 (10)

1.一种工业互联网现场层宽带总线配置管理实现方法，其特征在于，适用于两线制数据传输网络，所述两线制数据传输网络中的总线控制器与各总线终端进行时钟同步，且所述总线控制器为各总线终端及自身分配时间片；所述方法包括：
所述总线控制器获取配置信息，并确定所述配置信息对应的总线终端；
所述总线控制器在自身占用的时间片内将所述配置信息发送至所述总线终端，以使所述总线终端根据所述配置信息执行相应配置操作。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述两线制数据传输网络中还包括总线配置与监控单元，所述总线配置与监控单元与所述总线控制器连接；
所述总线控制器获取配置信息之前，还包括：
所述总线配置与监控单元接收用户输入的配置信息，并将所述配置信息发送至所述总线控制器，以使所述总线控制器将所述配置信息存储。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述总线控制器确定所述配置信息对应的总线终端，包括：
所述总线控制器根据预置的配置信息与类型标识的对应关系，确定所述配置信息对应的类型标识，所述类型标识用于表示总线终端的设备类型；
所述总线控制器将确定的类型标识对应的总线终端，作为所述配置信息对应的总线终端。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述总线控制器在自身占用的时间片内将所述配置信息发送至所述总线终端，包括：
所述总线控制器从预置的三维对应关系中查询与确定的类型标识对应的IP地址和MAC地址；
所述总线控制器生成以查找到的MAC地址为目的MAC地址、以查找到的IP地址为目的IP地址，且携带所述配置信息的报文，并在自身占用的时间片内将所述报文发送至所述总线终端。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述总线控制器根据以下方法生成所述三维对应关系：
所述总线控制器接收总线终端发送的IP地址获取请求；所述IP地址获取请求中包括所述总线终端的MAC地址以及类型标识；
所述总线控制器为所述总线终端分配IP地址，并生成所述类型标识、所述MAC地址以及分配的所述IP地址之间的三维对应关系。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述总线控制器接收总线终端发送的IP地址获取请求，具体包括：
所述总线控制器接收总线终端根据动态主机配置协议发送的IP地址获取请求；
所述总线控制器为所述总线终端分配IP地址，具体包括：
所述总线控制器根据动态主机配置协议，为所述总线终端分配IP地址。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述总线控制器在自身占用的时间片内将所述配置信息发送至所述总线终端，包括：
所述总线控制器在自身占用的时间片内采用基于时间触发以太网技术或TDMA技术将所述配置信息发送至所述总线终端。
8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述总线控制器获取配置信息之前，还包括：
所述总线控制器为自身和各总线终端分配时间片。
9.如权利要求1-8中任一项所述的方法，其特征在于，所述时钟同步采用下列时钟同步协议中的任一种：
PTP时钟同步协议、NTP时钟同步协议、SNTP时钟同步协议。
10.如权利要求1-8中任一项所述的方法，其特征在于，所述两线制数据传输网络中的各总线终端为下列部分或全部：
压力传感器、温度传感器、流感传感器。
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