CN114978392A - 控制器、设备控制系统和时间同步方法 - Google Patents

控制器、设备控制系统和时间同步方法 Download PDF

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森若良太
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中村乔之
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Abstract

提供了一种控制器、设备控制系统和时间同步方法。控制器包括：主时钟管理单元，用于将主时钟与外部全局时钟同步，并基于主时钟设置主时间；控制器时钟管理单元，用于将控制器时钟与主时钟同步，执行时间同步以将基于控制器时钟的控制器时间与主时间同步，并将指示同步的控制器时间的控制器时间数据发送到至少一个本地设备；窗设置单元，用于设置与用于时间同步的时钟信号的多个时钟周期对应的多个时间窗；确定单元，用于确定多个时钟周期中的一个时钟周期是否已在多个时间窗中的一个时间窗内开始，该一个时间窗对应于该一个时钟周期；更新控制单元，用于响应于确定该一个时钟周期未在该一个时间窗内开始，暂停与该一个时钟周期对应的时间同步。

Description

控制器、设备控制系统和时间同步方法
技术领域
本公开的一个方面涉及一种控制器、一种设备控制系统、一种时间同步方法和一种时间同步程序。
背景技术
第4840455号日本专利公开了一种现场控制系统，该现场控制系统以根据基于网络时间的计时器时钟的时间点，同步并执行用于控制现场设备的计算以及与现场设备的数据通信。
发明内容
在本公开的一个方面中，期望实现稳定的时间同步。
根据本公开的一个方面的一种控制器包括：主时钟；控制器时钟；主时钟管理单元，被配置为将所述主时钟与外部全局时钟进行同步，并基于所述主时钟设置主时间；控制器时钟管理单元，被配置为将所述控制器时钟与所述主时钟进行同步，执行时间同步以将基于所述控制器时钟的控制器时间与所述主时间进行同步，并将指示同步的控制器时间的控制器时间数据发送到至少一个本地设备；窗设置单元，被配置为设置与用于所述时间同步的时钟信号的多个时钟周期对应的多个时间窗；确定单元，被配置为确定所述多个时钟周期中的一个时钟周期是否已经在所述多个时间窗中的一个时间窗内开始，所述一个时间窗与所述一个时钟周期对应；以及更新控制单元，被配置为响应于确定所述一个时钟周期未在所述一个时间窗内开始，暂停与所述一个时钟周期对应的所述时间同步。
根据本公开的一个方面的一种时间同步方法包括：将控制器中的主时钟与外部全局时钟进行同步，并基于所述主时钟设置主时间；将所述控制器中的控制器时钟与所述主时钟进行同步，并执行时间同步以将基于所述控制器时钟的控制器时间与所述主时间进行同步；将指示同步的控制器时间的控制器时间数据发送到至少一个本地设备；设置与用于所述时间同步的时钟信号的多个时钟周期对应的多个时间窗；确定所述多个时钟周期中的一个时钟周期是否已经在所述多个时间窗中的一个时间窗内开始，所述一个时间窗与所述一个时钟周期对应；以及响应于确定所述一个时钟周期未在所述一个时间窗内开始，暂停与所述一个时钟周期对应的所述时间同步。
根据本公开的一个方面的一种存储有处理器可执行的指令的计算机可读存储介质，所述处理器可执行的指令用于：将控制器中的主时钟与外部全局时钟进行同步，并基于所述主时钟设置主时间；将所述控制器中的控制器时钟与所述主时钟进行同步，并执行时间同步以将基于所述控制器时钟的控制器时间与所述主时间进行同步；将指示同步的控制器时间的控制器时间数据发送到至少一个本地设备；设置与用于所述时间同步的时钟信号的多个时钟周期对应的多个时间窗；确定所述多个时钟周期中的一个时钟周期是否已经在所述多个时间窗中的一个时间窗内开始，所述一个时间窗与所述一个时钟周期对应；以及响应于确定所述一个时钟周期未在所述一个时间窗内开始，暂停与所述一个时钟周期对应的所述时间同步。
根据本公开的一个方面，可以实现稳定的时间同步。
附图说明
图1是示出示例设备控制系统的总体配置的示图。
图2是示出可能导致时间滞后的示例时钟信号的示图。
图3是示出示例主控制器的功能配置的示图。
图4是示出用作主控制器的示例计算机的硬件配置的示图。
图5是示出设备控制系统的示例操作的时序图。
图6是示出时间窗的设置的一个示例的示图。
图7是示出对时间同步进行监视和控制的一个示例的示图。
图8是示出对时间同步进行监视和控制的另一示例的示图。
具体实施方式
在参照附图的以下描述中，相同的附图标记配属于相同的组件或具有相同功能的相似组件，并省略了重复描述。
系统概述
图1是示出根据一些示例的设备控制系统1的总体配置的示图。设备控制系统1是用于控制放置在实际工作环境(即，现场)中的本地设备3的机构。在一些示例中，设备控制系统1包括至少一个主控制器10和至少一个本地设备3。每个主控制器10向至少一个本地设备3发送命令以控制本地设备3。一个主控制器10与至少一个本地设备3对应。多个主控制器10可以与一个本地设备3对应。
设备控制系统1可以包括多种类型的本地设备3。图1示出了移动机器人4、固定机器人5、数控(NC)机床6、环境传感器7和输送机8作为本地设备3的示例。移动机器人4是能够自主行进的机器人。在一些示例中，移动机器人4包括根据移动命令自主行进的自动引导车辆，以及根据工作命令对工件执行工作的机器人。例如，自动引导车辆可以是电动AGV。固定机器人5是固定在工作环境中(例如，地板)的机器人。移动机器人4和固定机器人5二者可以是6轴垂直多关节机器人、具有附加的一个轴关节的7轴冗余机器人、所谓的标量关节机器人或所谓的平行连杆机器人。在一些示例中，移动机器人4和固定机器人5均具有末端部分，与处理目的对应的工具附接到该末端部分。工具的示例包括吸嘴、机械手、加工工具和焊枪。NC机床6是根据加工命令对工件执行加工(例如切割)的设备。环境传感器7是根据感测命令获取关于工作环境的信息的设备。例如，环境传感器7可以是获取工作环境的图像的相机或获取工作环境的温度的温度传感器。输送机8是根据输送命令输送工件的设备。输送机8的示例包括带式输送机和辊式输送机。
在一些示例中，每个本地设备3包括执行本地设备3的主要功能的设备体20、以及对设备体20进行控制的本地控制器30。本地控制器30根据来自主控制器10的命令对设备体20进行控制，并将对命令的响应发送到主控制器10。在该示例中，本地控制器30是本地设备3的组件。作为其他示例，本地控制器30本身可以作为本地设备3存在于设备控制系统1中。对移动机器人4或静止机器人5进行控制的本地控制器30还被称为机器人控制器。
在一些示例中，设备控制系统1对各个主控制器10与各个本地设备3之间的时间进行同步，以基于周期性通信来操作各个本地设备3。在应用了周期性通信的情况下，主控制器10以给定的周期输出命令，本地设备3基于该周期中的命令进行操作。本地设备3在该周期中将响应输出到主控制器10，主控制器10在该周期中获取响应。
在一些示例中，设备控制系统1基于外部的全局时钟获取全局时间，并基于全局时间执行时间同步。例如，主控制器10经由第一通信网络Na连接到具有全局时钟的时间服务器9，并从时间服务器9获取全局时间。主控制器10和本地设备3经由第二通信网络Nb彼此连接，并根据基于全局时间的同步时间进行通信和控制。诸如精确时间协议(PTP)、广义PTP(gPTP)和时间敏感网络(TSN)之类的各种方法可被采用，以在设备控制系统1中实现时间同步。主控制器10可以通过时间服务器9以外的设备或方法来获取全局时间。
第一通信网络Na和第二通信网络Nb二者可以是有线网络、无线网络或其组合。第一通信网络Na和第二通信网络Nb二者可以按其至少一部分包括移动通信系统的方式被构建。在一些示例中，第一通信网络Na和第二通信网络Nb是采用非周期性通信的网络。在该示例中，设备控制系统1利用第二通信网络Nb(即，非周期性通信)来执行主控制器10与本地设备3之间的时间同步，并且还实现周期性通信。周期性通信是指根据预定格式以规则时间间隔执行信息通信的通信方法。另一方面，非周期性通信是指无需确定数据通信的时间点的通信方法。
在一些示例中，主控制器10中的基于全局时间执行时间同步的处理被考虑，以稳定设备控制系统1中的时间同步。例如，在主控制器10中，为时间同步而生成的时钟信号的时钟周期可能会被意外现象干扰。例如，该意外现象的原因包括总线上出现的噪声、反射和电压变化。在时钟周期已经在不期望的时间点开始的情况下，与时钟周期对应的时间可能被设置在不正确的时间点。结果，主控制器10中的时钟可能变得不准确，并且抖动(信号波形的波动)可能会出现在基于由内部时钟指示的时间生成的内部信号(例如，中断信号)中。
图2是示出可能导致时间滞后的示例时钟信号的示图。该示例中示出的时钟信号200具有时钟周期T，并且每个时钟周期的开始由信号的上升沿指示。应该理解，在本公开中，时钟周期的开始可以由信号的下降沿来指示。图2示出了时钟缺失201、时钟偏移202和噪声203作为时钟信号干扰的示例。时钟缺失指由于诸如不稳定的电压、振幅下降的因素而导致本应被观察到的时钟未被观察到的现象。时钟偏移是时钟与原始时间点不同时观察到的现象。噪声是与时钟信号的周期和时间点无关的不规则波。
在一些示例中，设备控制系统1具有用于即使当出现了诸如图2所示的那些意外现象的意外现象，也能稳定时间同步的机制。由于时间同步的准确性通过该机制被改善，因此可以在整个设备控制系统1中基于统一的时间精确地执行各种处理(例如，设备控制、响应分析等)。该机制可以通过将根据本公开的一个方面的控制器应用于主控制器10来实现。
在本公开中，时钟指沿时间流而离散地或连续地连续指示时间流中的各个点的机制。指示时间流逝的计时器是一种时钟。时间是指示时间流中的一个点的值。时间可以用诸如小时、分钟或秒的通用单位来指示，或者可以通过诸如计数器值或日历值(系统时间)的另外的方法来指示。在本公开中，例如，“基于时钟的时间”指由时钟指示的时间。
主控制器的配置
图3是示出主控制器10的功能配置的一个示例的示图。在一些示例中，主控制器10具有三种类型的用于时间同步的内部时钟。这些内部时钟是主时钟Cm以及两种类型的控制器时钟：居间控制器时钟Ci和参考控制器时钟Cr。在一些示例中，主控制器10包括作为功能模块的主时钟管理单元11、控制器时钟管理单元12和监视单元13。
主时钟管理单元11是将主时钟Cm与外部全局时钟进行同步、并基于主时钟Cm设置主时间的功能模块。在一些示例中，主时钟管理单元11经由第一通信网络(非周期性通信)Na从时间服务器9接收全局时间，基于全局时间执行时间同步，并设置主时间。在一些示例中，主时钟管理单元11接收指示全局时间的全局时间数据。主时钟管理单元11生成与主时间对应并具有主时钟周期的主时钟信号。主时钟信号是用于时间同步的时钟信号的示例。
控制器时钟管理单元12是将控制器时钟与主时钟Cm进行同步、并基于控制器时钟执行用于设置控制器时间的时间同步的功能模块。也可以说，该时间同步是用于将控制器时间与主时间进行同步的处理。在一些示例中，控制器时钟管理单元12包括居间时钟管理单元14、参考时钟管理单元15和通知单元16。
居间时钟管理单元14是执行居间时间同步的功能模块。居间时间同步是基于主时钟信号将居间控制器时钟Ci与主时钟Cm进行同步、并基于居间控制器时钟Ci设置居间控制器时间的处理。也可以说，居间时间同步是将居间控制器时间与主时间进行同步的处理。居间时间同步在第2021-030211号日本专利申请中被称为“第一时间同步”。居间时钟管理单元14生成与居间控制器时间对应并具有比主时钟周期短的居间时钟周期的居间时钟信号。居间时钟信号是用于时间同步的时钟信号的示例。也可以说，居间时钟信号是与控制器时间对应并具有给定内部周期的内部信号的示例。在这种情况下，也可以说，居间时钟管理单元14按比时钟周期(主时钟周期)短的内部周期生成内部信号。
参考时钟管理单元15是执行参考时间同步的功能模块。参考时间同步是基于居间时钟信号将参考控制器时钟Cr与居间控制器时钟Ci进行同步、并基于参考控制器时钟Cr设置参考控制器时间的处理。也可以说，参考时间同步是将参考控制器时间与居间控制器时间进行同步的处理。参考时间同步在第2021-030211号日本专利申请中被称为“第二时间同步”。
通知单元16是使用第二通信网络Nb通过周期性通信将控制器时间发送到至少一个本地设备的功能模块。在一些示例中，通知单元16通过周期性通信将指示控制器时间的控制器时间数据发送到至少一个本地设备。例如，通知单元16发送参考控制器时间。在一些示例中，通知单元16发送同步的参考控制器时间作为同步的控制器时间。
监视单元13是对通过控制器时钟管理单元12进行的时间同步进行监视、并根据需要干预时间同步的功能模块。在一些示例中，监视单元13包括窗设置单元17、确定单元18和更新控制单元19。
窗设置单元17是设置以下时间窗的功能模块：该时间窗用于确定用于时间同步的时钟信号的每个时钟周期是否已经正确开始。例如，窗设置单元17设置与用于时间同步的时钟信号的多个时钟周期对应的多个时间窗。该时间窗可以通过时间宽度来表示。窗设置单元17设置与每个时钟周期的估计的开始时间点对应的时间窗。在一些示例中，窗设置单元17生成用于针对每个主时钟周期进行确定的时间窗、以及用于针对每个居间时钟周期进行确定的时间窗。
确定单元18是确定用于时间同步的时钟信号的每个时钟周期是否已经在时间窗内开始的功能模块。例如，确定单元18确定多个时钟周期中的一个时钟周期是否已经在多个时间窗中的一个时间窗内开始。这里，该一个时间窗与该一个时钟周期对应。在一些示例中，确定单元18确定每个主时钟周期是否已经在对应的给定时间窗内开始。确定单元18还确定每个居间时钟周期是否已经在对应的给定时间窗内开始。
更新控制单元19是响应于确定用于时间同步的时钟信号的时钟周期未在时间窗内开始而暂停与该时钟周期对应的时间同步的功能模块。“暂停与该时钟周期对应的时间同步”指在该时钟周期中不执行时间同步。某个时钟周期未在时间窗内开始的事实意味着该时钟周期不正常。在时间同步被暂停的情况下，已经每时钟周期均执行的时间同步被暂时停止，并且时间同步从下一个或之后的时钟周期恢复。在一些示例中，在某个主时钟周期未在对应的时间窗内开始的情况下，更新控制单元19暂停与该主时钟周期对应的居间时间同步。在某个居间时钟周期未在对应的时间窗内开始的情况下，更新控制单元19暂停与该居间时钟周期对应的参考时间同步。
在用于时间同步的时钟信号的时钟周期已经在时间窗内开始的情况下，即当时钟周期正常时，更新控制单元19使控制器时钟管理单元12执行与该时钟周期对应的时间同步。在主时钟周期已经在对应的时间窗内开始的情况下，居间时钟管理单元14执行与主时钟周期对应的居间时间同步。在居间时钟周期已经在对应的时间窗内开始的情况下，参考时钟管理单元15执行与居间时钟周期对应的参考时间同步。
图4是示出用作主控制器10的计算机100的硬件配置的一个示例的示图。计算机100具有电路110。电路110包括处理器111、存储器112、存储装置113、计时器114、输入/输出端口115和通信端口116。这些硬件元件中的每个的数量可以是一个或两个或更多个。存储装置113记录用于在计算机100上配置各个功能模块的程序。存储装置113是计算机可读存储介质，例如，硬盘、非易失性半导体存储器、磁盘或光盘。存储器112暂时存储从存储装置113加载的程序、处理器111的计算结果等。处理器111通过与存储器112协作执行程序，来实现各个功能模块。输入/输出端口115响应于来自处理器111的命令，输入来自目标设备120的电信号并将电信号输出到目标设备120，例如，目标设备是设备体、监视器或输入设备。输入/输出端口115还可以用于向设备体供电。通信端口116根据来自处理器111的命令经由通信网络N(例如，第一通信网络Na和第二通信网络Nb中的至少一个)执行与另一设备的数据通信。
系统操作
将参照图5至图8描述主控制器10的示例操作，作为根据本公开的时间同步方法的一些示例。图5是示出作为处理流程S1的主控制器10的示例操作的时序图。即，在一些示例中，主控制器10执行处理流程S1。图6是示出时间窗的设置的一个示例的示图。图7和图8是示出对时间同步进行监视和控制的示例的示图。
时间同步
将参照图5描述主控制器10中的时间同步。在步骤S11，主时钟管理单元11设置主时钟Cm的开始时间Ts，并将开始时间Ts输出到居间时钟管理单元14。在步骤S12，居间时钟管理单元14获取开始时间Ts，还获取与居间时钟管理单元14相关联的内部延迟Di，并将这些值输出到参考时钟管理单元15。在步骤S13中，参考时钟管理单元15获取开始时间Ts和内部延迟Di，并且还获取与参考时钟管理单元15相关联的内部延迟Dr。
在步骤S14中，主时钟管理单元11设置主时钟信号的主时钟周期Tm，并将主时钟周期Tm输出到居间时钟管理单元14。在步骤S15中，居间时钟管理单元14基于主时钟周期Tm设置居间时钟信号的居间时钟周期Ti。在一些示例中，居间时钟管理单元14设置比主时钟周期Tm短的居间时钟周期Ti，例如，居间时钟周期Ti是主时钟周期Tm的1/N(N是2或更大的整数)。居间时钟管理单元14将居间时钟周期Ti输出到参考时钟管理单元15。在步骤S16中，参考时钟管理单元15获取居间时钟周期Ti。
然后，主时钟管理单元11、居间时钟管理单元14和参考时钟管理单元15进行协作，以执行主时钟Cm、居间控制器时钟Ci和参考控制器时钟Cr之间的时间同步。以下，主时钟管理单元11、居间时钟管理单元14和参考时钟管理单元15中的一系列处理将分别被描述为步骤S17、步骤S18和步骤S19。
在步骤S17中，主时钟管理单元11开始时间同步，并将具有主时钟周期Tm的主时钟信号输出到居间时钟管理单元14。
在步骤S18中，居间时钟管理单元14基于主时钟信号将居间控制器时钟Ci与主时钟Cm进行同步。在该同步中，居间时钟管理单元14将开始时间Ts与内部延迟Di之和设置为居间控制器时间的初始值。然后，居间时钟管理单元14通过在每个主时钟周期Tm中将主时钟周期Tm添加到居间控制器时间的先前值，来更新居间控制器时间。图5将这样的基于主时钟信号的居间控制器时间的初始化和更新示出为步骤S18a。在步骤S18中，居间时钟管理单元14将具有居间时钟周期Ti的居间时钟信号输出到参考时钟管理单元15。图5将该输出示出为步骤S18b。应注意，在一些示例中，步骤S18a和步骤S18b是彼此独立的过程。
在步骤S19中，参考时钟管理单元15基于居间时钟信号将参考控制器时钟Cr与居间控制器时钟Ci进行同步。在该同步中，参考时钟管理单元15将开始时间Ts、内部延迟Di和内部延迟Dr之和(即，居间控制器时间和内部延迟Dr之和)设置为参考控制器时间的初始值。此后，参考时钟管理单元15通过在每个居间时钟周期Ti中将居间时钟周期Ti添加到参考控制器时间的先前值，来更新参考控制器时间。
如步骤S18和步骤S19所示，控制器时钟管理单元12(居间时钟管理单元14和参考时钟管理单元15)还可以基于主控制器10中的内部延迟(例如，内部延迟Di和内部延迟Dr中的至少一个)来执行时间同步。
通知单元16在给定的通信周期中向至少一个本地设备3通知或发送参考控制器时间。通信周期可以比时钟信号的时钟周期(主时钟周期Tm或居间时钟周期Ti)长、短或与时钟信号的时钟周期相同。通信周期可以与时钟周期的N倍或1/N(N是2或更大的整数)同步，也可以与时钟周期异步。
时间窗的设置
将参照图6描述设置时间窗的示例。该示例示出了具有正确的时钟周期T的正确的时钟信号210。设置时间窗的处理对于主时钟信号和居间时钟信号二者是通用的，并且时钟信号210可以对应于主时钟信号和居间时钟信号中的每一个。时钟信号210的每个时钟周期的开始由信号的上升沿指示。在一些示例中，窗设置单元17将以下时间宽度Tw设置为时间窗300：该时间宽度Tw从时钟周期的估计的开始时间点211之前的一时间点到估计的开始时间点211之后的一时间点。图6示出了以窗序列311的方式提供的一组时间窗300。
窗设置单元17可以基于时钟信号210的周期来设置时间宽度Tw。例如，窗设置单元17可以设置由位于估计的开始时间点211之前的1/4周期的长度和位于估计的开始时间点211之后的1/4周期的长度构成的时间宽度Tw(即，具有1/2周期的长度的时间宽度Tw)。可替代地，窗设置单元17可以将与控制器时间对应的内部信号的内部周期设置为时间宽度Tw。内部信号可以是与待同步的控制器时间对应的时钟信号(例如，居间时钟信号)，也可以是周期性生成的另外的中断信号。因此，内部周期可以是时钟信号的时钟周期(例如，居间时钟周期)或中断信号的周期。
窗设置单元17还可以设置指示是否设置了时间窗300的标志。例如，窗设置单元17针对多个时间窗中的每个设置标志。利用该标志，确定单元18可以识别时间窗300的存在，而无需考虑时间窗300的起点、终点和长度。在图6的示例中，标志的值是指示时间窗300被设置的值“OK”、或指示时间窗300未被设置的值“NG”。该标志可以由其他两种类型的值来表示。在设置了标志的情况下，确定单元18在时钟周期开始处参考该标志，来确定时钟周期是否已经在时间窗300中开始。
在一些示例中，响应于确定时钟周期已经在时间窗300中开始，窗设置单元17可以基于该时钟周期的开始时间来设置时间窗300的终点。可以说，这样的终止设置是根据初始设置改变终点的处理。在示出为窗序列312的示例中，窗设置单元17响应于时钟周期的开始，来设置(改变)时间窗300的终点。每个时间窗300的起点未改变。
对时间同步进行监视
将参照图7描述对时间同步进行监视和控制的一个示例。在该示例中，控制器时钟管理单元12基于具有时钟周期Tp的时钟信号220设置控制器时间。该示例示出了对于居间时钟管理单元14和参考时钟管理单元15通用的处理。
将描述在时钟信号220是主时钟信号的情况下的处理。因此，时钟周期Tp意味着主时钟周期。居间时钟管理单元14执行与在时间窗321中开始的主时钟周期221对应的居间时间同步，并将居间控制器时间设置为Tn。居间时钟管理单元14还执行与在下一个时间窗322中开始的主时钟周期222对应的居间时间同步，并将居间控制器时间设置为(Tn+Tp)。针对下一个时间窗323，确定单元18确定主时钟周期223未在时间窗323中开始，更新控制单元19暂停与主时钟周期223对应的居间时间同步。主时钟周期224已经在下一个时间窗324中开始，但更新控制单元19还暂停与主时钟周期224对应的居间时间同步。居间时钟管理单元14执行与在下一个时间窗325中开始的主时钟周期225对应的居间时间同步，并将居间控制器时间设置为(Tn+4×Tp)。居间时钟管理单元14执行与在下一个时间窗326中开始的主时钟周期226对应的居间时间同步，并将居间控制器时间设置为(Tn+5×Tp)。
将描述在时钟信号220是居间时钟信号的情况下的处理。因此，时钟周期Tp意味着居间时钟周期。参考时钟管理单元15执行与在时间窗321中开始的居间时钟周期221对应的参考时间同步，并将参考控制器时间设置为Tn。参考时钟管理单元15还执行与在下一个时间窗322中开始的居间时钟周期222对应的参考时间同步，将参考控制器时间设置为(Tn+Tp)。针对下一个时间窗323，确定单元18确定居间时钟周期223未在时间窗323中开始，更新控制单元19暂停与居间时钟周期223对应的参考时间同步。居间时钟周期224已经在下一个时间窗324中开始，但是更新控制单元19还暂停与居间时钟周期224对应的参考时间同步。参考时钟管理单元15执行与在下一个时间窗325中开始的居间时钟周期225对应的参考时间同步，并将参考控制器时间设置为(Tn+4×Tp)。参考时钟管理单元15执行与在下一个时间窗326中开始的居间时钟周期226对应的参考时间同步，并将参考控制器时间设置为(Tn+5×Tp)。
在图7的示例中，响应于确定主时钟周期(或居间时钟周期)324已经在时间窗324中开始，更新控制单元19可以使居间时钟管理单元14(或参考时钟管理单元15)执行与主时钟周期224对应的时间同步。在这种情况下，居间时钟管理单元14执行居间时间同步，并将居间控制器时间设置为(Tn+3×Tp)(或者参考时钟管理单元15执行参考时间同步，并将参考控制器时间设置为(Tn+3×Tp))。
将参照图8描述对时间同步进行监视和控制的另一示例。在该示例中，控制器时钟管理单元12基于具有时钟周期Tp的时钟信号230来设置控制器时间。该示例也示出了对于居间时钟管理单元14和参考时钟管理单元15通用的处理。
将描述在时钟信号230是主时钟信号的情况下的处理。因此，时钟周期Tp意味着主时钟周期。居间时钟管理单元14执行与在时间窗331中开始的主时钟周期231对应的居间时间同步，并将居间控制器时间设置为Tn。居间时钟管理单元14还执行与在下一个时间窗332中开始的主时钟周期232对应的居间时间同步，并将居间控制器时间设置为(Tn+Tp)。针对下一个时间窗333，确定单元18确定主时钟周期233未在时间窗333中开始，更新控制单元19暂停与主时钟周期233对应的居间时间同步。居间时钟管理单元14执行与在下一个时间窗334中开始的主时钟周期234对应的居间时间同步，并将居间控制器时间设置为(Tn+3×Tp)。居间时钟管理单元14执行与在下一时间窗335中开始的主时钟周期235对应的居间时间同步，并将居间控制器时间设置为(Tn+4×Tp)。此后，产生噪声236，但是由于该时间点在时间窗之外(因为标志是“NG”)，所以居间时钟管理单元14不执行居间时间同步。此后，居间时钟管理单元14执行与在下一个时间窗336中开始的主时钟周期237对应的居间时间同步，并将居间控制器时间设置为(Tn+5×Tp)。
将描述在时钟信号230是居间时钟信号的情况下的处理。因此，时钟周期Tp意味着居间时钟周期。参考时钟管理单元15执行与在时间窗331中开始的居间时钟周期231对应的参考时间同步，并将参考控制器时间设置为Tn。参考时钟管理单元15还执行与在下一个时间窗332中开始的居间时钟周期232对应的参考时间同步，并将参考控制器时间设置为(Tn+Tp)。针对下一个时间窗333，确定单元18确定居间时钟周期233未在时间窗333中开始，更新控制单元19暂停与居间时钟周期233对应的参考时间同步。参考时钟管理单元15执行与在下一个时间窗334中开始的居间时钟周期234对应的参考时间同步，并将参考控制器时间设置为(Tn+3×Tp)。参考时钟管理单元15执行与在下一个时间窗335中开始的居间时钟周期235对应的参考时间同步，并将参考控制器时间设置为(Tn+4×Tp)。此后，产生噪声236，但是由于该时间点在时间窗之外(因为标志是“NG”)，所以参考时钟管理单元15不执行参考时间同步。此后，参考时钟管理单元15执行与在下一个时间窗336中开始的居间时钟周期237对应的参考时间同步，并将参考控制器时间设置为(Tn+5×Tp)。
在图8的示例中，响应于确定主时钟周期(或居间时钟周期)234在时间窗334中开始，更新控制单元19还可以暂停与主时钟周期234对应的时间同步。在这种情况下，在主时钟周期235中执行下一个居间时间同步(或在居间时钟周期235中执行下一个参考时间同步)。
在图7的示例中，时钟信号220包括未在时间窗323中开始的时钟周期223和已经在时间窗324中开始的时钟周期224。在图8的示例中，时钟信号230包括未在时间窗333内开始的时钟周期233和已经在时间窗334内开始的时钟周期234。如在这些示例中的，时钟信号可以包括未在第一时间窗内开始的第一时钟周期和已经在第一时间窗之后的第二时间窗内开始的第二时钟周期。在一些示例中，更新控制单元19可以使控制器时钟管理单元12(居间时钟管理单元14或参考时钟管理单元15)执行与第二时钟周期(时钟周期224或时钟周期234)对应的时间同步。
在图7的示例中，时钟信号220包括未在时间窗323内开始的时钟周期223、已经在时间窗324内开始的时钟周期224和已经在时间窗325内开始的时钟周期225。在图8的示例中，时钟信号230包括未在时间窗333内开始的时钟周期233、已经在时间窗334内开始的时钟周期234和已经在时间窗335内开始的时钟周期235。换言之，时钟信号可以包括未在第一时间窗内开始的第一时钟周期、已经在第一时间窗之后的第二时间窗内开始的第二时钟周期、以及已经在第二时间窗之后的第三时间窗内开始的第三时钟周期。在一些示例中，更新控制单元19还可以暂停与第二时钟周期(时钟周期224或时钟周期234)对应的时间同步，并使控制器时钟管理单元12(居间时钟管理单元14或参考时钟管理单元15)执行与第三时钟周期(时钟周期225或时钟周期235)对应的时间同步。
响应于更新控制单元19暂停时间同步，控制器时钟管理单元12可以基于内部周期而不使用该时钟周期，来执行替代的时间同步。作为示例，响应于更新控制单元19暂停居间时间同步，居间时钟管理单元14可以基于居间时钟周期而不使用主时钟周期，来执行第一替代的时间同步。作为另一示例，响应于更新控制单元19暂停参考时间同步，参考时钟管理单元15可以基于相关中断信号的周期而不使用居间时钟周期，来执行第二替代的时间同步。如上所述，控制器时钟管理单元12(居间时钟管理单元14或参考时钟管理单元15)可以基于根据主时钟Cm的开始时间并基于时钟周期和内部周期中的至少一个，来执行时间同步(居间时间同步或参考时间同步)。可替代地，响应于时间同步被暂停，控制器时钟管理单元12可以基于根据该时钟周期估计的值来执行替代的时间同步。
程序
主控制器10的各个功能模块是通过读取处理器111或存储器112上的时间同步程序并使处理器111执行该程序来实现的。时间同步程序包括用于实现主控制器10的各个功能模块的代码。处理器111根据时间同步程序操作输入/输出端口115或通信端口116，并在存储器112或存储装置113中读取和写入数据。这样的处理实现了设备控制系统1的各个功能模块。
时间同步程序可以在被固定地存储在诸如CD-ROM、DVD-ROM或半导体存储器之类的非暂时性存储介质上之后被提供。可替代地，时间同步程序可以经由通信网络作为叠加在载波上的数据信号来提供。
如上所述，根据本公开的一个方面的控制器包括主时钟；控制器时钟；主时钟管理单元，被配置为将所述主时钟与外部全局时钟进行同步，并基于所述主时钟设置主时间；控制器时钟管理单元，被配置为将所述控制器时钟与所述主时钟进行同步，执行时间同步以将基于所述控制器时钟的控制器时间与所述主时间进行同步，并将指示同步的控制器时间的控制器时间数据发送到至少一个本地设备；窗设置单元，被配置为设置与用于所述时间同步的时钟信号的多个时钟周期对应的多个时间窗；确定单元，被配置为确定所述多个时钟周期中的一个时钟周期是否已经在所述多个时间窗中的一个时间窗内开始，所述一个时间窗与所述一个时钟周期对应；更新控制单元，被配置为响应于确定所述一个时钟周期未在所述一个时间窗内开始，暂停与所述一个时钟周期对应的所述时间同步。
根据本公开的一个方面的时间同步方法包括：将控制器中的主时钟与外部全局时钟进行同步，并基于所述主时钟设置主时间；将所述控制器中的控制器时钟与所述主时钟进行同步，并执行时间同步以将基于所述控制器时钟的控制器时间与所述主时间进行同步；将指示同步的控制器时间的控制器时间数据发送到至少一个本地设备；设置与用于所述时间同步的时钟信号的多个时钟周期对应的多个时间窗；确定所述多个时钟周期中的一个时钟周期是否已经在所述多个时间窗中的一个时间窗内开始，所述一个时间窗与所述一个时钟周期对应；响应于确定所述一个时钟周期未在所述一个时间窗内开始，暂停与所述一个时钟周期对应的所述时间同步。
根据本公开的一个方面的计算机可读存储介质存储有处理器可执行的指令，所述处理器可执行的指令用于：将控制器中的主时钟与外部全局时钟进行同步，并基于所述主时钟设置主时间；将所述控制器中的控制器时钟与所述主时钟进行同步，并执行时间同步以将基于所述控制器时钟的控制器时间与所述主时间进行同步；将指示同步的控制器时间的控制器时间数据发送到至少一个本地设备；设置与用于所述时间同步的时钟信号的多个时钟周期对应的多个时间窗；确定所述多个时钟周期中的一个时钟周期是否已经在所述多个时间窗中的一个时间窗内开始，所述一个时间窗与所述一个时钟周期对应；响应于确定所述一个时钟周期未在所述一个时间窗内开始，暂停与所述一个时钟周期对应的所述时间同步。
根据这样的示例，由于当一个周期的时钟信号的开始时间点不恰当时不执行时间同步，因此可以避免控制器时间偏离主时间的情况，可以稳定时间同步。
在一些示例中，所述主时钟管理单元可以被配置为：通过非周期性通信从时间服务器接收全局时间数据，其中，所述全局时间数据指示基于所述外部全局时钟的全局时间；基于所述全局时间设置所述主时间，所述控制器时钟管理单元可被配置为通过周期性通信将所述控制器时间数据发送到所述至少一个本地设备。在这种情况下，与通过非周期性通信获取的全局时间同步的控制器时间通过周期性通信被通知或发送到本地设备。换言之，即使当通过非周期性通信获取全局时间时，也可以恰当地设置基于周期性通信被控制的一个或多个本地设备中的每个本地设备中的本地时间。
在一些示例中，所述主时钟管理单元还可以被配置为生成与所述主时间对应并具有多个主时钟周期的主时钟信号，作为用于所述时间同步的时钟信号，确定单元可以被配置为确定所述多个主时钟周期中的一个主时钟周期是否已经在所述一个时间窗内开始，其中，所述更新控制单元可以被配置为响应于确定所述一个主时钟周期未在所述一个时间窗内开始，暂停与所述一个主时钟周期对应的所述时间同步。通过当主时钟的开始时间点不恰当时不执行时间同步，可以避免控制器时间偏离主时间的情况，可以稳定时间同步。
在一些示例中，所述控制器时钟可以包括居间控制器时钟和参考控制器时钟，所述控制器时钟管理单元可以包括：居间时钟管理单元，被配置为基于所述主时钟信号将所述居间控制器时钟与所述主时钟进行同步，执行居间时间同步以基于所述居间控制器时钟设置居间控制器时间，并生成与所述居间控制器时间对应并具有多个居间时钟周期的居间时钟信号，作为用于所述时间同步的时钟信号，其中，所述多个居间时钟周期中的每个均比所述主时钟周期短；参考时钟管理单元，被配置为基于所述居间时钟信号将所述参考控制器时钟与所述居间控制器时钟进行同步，并执行参考时间同步以将基于所述参考控制器时钟的参考控制器时间与所述居间控制器时间进行同步；以及通知单元，被配置为将指示同步的参考控制器时间的控制器时间数据发送到所述至少一个本地设备，其中，所述同步的参考控制器时间作为所述同步的控制器时间。通过使用比主时钟周期短的居间时钟周期在两个阶段中将控制器中的时间与主时间进行同步，可以更可靠地抑制主时钟信号的波动的影响，实现鲁棒的时间同步。
在一些示例中，所述确定单元还可以被配置为确定所述多个居间时钟周期中的一个居间时钟周期是否已经在所述一个时间窗内开始，所述更新控制单元可以被配置为响应于确定所述一个居间时钟周期未在所述一个时间窗内开始，暂停与所述一个居间时钟周期对应的所述参考时间同步。通过在主时钟周期和居间时钟周期中的每个中执行该确定，可以更可靠地稳定时间同步。
在一些示例中，所述多个时间窗可以包括第一时间窗和在所述第一时间窗之后的第二时间窗，所述时钟信号可以包括：未在所述第一时间窗内开始的第一时钟周期；以及已经在所述第二时间窗内开始的第二时钟周期，所述更新控制单元还可以被配置为：暂停与所述第一时钟周期对应的第一时间同步；使所述控制器时钟管理单元执行与所述第二时钟周期对应的第二时间同步。在这种情况下，可以在估计时钟周期恢复正常时迅速恢复时间同步。
在一些示例中，所述多个时间窗可以包括第一时间窗、在所述第一时间窗之后的第二时间窗和在所述第二时间窗之后的第三时间窗，所述时钟信号可以包括：未在所述第一时间窗内开始的第一时钟周期；已经在所述第二时间窗内开始的第二时钟周期；以及已经在所述第三时间窗中开始的第三时钟周期，所述更新控制单元还可以被配置为：暂停与所述第一时钟周期对应的第一时间同步；暂停与所述第二时钟周期对应的第二时间同步；使所述控制器时钟管理单元执行与所述第三时钟周期对应的第三时间同步。在这种情况下，由于在估计时钟周期可靠地恢复正常时恢复时间同步，因此可以更可靠地稳定时间同步。
在一些示例中，所述窗设置单元可以被配置为针对所述多个时钟周期中的每个时钟周期，设置与所述时钟周期的估计的开始时间点对应的时间窗。由于针对每个时钟周期设置了时间窗，因此可以可靠地监视各个时钟周期。
在一些示例中，所述窗设置单元可以被配置为针对所述多个时钟周期中的每个时钟周期，设置以下时间宽度作为所述时间窗：所述时间宽度从所述时钟周期的估计的开始时间点之前的一时间点到所述估计的开始时间点之后的一时间点。通过以这种方式设置时间窗，可以可靠地获取恰当的(正确的)时钟周期。
在一些示例中，所述窗设置单元可以被配置为将与所述控制器时间对应的内部信号的内部周期设置为所述时间宽度。由于考虑内部信号的周期来设置时间窗的长度，因此可以将时间同步控制为不影响基于内部信号的处理。
在一些示例中，所述窗设置单元可以被配置为响应于确定所述一个时钟周期已经在所述一个时间窗内开始，基于所述时钟周期的开始时间设置所述一个时间窗的终点。通过响应于识别到恰当的(正确的)时钟周期的开始来设置时间窗的终点，可以继续获取恰当的时钟周期。
在一些示例中，所述窗设置单元可以被配置为针对所述多个时间窗中的每个时间窗，设置指示是否设置了所述时间窗的标志，所述确定单元可以被配置为在所述时钟周期的开始时间参考所述标志，来确定所述一个时钟周期是否已经在所述一个时间窗内开始。由于参考所述标志足以确定时钟周期是否恰当，因此可以简化确定过程。
在一些示例中，所述控制器时钟管理单元可以被配置为：基于所述时钟周期，生成与所述控制器时间对应并具有多个内部周期的内部信号；基于开始时间，并基于选自包括所述多个时钟周期和所述多个内部周期的组中的至少一个周期，执行所述时间同步，其中，所述开始时间基于主时钟。通过基于时钟信号的周期生成内部信号并使用两个周期中的至少一个执行同步，可以实现准确的时间同步。
在一些示例中，所述控制器时钟管理单元还可以被配置为响应于时间同步被暂停，基于选自所述多个内部周期中的至少一个周期而不是选择所述多个时钟周期中的任何一个，来执行替代的时间同步。通过这样的处理，即使在不能获得恰当的(准确的)主时间的情况下，也可以执行时间同步。
在一些示例中，所述控制器时钟管理单元可以被配置为按所述内部周期生成所述内部信号，其中，所述多个内部周期中的每个均比时钟周期短。通过使用该内部信号，可以以更短的间隔将控制器中的时间与主时间进行同步，因此能够更可靠地抑制时钟信号的波动的影响，执行鲁棒的时间同步。
在一些示例中，所述控制器时钟管理单元可以被配置为还基于所述控制器中的内部延迟来执行所述时间同步。由于考虑了控制器的内部延迟，因此可以更准确地将控制器时间与主时间进行同步。
在一些示例中，一种设备控制系统可以包括以上控制器，并且还包括至少一个本地设备。在这种情况下，在设备控制系统中，可以避免控制器时间偏离主时间的情况，可以稳定时间同步。
在一些示例中，所述至少一个本地设备中的至少一个可以是机器人控制器。在这种情况下，在具有机器人控制器的设备控制系统中，可以避免控制器时间偏离主时间的情况，可以稳定时间同步。
根据本公开的另一方面的一种控制器包括：主时钟管理单元，被配置为将所述控制器中的主时钟与外部全局时钟进行同步，基于所述主时钟设置主时间，并生成与所述主时间对应并具有主时钟周期的主时钟信号；居间时钟管理单元，被配置为基于所述主时钟信号将所述控制器中的居间控制器时钟与所述主时钟进行同步，执行居间时间同步以基于所述居间控制器时钟设置居间控制器时间，并生成与所述居间控制器时间对应并具有居间时钟周期的居间时钟信号，其中，所述居间时钟周期比所述主时钟周期短；参考时钟管理单元，被配置为基于所述居间时钟信号将所述控制器中的参考控制器时钟与所述居间控制器时钟进行同步，并执行参考时间同步以基于所述参考控制器时钟设置参考控制器时间。
根据本公开的另一方面的一种时间同步方法包括：将控制器中的主时钟与外部全局时钟进行同步，基于所述主时钟设置主时间，并生成与所述主时间对应并具有主时钟周期的主时钟信号；基于所述主时钟信号将所述控制器中的居间控制器时钟与所述主时钟进行同步，执行居间时间同步以基于所述居间控制器时钟设置居间控制器时间，并生成与所述居间控制器时间对应并具有居间时钟周期的居间时钟信号，其中，所述居间时钟周期比所述主时钟周期短；基于所述居间时钟信号将所述控制器中的参考控制器时钟与所述居间控制器时钟进行同步，并执行参考时间同步以基于所述参考控制器时钟设置参考控制器时间。
根据本公开的另一方面的一种存储有处理器可执行的指令的计算机可读存储介质，所述处理器可执行的指令用于：将控制器中的主时钟与外部全局时钟进行同步，基于所述主时钟设置主时间，并生成与所述主时间对应并具有主时钟周期的主时钟信号；基于所述主时钟信号将所述控制器中的居间控制器时钟与所述主时钟进行同步，执行居间时间同步以基于所述居间控制器时钟设置居间控制器时间，并生成与所述居间控制器时间对应并具有居间时钟周期的居间时钟信号，其中，所述居间时钟周期比所述主时钟周期短；基于所述居间时钟信号将所述控制器中的参考控制器时钟与所述居间控制器时钟进行同步，并执行参考时间同步以基于所述参考控制器时钟设置参考控制器时间。
根据这样的示例，通过使用比主时钟周期短的居间时钟周期在两个阶段中将控制器中的时间与主时间进行同步，可以更可靠地抑制主时钟信号的波动的影响，实现鲁棒的时间同步。
附加的示例
应当理解，并非本文描述的所有方面、优点和特征都会必然通过任何一个特定示例来实现或包含在任何一个特定示例中。实际上，已经在本文中描述和说明了各种示例的情况下，将显而易见的是，可以在布置方式上修改其他示例并省略细节。
在上述示例中，主控制器10包括两个控制器时钟，即，居间控制器时钟Ci和参考控制器时钟Cr。然而，主控制器10可以包括参考控制器时钟Cr而不包括居间控制器时钟Ci。在该示例中，控制器时钟管理单元12执行包括以下项的时间同步：基于主时钟信号将参考控制器时钟Cr与主时钟Cm进行同步，以及基于参考控制器时钟Cr设置参考控制器时间。
换言之，在一些示例中，控制器时钟可以是参考控制器时钟，控制器时钟管理单元还可以被配置为：基于主时钟信号将参考控制器时钟与主时钟进行同步；执行时间同步以基于参考控制器时钟设置参考控制器时间；将指示作为同步的控制器时间的同步的参考控制器时间的控制器时间数据发送到至少一个本地设备。由于省略了居间控制器时钟，因此可以在简化控制器配置的同时稳定时间同步。
系统的硬件配置不限于通过执行程序来实现每个功能模块的示例。在一些示例中，上述功能模块中的至少一部分可以由专用于执行该功能的逻辑电路来配置，或者可以由集成了逻辑电路的专用集成电路(ASIC)来配置。
由至少一个处理器执行的方法的过程不限于上述示例。例如，上述步骤或处理中的一些可以被省略，或者以不同的顺序来执行。此外，上述步骤中的两个或更多个可以被组合，或者上述步骤中的一部分可以被修改或删除。可替代地，可以执行除上述步骤之外的其他步骤。
在两个数值之间的大小关系在计算机系统或计算机中进行比较的情况下，可以使用“大于或等于”和“大于”这两个标准中的任一个，并且可以使用“小于或等于”和“小于”这两个标准中的任一个。
我们要求所有修改和变化落入本文要求保护的主题的精神和范围内。
关于以上示例，提供以下附录作为进一步说明。
(附录1)一种控制器，包括：
主时钟管理单元，被配置为将所述控制器中的主时钟与外部全局时钟进行同步，并基于所述主时钟设置主时间；
控制器时钟管理单元，被配置为将所述控制器中的控制器时钟与所述主时钟进行同步，并执行时间同步以基于所述控制器时钟设置控制器时间；
确定单元，被配置为确定用于所述时间同步的时钟信号的各个时钟周期是否已经在给定的时间窗内开始；以及
更新控制单元，被配置为响应于确定所述时钟周期未在所述时间窗内开始，暂停与所述时钟周期对应的所述时间同步。
(附录2)根据附录1所述的控制器，
其中，所述主时钟管理单元被配置为：
通过非周期性通信从时间服务器接收基于所述外部全局时钟的全局时间；以及
基于所述全局时间设置所述主时间，
其中，所述控制器时钟管理单元还被配置为通过周期性通信将所述控制器时间发送到至少一个本地设备。
(附录3)根据附录1或2所述的控制器，
其中，所述主时钟管理单元还被配置为生成与所述主时间对应并具有主时钟周期的主时钟信号，作为用于所述时间同步的时钟信号，
其中，所述确定单元被配置为确定各个主时钟周期是否已经在与所述主时钟周期对应的所述给定的时间窗内开始，以及
其中，所述更新控制单元被配置为响应于确定所述主时钟周期未在所述对应的时间窗内开始，暂停与所述主时钟周期对应的所述时间同步。
(附录4)根据附录3所述的控制器，
其中，所述控制器时钟包括居间控制器时钟和参考控制器时钟，
其中，所述控制器时钟管理单元包括：
居间时钟管理单元，被配置为基于所述主时钟信号将所述居间控制器时钟与所述主时钟进行同步，执行第一时间同步(居间时间同步)以基于所述居间控制器时钟设置居间控制器时间，并生成与所述居间控制器时间对应并具有居间时钟周期的居间时钟信号，作为用于所述时间同步的时钟信号，其中，所述居间时钟周期比所述主时钟周期短；以及
参考时钟管理单元，被配置为基于所述居间时钟信号将所述参考控制器时钟与所述居间控制器时钟进行同步，并执行第二时间同步(参考时间同步)以基于所述参考控制器时钟设置参考控制器时间。
(附录5)根据附录4所述的控制器，
其中，所述确定单元还被配置为确定各个居间时钟周期是否已经在该居间时钟周期对应的时间窗内开始，
其中，所述更新控制单元被配置为响应于确定所述居间时钟周期未在所述对应的时间窗内开始，暂停与所述居间时钟周期对应的第二时间同步(参考时间同步)。
(附录6)根据附录3所述的控制器，
其中，所述控制器时钟是参考控制器时钟，
其中，所述控制器时钟管理单元被配置为：
基于所述主时钟信号将所述参考控制器时钟与所述主时钟进行同步；以及
执行所述时间同步以基于所述参考控制器时钟设置参考控制器时间。
(附录7)根据附录1至6中任一项所述的控制器，
其中，所述时钟信号包括：
未在第一时间窗内开始的第一时钟周期；以及
已经在所述第一时间窗之后的第二时间窗内开始的第二时钟周期，
其中，所述更新控制单元还被配置为使所述控制器时钟管理单元执行与所述第二时钟周期对应的时间同步。
(附录8)根据附录1至6中任一项所述的控制器，
其中，所述时钟信号包括：
未在第一时间窗内开始的第一时钟周期；
已经在所述第一时间窗之后的第二时间窗内开始的第二时钟周期；以及
已经在所述第二时间窗之后的第三时间窗中开始的第三时钟周期，
其中，所述更新控制单元还被配置为：
还暂停与所述第二时钟周期对应的时间同步；以及
使所述控制器时钟管理单元执行与所述第三时钟周期对应的时间同步。
(附录9)根据附录1至8中任一项所述的控制器，还包括：窗设置单元，被配置为设置与各个时钟周期的估计的开始时间点对应的时间窗。
(附录10)根据附录9所述的控制器，其中，所述窗设置单元被配置为设置以下时间宽度作为所述时间窗：所述时间宽度从所述时钟周期的估计的开始时间点之前的一时间点到所述估计的开始时间点之后的一时间点。
(附录11)根据附录10所述的控制器，其中，所述窗设置单元被配置为将与所述控制器时间对应的内部信号的内部周期设置为所述时间宽度。
(附录12)根据附录9至11中任一项所述的控制器，其中，所述窗设置单元被配置为响应于确定所述时钟周期已经在所述时间窗内开始，基于所述时钟周期的开始时间设置所述时间窗的终点。
(附录13)根据附录9至12中任一项所述的控制器，
其中，所述窗设置单元还被配置为设置指示是否设置了所述时间窗的标志，
其中，所述确定单元被配置为在所述时钟周期的开始时间参考所述标志，来确定所述时钟周期是否已经在所述时间窗内开始。
(附录14)根据附录1至13中任一项所述的控制器，
其中，所述控制器时钟管理单元被配置为：
基于所述时钟周期，生成与所述控制器时间对应并具有给定的内部周期的内部信号；以及
基于根据主时钟的开始时间并基于所述时钟周期和所述内部周期中的至少一个，执行所述时间同步。
(附录15)根据附录14所述的控制器，其中，所述控制器时钟管理单元还被配置为响应于时间同步被暂停，基于所述内部周期而不使用所述时钟周期，来执行替代的时间同步。
(附录16)根据附录14或15所述的控制器，其中，所述控制器时钟管理单元被配置为按所述内部周期生成所述内部信号，其中，所述内部周期比所述主时钟周期短。
(附录17)根据附录1至16中任一项所述的控制器，其中，所述控制器时钟管理单元被配置为还基于所述控制器中的内部延迟来执行所述时间同步。
(附录18)一种设备控制系统，包括：
附录1至17中任一项所述的控制器；以及
至少一个本地设备。
(附录19)根据附录18所述的设备控制系统，其中，所述至少一个本地设备中的至少一个是机器人控制器。
(附录20)一种时间同步方法，包括：
将控制器中的主时钟与外部全局时钟进行同步，并基于所述主时钟设置主时间；
将所述控制器中的控制器时钟与所述主时钟进行同步，并执行时间同步以基于所述控制器时钟设置控制器时间；
确定用于所述时间同步的时钟信号的各个时钟周期是否已经在给定的时间窗内开始；以及
暂停与未在所述时间窗内开始的时钟周期对应的所述时间同步。
(附录21)一种时间同步程序，所述时间同步程序用于使计算机执行以下操作：
将控制器中的主时钟与外部全局时钟进行同步，并基于所述主时钟设置主时间；
将所述控制器中的控制器时钟与所述主时钟进行同步，并执行时间同步以基于所述控制器时钟设置控制器时间；
确定用于所述时间同步的时钟信号的各个时钟周期是否已经在给定的时间窗内开始；以及
暂停与未在所述时间窗内开始的时钟周期对应的所述时间同步。
(附录22)一种控制器，包括：
主时钟管理单元，被配置为将所述控制器中的主时钟与外部全局时钟进行同步，基于所述主时钟设置主时间，并生成与所述主时间对应并具有主时钟周期的主时钟信号；
居间时钟管理单元，被配置为基于所述主时钟信号将所述控制器中的居间控制器时钟与所述主时钟进行同步，执行第一时间同步(居间时间同步)以基于所述居间控制器时钟设置居间控制器时间，并生成与所述居间控制器时间对应并具有居间时钟周期的居间时钟信号，其中，所述居间时钟周期比所述主时钟周期短；以及
参考时钟管理单元，被配置为基于所述居间时钟信号将所述控制器中的参考控制器时钟与所述居间控制器时钟进行同步，并执行第二时间同步(参考时间同步)以基于所述参考控制器时钟设置参考控制器时间。
(附录23)一种时间同步方法，包括：
将控制器中的主时钟与外部全局时钟进行同步，基于所述主时钟设置主时间，并生成与所述主时间对应并具有主时钟周期的主时钟信号；
基于所述主时钟信号将所述控制器中的居间控制器时钟与所述主时钟进行同步，执行第一时间同步(居间时间同步)以基于所述居间控制器时钟设置居间控制器时间，并生成与所述居间控制器时间对应并具有居间时钟周期的居间时钟信号，其中，所述居间时钟周期比所述主时钟周期短；以及
基于所述居间时钟信号将所述控制器中的参考控制器时钟与所述居间控制器时钟进行同步，并执行第二时间同步(参考时间同步)以基于所述参考控制器时钟设置参考控制器时间。
(附录24)一种时间同步程序，所述时间同步程序用于使计算机执行以下操作：
将控制器中的主时钟与外部全局时钟进行同步，基于所述主时钟设置主时间，并生成与所述主时间对应并具有主时钟周期的主时钟信号；
基于所述主时钟信号将所述控制器中的居间控制器时钟与所述主时钟进行同步，执行第一时间同步(居间时间同步)以基于所述居间控制器时钟设置居间控制器时间，并生成与所述居间控制器时间对应并具有居间时钟周期的居间时钟信号，其中，所述居间时钟周期比所述主时钟周期短；以及
基于所述居间时钟信号将所述控制器中的参考控制器时钟与所述居间控制器时钟进行同步，并执行第二时间同步(参考时间同步)以基于所述参考控制器时钟设置参考控制器时间。

Claims (20)

1.一种控制器，包括：
主时钟；
控制器时钟；
主时钟管理单元，被配置为将所述主时钟与外部全局时钟进行同步，并基于所述主时钟设置主时间；
控制器时钟管理单元，被配置为将所述控制器时钟与所述主时钟进行同步，执行时间同步以将基于所述控制器时钟的控制器时间与所述主时间进行同步，并将指示同步的控制器时间的控制器时间数据发送到至少一个本地设备；
窗设置单元，被配置为设置与用于所述时间同步的时钟信号的多个时钟周期对应的多个时间窗；
确定单元，被配置为确定所述多个时钟周期中的一个时钟周期是否已经在所述多个时间窗中的一个时间窗内开始，所述一个时间窗与所述一个时钟周期对应；以及
更新控制单元，被配置为响应于确定所述一个时钟周期未在所述一个时间窗内开始，暂停与所述一个时钟周期对应的所述时间同步。
2.根据权利要求1所述的控制器，
其中，所述主时钟管理单元被配置为：
通过非周期性通信从时间服务器接收全局时间数据，所述全局时间数据指示基于所述外部全局时钟的全局时间；以及
基于所述全局时间设置所述主时间，
其中，所述控制器时钟管理单元被配置为通过周期性通信将所述控制器时间数据发送到所述至少一个本地设备。
3.根据权利要求1所述的控制器，
其中，所述主时钟管理单元还被配置为生成与所述主时间对应并具有多个主时钟周期的主时钟信号，作为用于所述时间同步的时钟信号，
其中，所述确定单元被配置为确定所述多个主时钟周期中的一个主时钟周期是否已经在所述一个时间窗内开始，以及
其中，所述更新控制单元被配置为响应于确定所述一个主时钟周期未在所述一个时间窗内开始，暂停与所述一个主时钟周期对应的所述时间同步。
4.根据权利要求3所述的控制器，
其中，所述控制器时钟包括居间控制器时钟和参考控制器时钟，
其中，所述控制器时钟管理单元包括：
居间时钟管理单元，被配置为基于所述主时钟信号将所述居间控制器时钟与所述主时钟进行同步，执行居间时间同步以基于所述居间控制器时钟设置居间控制器时间，并生成与所述居间控制器时间对应并具有多个居间时钟周期的居间时钟信号，作为用于所述时间同步的时钟信号，其中，所述多个居间时钟周期中的每个均比所述主时钟周期短；
参考时钟管理单元，被配置为基于所述居间时钟信号将所述参考控制器时钟与所述居间控制器时钟进行同步，并执行参考时间同步以将基于所述参考控制器时钟的参考控制器时间与所述居间控制器时间进行同步；以及
通知单元，被配置为将指示同步的参考控制器时间的所述控制器时间数据发送到所述至少一个本地设备，其中，所述同步的参考控制器时间作为所述同步的控制器时间。
5.根据权利要求4所述的控制器，
其中，所述确定单元还被配置为确定所述多个居间时钟周期中的一个居间时钟周期是否已经在所述一个时间窗内开始，
其中，所述更新控制单元被配置为响应于确定所述一个居间时钟周期未在所述一个时间窗内开始，暂停与所述一个居间时钟周期对应的所述参考时间同步。
6.根据权利要求3所述的控制器，
其中，所述控制器时钟是参考控制器时钟，
其中，所述控制器时钟管理单元被配置为：
基于所述主时钟信号将所述参考控制器时钟与所述主时钟进行同步；
执行所述时间同步以将基于所述参考控制器时钟的参考控制器时间与所述主时间进行同步；以及
将指示同步的参考控制器时间的所述控制器时间数据发送到所述至少一个本地设备，其中，所述同步的参考控制器时间作为所述同步的控制器时间。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的控制器，
其中，所述多个时间窗包括第一时间窗和在所述第一时间窗之后的第二时间窗，
其中，所述时钟信号包括：
未在所述第一时间窗内开始的第一时钟周期；以及
已经在所述第二时间窗内开始的第二时钟周期，
其中，所述更新控制单元还被配置为：
暂停与所述第一时钟周期对应的第一时间同步；以及
使所述控制器时钟管理单元执行与所述第二时钟周期对应的第二时间同步。
8.根据权利要求1至6中任一项所述的控制器，
其中，所述多个时间窗包括第一时间窗、在所述第一时间窗之后的第二时间窗、和在所述第二时间窗之后的第三时间窗，
其中，所述时钟信号包括：
未在所述第一时间窗内开始的第一时钟周期；
已经在所述第二时间窗内开始的第二时钟周期；以及
已经在所述第三时间窗中开始的第三时钟周期，
其中，所述更新控制单元还被配置为：
暂停与所述第一时钟周期对应的第一时间同步；
暂停与所述第二时钟周期对应的第二时间同步；以及
使所述控制器时钟管理单元执行与所述第三时钟周期对应的第三时间同步。
9.根据权利要求1至6中任一项所述的控制器，其中，所述窗设置单元被配置为针对所述多个时钟周期中的每个时钟周期，设置与所述时钟周期的估计的开始时间点对应的时间窗。
10.根据权利要求9所述的控制器，其中，所述窗设置单元被配置为针对所述多个时钟周期中的每个时钟周期，设置以下时间宽度作为所述时间窗：所述时间宽度从所述时钟周期的估计的开始时间点之前的一时间点到所述估计的开始时间点之后的一时间点。
11.根据权利要求10所述的控制器，其中，所述窗设置单元被配置为将与所述控制器时间对应的内部信号的内部周期设置为所述时间宽度。
12.根据权利要求9所述的控制器，其中，所述窗设置单元被配置为响应于确定所述一个时钟周期已经在所述一个时间窗内开始，基于所述时钟周期的开始时间设置所述一个时间窗的终点。
13.根据权利要求9所述的控制器，
其中，所述窗设置单元被配置为针对所述多个时间窗中的每个时间窗，设置指示是否设置了所述时间窗的标志，
其中，所述确定单元被配置为在所述时钟周期的开始时间参考所述标志，来确定所述一个时钟周期是否已经在所述一个时间窗内开始。
14.根据权利要求1至6中任一项所述的控制器，其中，所述控制器时钟管理单元被配置为：
基于所述时钟周期，生成与所述控制器时间对应并具有多个内部周期的内部信号；以及
基于开始时间，并基于选自包括所述多个时钟周期和所述多个内部周期的组中的至少一个周期，执行所述时间同步，其中，所述开始时间基于所述主时钟。
15.根据权利要求14所述的控制器，其中，所述控制器时钟管理单元还被配置为响应于所述时间同步被暂停，基于选自所述多个内部周期中的至少一个周期而不是选择所述多个时钟周期中的任何一个，来执行替代的时间同步。
16.根据权利要求14所述的控制器，其中，所述控制器时钟管理单元被配置为按所述内部周期生成所述内部信号，其中，所述多个内部周期中的每个均比所述时钟周期短。
17.根据权利要求1至6中任一项所述的控制器，其中，所述控制器时钟管理单元被配置为还基于所述控制器中的内部延迟来执行所述时间同步。
18.一种设备控制系统，包括根据权利要求1至6中任一项所述的控制器，并且还包括至少一个本地设备。
19.一种时间同步方法，包括：
将控制器中的主时钟与外部全局时钟进行同步，并基于所述主时钟设置主时间；
将所述控制器中的控制器时钟与所述主时钟进行同步，并执行时间同步以将基于所述控制器时钟的控制器时间与所述主时间进行同步；
将指示同步的控制器时间的控制器时间数据发送到至少一个本地设备；
设置与用于所述时间同步的时钟信号的多个时钟周期对应的多个时间窗；
确定所述多个时钟周期中的一个时钟周期是否已经在所述多个时间窗中的一个时间窗内开始，所述一个时间窗与所述一个时钟周期对应；以及
响应于确定所述一个时钟周期未在所述一个时间窗内开始，暂停与所述一个时钟周期对应的所述时间同步。
20.一种存储有处理器可执行的指令的计算机可读存储介质，其中所述指令当被处理器执行时使得所述处理器：
将控制器中的主时钟与外部全局时钟进行同步，并基于所述主时钟设置主时间；
将所述控制器中的控制器时钟与所述主时钟进行同步，并执行时间同步以将基于所述控制器时钟的控制器时间与所述主时间进行同步；
将指示同步的控制器时间的控制器时间数据发送到至少一个本地设备；
设置与用于所述时间同步的时钟信号的多个时钟周期对应的多个时间窗；
确定所述多个时钟周期中的一个时钟周期是否已经在所述多个时间窗中的一个时间窗内开始，所述一个时间窗与所述一个时钟周期对应；以及
响应于确定所述一个时钟周期未在所述一个时间窗内开始，暂停与所述一个时钟周期对应的所述时间同步。
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