CN108306804A - 一种Ethercat主站控制器及其通信方法和系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种Ethercat主站控制器及其通信方法和系统。主站Ethercat控制器包括：网卡和主控芯片；其中，网卡与主控芯片连接；网卡，用于接收Ethercat从站设备返回的Ethercat报文，将Ethercat报文发送至主控芯片；或者，接收远程服务器发送的源TCP/IP报文，将源TCP/IP报文发送至主控芯片；主控芯片，用于当确定需要将Ethercat报文中的从站数据上传至远程服务器时，将Ethercat报文转换为目标TCP/IP报文，将目标TCP/IP报文发送至远程服务器；或者，当源TCP/IP报文包含控制Ethercat从站设备的指令时，将相应指令转换为目标Ethercat报文，将目标Ethercat报文发送至Ethercat从站设备。

Description

一种Ethercat主站控制器及其通信方法和系统
技术领域
本发明实施例涉及工业控制领域，尤其涉及一种以太网控制自动化技术Ethercat主站控制器及其通信方法和系统。
背景技术
在工业控制的发展过程中，工业控制系统向智能化、网络化和分散化发展，同时自动化系统和现场设备要求以多分支结构、双向传输和全数字式的通信控制网络相连、由于使用传统技术的现场总线自身的缺点，无法满足运动控制系统的性能要求。并且随着网络技术的迅速发展，当今的工业现场总线技术均逐渐过渡到实时工业以太网阶段。工业以太网总线已成为当前工业控制现场总线技术的一个重要发展方向。实时工业以太网相比传统的现场总线因其传输速度快、数据容量大、实时性和可靠性高等特点，在工业控制领域得到广泛的应用，其中，Ethercat(Ethernet for Control and Automation Technology，以太网控制自动化技术)是一种典型的实时工业以太网总线技术。
图1为现有技术中Ethercat通信系统的组成结构示意图。如图1所示，Ethercat通信系统可以包括：Ethercat主站控制器101和Ethercat从站设备102；其中，Ethercat主站控制器101与Ethercat从站设备102均遵循Ethercat协议进行通信。具体地，Ethercat主站控制器101可以通过向Ethercat从站设备102发送Ethercat报文实现对Ethercat从站设备102的控制。
然而在现有的工业控制系统方案中，实现极远距离(>100Km)，极多数量(>3万台)Ethercat主站控制器的统一数据采集，Ethercat主站控制器间协调动作和监控的工业控制系统较为匮乏。于此同时，既能实现远程数据采集和运动控制，同时又能满足单台Ethercat主站控制器对高速、实时、安全的数据采集和控制的需要的控制系统，则尚未出现。现有的Ethercat主站控制器可以满足对Ethercat从站设备的高速、实时、安全的数据采集和控制，但是在接收到Ethercat从站设备发送的Ethercat报文后只在本地控制器中处理，能够控制的Ethercat从站设备的数量有限，控制距离有限，更为重要的是，缺少Ethercat主站控制器之间协调动作的控制方案，通过设计支持TCP/IP协议的具备远程通信功能的Ethercat主站控制器，配合服务器集群对大量的Ethercat主站控制器进行协调的数据采集，执行运动控制和监控，不仅极大地简化了Ethercat主站控制器的结构，而且保证了全产业链级(>3万台Ethercat主站控制器及Ethercat从站设备)的统一控制。
发明内容
本发明提供一种Ethercat主站控制器及其通信方法和系统，Ethercat主站控制器具备远程通信功能，结构小巧，操作简便。
第一方面，本发明实施例提供了一种Ethercat主站控制器，所述Ethercat主站控制器包括：网卡和主控芯片；其中，所述网卡与所述主控芯片连接；
所述网卡，用于接收Ethercat从站设备返回的Ethercat报文，将所述Ethercat报文发送至所述主控芯片；或者，接收远程服务器发送的源TCP/IP报文，将所述源TCP/IP报文发送至所述主控芯片；
所述主控芯片，用于当确定需要将所述Ethercat报文中的从站数据上传至远程服务器时，将所述Ethercat报文转换为目标TCP/IP报文，将所述目标TCP/IP报文发送至所述远程服务器；或者，当所述源TCP/IP报文包含控制Ethercat从站设备的指令时，将相应指令转换为目标Ethercat报文，将所述目标Ethercat报文发送至所述Ethercat从站设备。
在上述实施例中，所述Ethercat主站控制器还包括：显示界面；其中，所述显示界面与所述主控芯片连接；
所述主控芯片，还用于将所述Ethercat报文和所述目标TCP/IP报文发送至所述显示界面；或者，还用于将所述源TCP/IP报文或者所述目标Ethercat报文发送至所述显示界面；
所述显示界面，用于将所述Ethercat报文和所述目标TCP/IP报文显示给用户；或者，还用于将所述源TCP/IP报文和所述目标Ethercat报文显示给所述用户。
在上述实施例中，所述显示界面，具体用于接收所述用户输入的认证信息，将所述认证信息发送至所述主控芯片；其中，所述认证信息包括：语音认证信息或者图片认证信息；
所述主控芯片，还用于将所述认证信息发送至所述远程服务器；接收所述远程服务器返回的对所述用户的身份认证结果。
在上述实施例中，所述显示界面，还用于接收所述用户输入的控制指令，将所述控制指令发送给所述主控芯片；
所述主控芯片，还用于根据所述控制指令对所述Ethercat从站设备进行控制。
在上述实施例中，所述Ethercat主站控制器还包括：语音处理单元；其中，所述语音处理单元与所述主控芯片连接；
所述语音处理单元，用于接收所述主控芯片发送的所述语音认证信息，在所述语音认证信息中获取第一身份信息，将所述第一身份信息发送至所述主控芯片；其中，所述第一身份信息包括：用户名和密码；
所述主控芯片，还用于将所述第一身份信息发送至所述远程服务器；接收所述远程服务器根据所述第一身份信息对所述用户的身份认证结果。
在上述实施例中，所述Ethercat主站控制器还包括：图像处理单元；其中，所述图像处理单元与所述主控芯片连接；
所述图像处理单元，用于接收所述主控芯片发送的所述图片认证信息，在所述图片认证信息中获取第二身份信息，将所述第二身份信息发送至所述主控芯片；其中，所述第二身份信息包括：人脸特征或者体态特征；
所述主控芯片，还用于将所述第二身份信息发送至所述远程服务器；接收所述远程服务器根据所述第二身份信息对所述用户的身份认证结果。
第二方面，本发明实施例还提供了一种基于Ethercat主站控制器的通信方法，所述方法包括：
Ethercat主站控制器接收Ethercat从站设备返回的Ethercat报文；或者，接收远程服务器发送的源TCP/IP报文；
当确定需要将所述Ethercat报文中的从站数据上传至远程服务器时，所述Ethercat主站控制器将所述Ethercat报文转换为目标TCP/IP报文，将所述目标TCP/IP报文发送至所述远程服务器；或者，当所述源TCP/IP报文包含控制Ethercat从站设备的指令时，所述Ethercat主站控制器将相应指令转换为目标Ethercat报文，将所述目标Ethercat报文发送至所述Ethercat从站设备。
在上述实施例中，所述方法还包括：
所述Ethercat主站控制器将所述Ethercat报文和所述目标TCP/IP报文显示给用户；或者，将所述源TCP/IP报文和所述目标Ethercat报文显示给所述用户。
在上述实施例中，所述方法还包括：
所述Ethercat主站控制器接收所述用户输入的认证信息；其中，所述认证信息包括：语音认证信息或者图片认证信息；
所述Ethercat主站控制器将所述认证信息发送至所述远程服务器；
所述Ethercat主站控制器接收所述远程服务器返回的对所述用户的身份认证结果。
第三方面，本发明实施例还提供了一种基于Ethercat主站控制器的通信系统，所述系统包括：多个远程服务器、多个Ethercat主站控制器和多个Ethercat从站设备；其中，各个远程服务器与其对应的Ethercat主站控制器连接；各个Ethercat主站控制器与其对应的Ethercat从站设备连接；
所述Ethercat主站控制器，用于接收所述Ethercat从站设备返回的Ethercat报文；或者，接收所述远程服务器发送的源TCP/IP报文；
当确定需要将所述Ethercat报文中的从站数据上传至远程服务器时，所述Ethercat主站控制器将所述Ethercat报文转换为目标TCP/IP报文，将所述目标TCP/IP报文发送至所述远程服务器；或者，当所述源TCP/IP报文包含控制Ethercat从站设备的指令时，所述Ethercat主站控制器将相应指令转换为目标Ethercat报文，将所述目标Ethercat报文发送至与所述Ethercat从站设备。
本发明实施例提出了一种Ethercat主站控制器及其通信方法和系统，Ethercat主站控制器可以包括：网卡和主控芯片；网卡接收Ethercat从站设备返回的Ethercat报文，将Ethercat报文发送至主控芯片；或者，接收远程服务器发送的源TCP/IP报文，将源TCP/IP报文发送至主控芯片；当确定需要将Ethercat报文中的从站数据上传至远程服务器时，主控芯片将Ethercat报文转换为目标TCP/IP报文，将目标TCP/IP报文发送至远程服务器；或者，当源TCP/IP报文包含控制Ethercat从站设备的指令时，将相应指令转换为目标Ethercat报文，将目标Ethercat报文发送至与Ethercat从站设备。而现有的Ethercat主站控制器不具备远程通信功能，Ethercat从站设备发送的全部Ethercat报文只能在本地处理。因此，和现有技术相比，本发明实施例提出的Ethercat主站控制器及其通信方法和系统，将现有的各个Ethercat主站控制器分别完成的很多任务剥离出来，包括负责执行用户身份验证，语音及图像分类识别等非实时可并发应用，这样不同的Ethercat主站控制器共享远程服务器的一套服务例程；同时远程服务器还负责对所有Ethercat主站控制器进行统一的执行运动控制和升级更新。
附图说明
图1为现有技术中Ethercat通信系统的组成结构示意图；
图2为本发明实施例中Ethercat主站控制器的第一组成结构示意图；
图3为本发明的具体实施例中基于Ethercat主站控制器的通信系统的第一组成结构示意图；
图4为本发明实施例中Ethercat主站控制器的第二组成结构示意图；
图5为本发明实施例中Ethercat主站控制器的第三组成结构示意图；
图6为本发明的具体实施例中基于Ethercat主站控制器的通信系统的第二组成结构示意图；
图7为本发明实施例中基于Ethercat主站控制器的通信方法的实现流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
图2为本发明实施例中Ethercat主站控制器的第一组成结构示意图。如图2所示，Ethercat主站控制器可以包括：网卡201和主控芯片202；其中，网卡201与主控芯片202连接；
网卡201，用于接收Ethercat从站设备返回的Ethercat报文，将Ethercat报文发送至主控芯片202；或者，接收远程服务器发送的源TCP/IP报文，将源TCP/IP报文发送至主控芯片202；
主控芯片202，用于当确定需要将Ethercat报文中的从站数据上传至远程服务器时，将Ethercat报文转换为目标TCP/IP报文，将目标TCP/IP报文发送至远程服务器；或者，当源TCP/IP报文包含控制Ethercat从站设备的指令时，将相应指令转换为目标Ethercat报文，将目标Ethercat报文发送至Ethercat从站设备。
在现有技术中，Ethercat是于2003年由德国倍福自动化公司提出的实时工业以太网技术，由于其独特的体系结构和技术开放性、通信实时性、灵活的拓扑结构等特点，被越来越广泛的应用。Ethercat技术采用主从介质访问控制方式，Ethercat主站控制Ethercat从站发送或接收数据，Ethercat主站发送数据报文，Ethercat从站设备在报文经过其节点时读取相应的编址数据，同样，输入数据也在报文经过时插入至报文中。报文经过所有从站进行数据交换后，由Ethercat网段中的末端从站将报文返回，所以Ethercat总线的数据传输速率非常快。在Ethercat技术中，每个Ethercat从站无需接收全部以太网数据包，无需将其解码复制，只需要匹配对自己寻址的子报文进行处理即可。
在现有技术中，大规模自动化柔性生产线往往由多台Ethercat主站控制器构成，为了保证生产作业的安全性以及便捷化，提升生产效率，期望通过图像识别和简单的对话实现操作者对Ethercat主站控制器的精确控制，这种应用下的Ethercat主站控制器需要执行复杂的回归和分类计算，对Ethercat主站控制器计算资源要求较高，这就必须对Ethercat主站控制器通信系统的架构进行扩展。图3为本发明的具体实施例中基于Ethercat主站控制器的通信系统的第一组成结构示意图。如图3所示，基于Ethercat主站控制器的通信系统可以包括：多个远程服务器301、多个Ethercat主站控制器302和多个Ethercat从站设备303；其中，远程服务器301与其对应的Ethercat主站控制器302连接；各个Ethercat主站控制器302与其对应的Ethercat从站设备303连接；Ethercat主站控制器302，用于接收Ethercat从站设备返回的Ethercat报文；或者，接收远程服务器301发送的源TCP/IP报文；当确定需要将Ethercat报文中的从站数据上传至远程服务器时，Ethercat主站控制器302将Ethercat报文转换为目标TCP/IP报文，将目标TCP/IP报文发送至远程服务器302；或者，当源TCP/IP报文包含控制Ethercat从站设备的指令时，Ethercat主站控制器302将相应指令转换为目标Ethercat报文，将目标Ethercat报文发送至与Ethercat从站设备303。
具体地，在本发明的具体实施例中，一组远程服务器作为一个服务器集群是包括多个远程服务器的；其控制的容量可以多达3万个Ethercat主站控制器；而一个Ethercat主站控制器又可以控制上千个Ethercat从站节点，这是一种大规模分布式的控制系统。远程服务器301与Ethercat主站控制器302遵循TCP/IP协议进行通信；Ethercat主站控制器302与Ethercat从站设备303遵循Ethercat协议进行通信；因此，Ethercat主站控制器302可以接收Ethercat从站设备303返回的Ethercat报文，当确定需要将Ethercat报文中的从站数据上传至远程服务器时，Ethercat主站控制器302将Ethercat报文转换为目标TCP/IP报文发送至远程服务器301；此外，Ethercat主站控制器302还可以接收远程服务器301发送的源TCP/IP报文，当源TCP/IP报文包含控制Ethercat从站设备的指令时，Ethercat主站控制器302将相应指令转换为目标Ethercat报文，将目标Ethercat报文发送至Ethercat从站设备303。在本发明的具体实施例中，Ethercat主站控制器和远程服务器相当于C/S客户端服务器结构，可以部署满足多台Ethercat主站控制器需要的分布式服务器集群，并行的处理来自各个Ethercat主站控制器的请求，对用户数据，图像和语音信息进行分类和识别，返回Ethercat主站控制器，并对主站控制器进行执行运动控制和更新升级，进而间接地控制Ethercat从站设备。
在本发明的具体实施例中，Ethercat从站设备可以为一个或者多个；控制器也可以为一个或者多个，服务器也可以为一台或者多台，在本文中不作限定，但通信系统更适合多从站多控制器的系统。Ethercat主站控制器与Ethercat从站设备遵循Ethercat协议进行通信；Ethercat主站控制器与远程服务器遵循TCP/IP协议进行通信。在本发明的具体实施例中，在Ethercat主站控制器中可以设置两个网卡，分别为：Ethercat网卡和TCP/IP网卡；其中，Ethercat网卡与Ethercat从站设备遵循Ethercat协议进行通信；TCP/IP网卡与远程服务器遵循TCP/IP协议进行通信。具体地，Ethercat网卡可以接收Ethercat从站设备返回的Ethercat报文，将Ethercat报文发送至主站芯片；当确定需要将Ethercat报文中的从站数据上传至远程服务器时，主站芯片可以将Ethercat报文转换为目标TCP/IP报文，然后将目标TCP/IP报文发送至TCP/IP网卡；TCP/IP网卡可以将目标TCP/IP报文发送至远程服务器。同样地，TCP/IP网卡还可以接收远程服务器发送的源TCP/IP报文，然后将源TCP/IP报文发送至主站芯片；当源TCP/IP报文包含控制Ethercat从站设备的指令时，主站芯片可以将相应指令转换为目标Ethercat报文，然后将目标Ethercat报文发送至Ethercat网卡；Ethercat网卡还可以将目标Ethercat报文发送至Ethercat从站设备。
图4为本发明实施例中Ethercat主站控制器的第二组成结构示意图。如图4所示，Ethercat主站控制器还可以包括：显示界面203；其中，显示界面203与主控芯片202连接；
主控芯片202，还用于将Ethercat报文和目标TCP/IP报文发送至显示界面203；或者，还用于将源TCP/IP报文或者目标Ethercat报文发送至显示界面203；
显示界面203，用于将Ethercat报文和目标TCP/IP报文显示给用户；或者，还用于将源TCP/IP报文或者目标Ethercat报文显示给用户。
在本发明的具体实施例中，显示界面203可以接收用户输入的认证信息，将认证信息发送至主控芯片；其中，认证信息可以包括：语音认证信息和图片认证信息；主控芯片将认证信息发送至远程服务器；接收远程服务器返回的对用户的身份认证结果。在实际应用中，针对工业控制应用的Ethercat主站控制器，既要求实时性好，又要求其结构紧凑小巧，还要能够提供简单的操作界面，使操作者可以方便的控制执行机构的运动以及数据的采集，此功能的实现需要Ethercat主站控制器对工业实时现场总线Ethercat协议的支持；不仅如此，Ethercat主站控制器还要具备智能交互的能力，图像语音识别需要大量的计算资源，而这些计算资源配置到单台Ethercat主站控制器上成本巨大，这就要求采用将智能交互所需的计算资源和Ethercat主站控制器分离，为Ethercat主站控制器配置专门的远程服务器，这里的远程服务器可以说是分布式计算服务器集群；同时，Ethercat主站控制器还要保证具有远程通信的能力，支持TCP/IP协议，以便于Ethercat主站控制器作为客户端与远程同服务器进行通信，更为重要的是，对于多Ethercat主站控制器的协调动作，由远程服务器完成各个Ethercat主站控制器的执行路径规划，产生配置文件，再由Ethercat主站控制器对配置文件进行解析，输出至Ethercat从站设备进行执行。
在现有技术中，Ethercat主站控制器根据其应用的需求，往往体积较大，结构复杂，且和上位机分开部署。由于显示界面设置在上位机中，因此，现有的Ethercat主站控制器不利于用户对Ethercat主站控制器进行操作。本发明实施例中，将显示界面设置在Ethercat主站控制器中，方便用户对Ethercat主站控制器进行操作。
进一步的，显示界面203，具体用于接收用户输入的认证信息，将认证信息发送至主控芯片202；其中，认证信息包括：语音认证信息或者图片认证信息；
主控芯片202，还用于将认证信息发送至远程服务器；接收远程服务器返回的对用户的身份认证结果。
进一步的，显示界面203，还用于接收用户输入的控制指令，将控制指令发送给主控芯片202；
主控芯片202，还用于根据控制指令对Ethercat从站设备进行控制。
进一步的，Ethercat主站控制器还可以包括：语音处理单元204；其中，语音处理单元204与主控芯片202连接；
语音处理单元204，用于接收主控芯片202发送的语音认证信息，在语音认证信息中获取第一身份信息，将第一身份信息发送至主控芯片202；其中，第一身份信息包括：用户名和密码；
主控芯片202，还用于将第一身份信息发送至远程服务器；接收远程服务器根据第一身份信息对用户的身份认证结果。
在本发明的具体实施例中，Ethercat主站控制器搭载的电容触摸屏上可以运行用于人机交互的显示界面，因此，用户可以在本地查看Ethercat从站设备采集的数据并向Ethercat从站设备下发控制指令，还可以请求远程服务器进行数据处理，实现了上位机和控制器一体化设计。
进一步的，Ethercat主站控制器还可以包括：图像处理单元205；其中，图像处理单元205与主控芯片202连接；
图像处理单元205，用于接收主控芯片202发送的图片认证信息，在图片认证信息中获取第二身份信息，将第二身份信息发送至主控芯片202；其中，第二身份信息包括：人脸特征或者体态特征；
主控芯片202，还用于将第二身份信息发送至远程服务器；接收远程服务器根据第二身份信息对用户的身份认证结果。
图5为本发明实施例中Ethercat主站控制器的第三组成结构示意图。如图5所示，Ethercat主站控制器可以采用AM3358处理器作为主控芯片；整个硬件电路可以包括：主控芯片、Ethercat网卡、TCP/IP网卡、两路USB模块，1路语音输入模块，1路语音输出模块，2路串口模块，显示模块和电源模块；其中，Ethercat网卡和TCP/IP网卡的电路可以包括：RJ45水晶头，隔离变压器和TLK105芯片及其外围元器件，这两个网卡硬件电路相同，只需在使用时配置其分别为远程通信模块和Ethercat主站模块即可；USB模块包括：TPS2051芯片、TPD4S012芯片、USB连接件以及外围电路，用于摄像头数据的采集和传输；语音输入模块和语音输出模块可以包括：WM8978芯片及其外围电路，可实现语音交互功能；电源模块可以包括：TPS65910芯片及其外围电路构成，用于控制器各模块供电；串口模块可以包括：SP3232芯片及其外围电路组成，用于扩展设备接入；显示模块可以通过将七寸LCD屏幕接到AM3358处理器对应引脚实现。本发明实施例可以采用采用AM3358作为主控芯片，将一片型号为MT41J128M16的DDR3芯片作为内存芯片，一片型号M29W160EB的FLASH芯片作为系统及可执行文件的存储区，加上各自的外围电路，即可构成主控芯片电路。
图6为本发明的具体实施例中基于Ethercat主站控制器的通信系统的第二组成结构示意图。如图6所示，针对Ethercat主站控制器配套的远程服务器，可以是包括N台PCServer的分布式计算集群，该集群的操作系统可以为Ubuntu16.04，部署Hadoop-2.7.2版本的服务器集群，使用HDFS分布式文件系统，集群之间采用SSH免密连接，配合Spark-2.2.0版本的分布式计算框架中的Spark Streaming批处理组件和MLlib机器学习组件，组成了分布式服务器集群。针对语音和图像数据的处理，该集群可以由已经构造好的Datasets数据集经MLlib组件对模型进行训练和测试；其中，Datasets可以是来自控制器上传的数据以及本地预先打过标签的数据集，数据预处理并经过训练和评估之后，如果满足精确率要求，Ethercat主站控制器就可以使用该模型对新采集的数据进行分类。具体地，Ethercat主站控制器可以将标记为待分类数据的结构化数据上传至远程服务器的固定端口，由远程服务器的微型批处理组件Spark Streaming经执行器创建Dstream，并按500ms的周期由驱动器中的批处理进程处理，此后批处理进程将数据集向量交给Mllib组件训练好的模型对象，调用模型对象的预测函数对上传的待分类数据进行分类之后，再交由执行器任务将分类结果输出返回给Ethercat主站控制器。分类结果和相应的Ethercat主站控制器的关键数据也会持久化保存在分布式文件系统HDFS中。对于用户身份数据的验证通过远程服务器上的数据库(Mysql)，实现Ethercat主站控制器和操作者信息的增加，删除，查询等，操作者信息包括了该Ethercat主站控制器的操作者的个人信息和Ethercat主站控制器的信息，通过匹配操作者输入的个人信息和Ethercat主站控制器的信息，即可对相应Ethercat主站控制器进行适配，实现用户身份验证。执行路径规划及配置文件的产生，则通过远程服务器的配置界面进行配置，经用户身份验证系统进入Ethercat主站主控制器的配置界面，具体的配置内容包括，执行路径的运动参数，目标位置坐标，优化参数等，然后由远程服务器专门算法计算出来执行路径的结果，将执行结果形成XML文件，传输到Ethercat主站控制器进行解析，Ethercat主站控制器将解析后的控制指令分别发送给各Ethercat从站设备。
对于Ethercat主站控制器来说，操作系统版本可以是Linux-4.9.28，补丁版本可以是Patches-4.9.27-rt18，运行在嵌入式ARM平台上。Ethercat主站控制器可以利用开源的IgH-1.5.2版本的框架进行Ethercat总线的配置，包括：Ethercat从站设备的地址分配、数据结构定义以及操作系统时钟的配置，在配置正确后即可开启Ethercat主站控制器与Ethercat从站设备进行通信。此外，Ethercat主站控制器中的显示界面可以基于QT5.9.1版本编写；具体地，显示界面可以包括两部分：一部分是用户界面，用于接收用户输入的个人信息，将个人信息发送至远程服务器，远程服务器可以根据该操作指令对用户进行身份验证并返回身份认证结果，从而决定当前操作者能否进入控制界面；另一部分是控制界面，在通过验证之后，接收用户输入的控制指令，将控制指令发送至主控芯片，主控芯片可以根据该控制指令对Ethercat从站设备进行控制。
本发明实施例提出的Ethercat主站控制器，包括：网卡和主控芯片；网卡接收Ethercat从站设备返回的Ethercat报文，将Ethercat报文发送至主控芯片；或者，接收远程服务器发送的源TCP/IP报文，将源TCP/IP报文发送至主控芯片；当确定需要将Ethercat报文中的从站数据上传至远程服务器时，主控芯片将Ethercat报文转换为目标TCP/IP报文，将目标TCP/IP报文发送至远程服务器；或者，当源TCP/IP报文包含控制Ethercat从站设备的指令时，将相应指令转换为目标Ethercat报文，将目标Ethercat报文发送至与Ethercat从站设备。而现有的Ethercat主站控制器不具备远程通信功能，Ethercat从站设备发送的全部Ethercat报文只能在本地处理。因此，和现有技术相比，本发明实施例提出的Ethercat主站控制器，将现有的各个Ethercat主站控制器分别完成的很多任务剥离出来，包括负责执行用户身份验证，语音及图像分类识别等非实时可并发应用，这样不同的Ethercat主站控制器共享远程服务器的一套服务例程；同时远程服务器还负责对所有Ethercat主站控制器进行统一的执行路径规划和更新。
图7为本发明实施例中基于Ethercat主站控制器的通信方法的实现流程示意图。如图7所述，基于Ethercat主站控制器的通信方法可以包括以下步骤：
步骤701、Ethercat主站控制器接收Ethercat从站设备返回的Ethercat报文；或者，接收远程服务器发送的源TCP/IP报文。
在本发明的具体实施例中，Ethercat主站控制器与Ethercat从站设备遵循Ethercat协议进行通信；Ethercat主站控制器与远程服务器遵循TCP/IP协议进行通信。因此，在本发明的具体实施例中，Ethercat主站控制器可以接收Ethercat从站设备返回的Ethercat报文，或者，Ethercat主站控制器还可以接收远程服务器发送的源TCP/IP报文；其中，Ethercat报文遵循Ethercat协议；源TCP/IP报文遵循TCP/IP协议。
步骤702、当确定需要将Ethercat报文中的从站数据上传至远程服务器时，Ethercat主站控制器将Ethercat报文转换为目标TCP/IP报文，将目标TCP/IP报文发送至远程服务器；或者，当源TCP/IP报文包含控制Ethercat从站设备的指令时，Ethercat主站控制器将相应指令转换为目标Ethercat报文，将目标Ethercat报文发送至Ethercat从站设备。
在本发明的具体实施例中，当确定需要将Ethercat报文中的从站数据上传至远程服务器时，Ethercat主站控制器将Ethercat报文转换为目标TCP/IP报文，将目标TCP/IP报文发送至远程服务器。此外，当源TCP/IP报文包含控制Ethercat从站设备的指令时，Ethercat主站控制器将相应指令转换为目标Ethercat报文，将目标Ethercat报文发送至与Ethercat从站设备。另外，当源TCP/IP报文携带Ethercat主站控制器的地址标识时，Ethercat主站控制器可以对源TCP/IP报文进行解析，执行相应的操作。例如，远程服务器会向Ethercat主站控制器发送一个源TCP/IP报文，要求Ethercat从站设备进行运行信息的更新或者运行状态的改变，这时，Ethercat主站控制器在处理完相应信息之后，会发送应答数据帧返回远程服务器。
较佳地，在本发明的具体实施例中，Ethercat主站控制器还可以将Ethercat报文和目标TCP/IP报文显示给用户；或者，将源TCP/IP报文和目标Ethercat报文显示给用户。此外，Ethercat主站控制器还可以将Ethercat报文和目标Ethercat报文显示给用户；或者，将源TCP/IP报文和目标TCP/IP报文显示给用户。
较佳地，在本发明的具体实施例中，Ethercat主站控制器还可以接收用户输入的认证信息；其中，认证信息包括：语音认证信息或者图片认证信息；Ethercat主站控制器将认证信息发送至远程服务器；Ethercat主站控制器接收远程服务器返回的对用户的身份认证结果。
本发明实施例提出的基于Ethercat主站控制器的通信方法，Ethercat主站控制器接收Ethercat从站设备返回的Ethercat报文；或者，接收远程服务器发送的源TCP/IP报文；当确定需要将Ethercat报文中的从站数据上传至远程服务器时，Ethercat主站控制器将Ethercat报文转换为目标TCP/IP报文，将目标TCP/IP报文发送至远程服务器；或者，当源TCP/IP报文包含控制Ethercat从站设备的指令时，Ethercat主站控制器将相应指令转换为目标Ethercat报文，将目标Ethercat报文发送至Ethercat从站设备。而现有的Ethercat主站控制器不具备远程通信功能，Ethercat从站设备发送的全部Ethercat报文只能在本地处理。因此，和现有技术相比，本发明实施例提出的基于Ethercat主站控制器的通信方法，将现有的各个Ethercat主站控制器分别完成的很多任务剥离出来，包括负责执行用户身份验证，语音及图像分类识别等非实时可并发应用，这样不同的Ethercat主站控制器共享远程服务器的一套服务例程；同时远程服务器还负责对所有Ethercat主站控制器进行统一的执行路径规划和更新。
通过以上关于实施方式的描述，所属领域的技术人员可以清楚地了解到，本发明可借助软件及必需的通用硬件来实现，当然也可以通过硬件实现，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如计算机的软盘、只读存储器(Read-Only Memory,ROM)、随机存取存储器(RandomAccess Memory,RAM)、闪存(FLASH)、硬盘或光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。
值得注意的是，上述搜索装置的实施例中，所包括的各个单元和模块只是按照功能逻辑进行划分的，但并不局限于上述的划分，只要能够实现相应的功能即可；另外，各功能单元的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本发明的保护范围。
注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (10)

1.一种以太网控制自动化技术Ethercat主站控制器，所述Ethercat主站控制器包括：网卡和主控芯片；其中，所述网卡与所述主控芯片连接；
所述网卡，用于接收Ethercat从站设备返回的Ethercat报文，将所述Ethercat报文发送至所述主控芯片；或者，接收远程服务器发送的源TCP/IP报文，将所述源TCP/IP报文发送至所述主控芯片；
所述主控芯片，用于当确定需要将所述Ethercat报文中的从站数据上传至远程服务器时，将所述Ethercat报文转换为目标TCP/IP报文，将所述目标TCP/IP报文发送至所述远程服务器；或者，当所述源TCP/IP报文包含控制Ethercat从站设备的指令时，将相应指令转换为目标Ethercat报文，将所述目标Ethercat报文发送至所述Ethercat从站设备。
2.根据权利要1所述的Ethercat主站控制器，其特征在于，所述Ethercat主站控制器还包括：显示界面；其中，所述显示界面与所述主控芯片连接；
所述主控芯片，还用于将所述Ethercat报文和所述目标TCP/IP报文的信息发送至所述显示界面；或者，还用于将所述源TCP/IP报文或者所述目标Ethercat报文发送至所述显示界面；
所述显示界面，用于将所述Ethercat报文和所述目标TCP/IP报文显示给用户；或者，还用于将所述源TCP/IP报文和所述目标Ethercat报文显示给所述用户。
3.根据权利要求2所述的Ethercat主站控制器，其特征在于，所述显示界面，具体用于接收所述用户输入的认证信息，将所述认证信息发送至所述主控芯片；其中，所述认证信息包括：语音认证信息或者图片认证信息；
所述主控芯片，还用于将所述认证信息发送至所述远程服务器；接收所述远程服务器返回的对所述用户的身份认证结果。
4.根据权利要求3所述的Ethercat主站控制器，其特征在于，所述显示界面，还用于接收所述用户输入的控制指令，将所述控制指令发送给所述主控芯片；
所述主控芯片，还用于根据所述控制指令对所述Ethercat从站设备进行控制。
5.根据权利要求3所述的Ethercat主站控制器，其特征在于，所述Ethercat主站控制器还包括：语音处理单元；其中，所述语音处理单元与所述主控芯片连接；
所述语音处理单元，用于接收所述主控芯片发送的所述语音认证信息，在所述语音认证信息中获取第一身份信息，将所述第一身份信息发送至所述主控芯片；其中，所述第一身份信息包括：用户名和密码；
所述主控芯片，还用于将所述第一身份信息发送至所述远程服务器；接收所述远程服务器根据所述第一身份信息对所述用户的身份认证结果。
6.根据权利要求5所述的Ethercat主站控制器，其特征在于，所述Ethercat主站控制器还包括：图像处理单元；其中，所述图像处理单元与所述主控芯片连接；
所述图像处理单元，用于接收所述主控芯片发送的所述图片认证信息，在所述图片认证信息中获取第二身份信息，将所述第二身份信息发送至所述主控芯片；其中，所述第二身份信息包括：人脸特征或者体态特征；
所述主控芯片，还用于将所述第二身份信息发送至所述远程服务器；接收所述远程服务器根据所述第二身份信息对所述用户的身份认证结果。
7.一种基于Ethercat主站控制器的通信方法，其特征在于，所述方法包括：
Ethercat主站控制器接收Ethercat从站设备返回的Ethercat报文；或者，接收远程服务器发送的源TCP/IP报文；
当确定需要将所述Ethercat报文中的从站数据上传至远程服务器时，所述Ethercat主站控制器将所述Ethercat报文转换为目标TCP/IP报文，将所述目标TCP/IP报文发送至所述远程服务器；或者，当所述源TCP/IP报文包含控制Ethercat从站设备的指令时，所述Ethercat主站控制器将相应指令转换为目标Ethercat报文，将所述目标Ethercat报文发送至所述Ethercat从站设备。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
所述Ethercat主站控制器将所述Ethercat报文和所述目标TCP/IP报文显示给用户；或者，将所述源TCP/IP报文和所述目标Ethercat报文显示给所述用户。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
所述Ethercat主站控制器接收所述用户输入的认证信息；其中，所述认证信息包括：语音认证信息或者图片认证信息；
所述Ethercat主站控制器将所述认证信息发送至所述远程服务器；
所述Ethercat主站控制器接收所述远程服务器返回的对所述用户的身份认证结果。
10.一种基于主站控制器的通信系统，其特征在于，所述系统包括：多个远程服务器、多个Ethercat主站控制器和多个Ethercat从站设备；其中，各个远程服务器与其对应的Ethercat主站控制器连接；各个Ethercat主站控制器与其对应的Ethercat从站设备连接；
所述Ethercat主站控制器，用于接收所述Ethercat从站设备返回的Ethercat报文；或者，接收所述远程服务器发送的源TCP/IP报文；
当确定需要将所述Ethercat报文中的从站数据上传至远程服务器时，所述Ethercat主站控制器将所述Ethercat报文转换为目标TCP/IP报文，将所述目标TCP/IP报文发送至所述远程服务器；或者，当所述源TCP/IP报文包含控制Ethercat从站设备的指令时，所述Ethercat主站控制器将相应指令转换为目标Ethercat报文，将所述目标Ethercat报文发送至所述Ethercat从站设备。
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