CN115589273B - Epa通信系统 - Google Patents

Abstract

本公开的实施例涉及一种EPA通信系统，包括彼此耦接的主时钟设备、备份主时钟设备以及一个或多个从时钟设备，主时钟设备被配置成执行通信控制操作，从时钟设备被配置成在主时钟设备的控制下进行通信，并且备份主时钟设备被配置成在确定主时钟设备当前正常工作时以第一工作模式工作，而在确定主时钟设备当前发生故障时以第二工作模式工作，在第一工作模式下，备份主时钟设备保持静默状态，在第二工作模式下，备份主时钟设备代替主时钟设备作为新的主时钟设备来执行通信控制操作。由此，能够在无需竞争的情况下，直接选定新的主时钟设备，从而可以更有效避免由于主时钟设备损坏或掉线而导致整个通信系统瘫痪的问题。

Description

EPA通信系统

技术领域

本公开的实施例总体涉及通信处理设备，并且更具体地涉及一种EPA通信系统。

背景技术

在EPA（Ethernet for plant automation）通信系统（即通信网络）中，通常包括一个主时钟设备以及一个或多个从时钟设备，主时钟设备用于为整个网络提供时钟基准，因此当主时钟设备掉线时，只能通过主时钟竞争机制从网络系统中的各个从时钟设备中产生新的主时钟设备。但是，这种主时钟竞争机制需要花费较长的时间才能选出新的主时钟设备，而且无法保证整个通信系统的同步状态保持稳定，进而也无法保证数据调度状态保持稳定，因此容易影响整个通信系统的稳定性和可靠性。然而，在很多使用环境中，主时钟设备具有非常重要的作用，例如网络中的各种通信都需要由主时钟设备发起，并且网络中的各种控制指令也需要由主时钟设备发起，因此一旦主时钟设备发生损坏或掉线而没有及时选出新的主时钟设备或者系统不稳定，则很容易使得整个网络瘫痪，进而造成严重的后果。

发明内容

针对上述问题，本公开提供了一种EPA通信系统，能够在无需竞争的情况下，直接选定新的主时钟设备，从而可以更有效避免由于主时钟设备损坏或掉线而导致整个通信系统瘫痪的问题。

根据本公开的第一方面，提供了一种EPA通信系统，包括彼此耦接的主时钟设备、备份主时钟设备以及一个或多个从时钟设备，所述主时钟设备被配置成执行通信控制操作，所述从时钟设备被配置成在所述主时钟设备的控制下进行通信，并且所述备份主时钟设备被配置成在确定所述主时钟设备当前正常工作时以第一工作模式工作，而在确定所述主时钟设备当前发生故障时以第二工作模式工作，在所述第一工作模式下，所述备份主时钟设备保持静默状态，在所述第二工作模式下，所述备份主时钟设备代替所述主时钟设备作为新的主时钟设备来执行所述通信控制操作。

在一些实施例中，所述备份主时钟设备默认被配置为处于第一工作模式，并且所述备份主时钟设备被配置成通过判断在当前宏周期时间期间是否检测到来自所述主时钟设备的报文，来确定所述主时钟设备当前是否发生故障，其中如果所述备份主时钟设备在当前宏周期时间期间没有检测到来自所述主时钟设备的报文，则确定所述主时钟设备当前发生故障，否则确定所述主时钟设备当前正常工作。

在一些实施例中，所述备份主时钟设备还被配置成在当前处于第一工作模式的情况下，如果在当前宏周期时间期间没有检测到来自所述主时钟设备的报文，则执行从所述第一工作模式转换为第二工作模式的操作，以便接替所述主时钟设备成为新的主时钟设备来执行所述通信控制操作。

在一些实施例中，所述备份主时钟设备还被配置成在当前处于第二工作模式的情况下，如果在当前宏周期时间期间检测到来自所述主时钟设备的报文，则执行从所述第二工作模式转换回为所述第一工作模式的操作，以便进入静默状态。

在一些实施例中，所述备份主时钟设备的组态配置参数被设置为与所述主时钟设备配置的组态配置参数相同。

在一些实施例中，所述备份主时钟设备还被配置成在转换为第二工作模式后的每一宏周期时间期间，向所述一个或多个从时钟设备中的每一从时钟设备发送包括所述备份主时钟设备的本地时钟的周期报文；并且每一从时钟设备还被配置成在接收到包括所述备份主时钟设备的本地时钟的周期报文的第一个宏周期时间后，执行将该从时钟设备的本地时钟与所述备份主时钟设备的本地时钟进行时间同步的操作。

在一些实施例中，所述备份主时钟设的组态配置参数被设置为与所述主时钟设备的组态配置参数不同，并且所述备份主时钟设备还被配置成如果在所述备份主时钟设备上电启动之后的第一个宏周期时间期间检测到来自所述主时钟设备的包括主时钟的周期报文，则执行将所述备份主时钟设备的本地时钟与所述主时钟进行时间同步的操作；每一个从时钟设备还被配置成完成与所述主时钟设备的时间同步后，如果确定所述备份主时钟设备也完成了与所述主时钟设备的时间同步，则执行确定该从时钟设备与所述备份主时钟设备之间的线路延时的操作。

在一些实施例中，所述备份主时钟设备还被配置成在转换为第二工作模式后的每一宏周期时间期间，向所述一个或多个从时钟设备中的每一时钟设备发送包括所述备份主时钟设备的本地时钟的周期报文；并且每一从时钟设备还被配置成在接收到所述备份主时钟设备的本地时钟的周期报文的第一个宏周期时间后，直接基于所确定的相应线路延时以及所述备份主时钟设备的本地时钟来进行时间同步。

在一些实施例中，所述主时钟设备、备份主时钟设备和一个或多个从时钟设备之间的拓扑结构为环型，并且所述备份主时钟设备紧邻所述主时钟设备连接。

在一些实施例中，所述主时钟设备、备份主时钟设备和一个或多个从时钟设备之间的拓扑结构为星型，并且所述主时钟设备、备份主时钟设备和一个或多个从时钟设备通过一个或多个交换机彼此连接。

应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本公开的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本公开的范围。本公开的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。

附图说明

结合附图并参考以下详细说明，本公开各实施例的上述和其他特征、优点及方面将变得更加明显。在附图中，相同或相似的附图标注表示相同或相似的元素。

图1示出了用于实现根据本公开的一些实施例的示例性EPA通信系统100的示意框图。

图2示出了根据本公开的实施例的宏周期时间200的说明性示意图。

图3示出了根据本公开的实施例的关于时钟设备的组态配置参数300的示例性示意图。

图4示出了根据本公开的另一些实施例的示例性EPA通信系统400的示意框图。

图5示出了根据本公开的实施例的电子设备500的框图。

具体实施方式

以下结合附图对本公开的示范性实施例做出说明，其中包括本公开实施例的各种细节以助于理解，应当将它们认为仅仅是示范性的。因此，本领域普通技术人员应当认识到，可以对这里描述的实施例做出各种改变和修改，而不会背离本公开的范围和精神。同样，为了清楚和简明，以下的描述中省略了对公知功能和结构的描述。

在本文中使用的术语“包括”及其变形表示开放性包括，即“包括但不限于”。除非特别申明，术语“或”表示“和/或”。术语“基于”表示“至少部分地基于”。术语“一个示例实施例”和“一个实施例”表示“至少一个示例实施例”。术语“另一实施例”表示“至少一个另外的实施例”。术语“第一”、“第二”等等可以指代不同的或相同的对象。下文还可能包括其他明确的和隐含的定义。

如上所述，在EPA通信系统中，通常包括一个主时钟设备以及一个或多个从时钟设备，当主时钟设备掉线时，只能通过主时钟竞争机制从网络系统中的各个从时钟设备中产生新的主时钟设备。但是，这种主时钟竞争机制需要花费较长的时间才能选出新的主时钟设备，因此容易影响整个通信系统的稳定性。然而，在大多使用环境中，主时钟设备具有非常重要的作用，例如网络中的各种通信都需要由主时钟设备发起，并且网络中的各种控制指令也需要由主时钟设备发起，因此一旦主时钟设备发生损坏或掉线而没有及时选出新的主时钟设备，则很容易使得整个网络瘫痪，进而造成严重的后果。

为了至少部分地解决上述问题以及其他潜在问题中的一个或者多个，本公开的示例实施例提出了一种EPA通信系统，包括彼此耦接的主时钟设备、备份主时钟设备以及一个或多个从时钟设备，所述主时钟设备被配置成执行通信控制操作，所述从时钟设备被配置成在所述主时钟设备的控制下进行通信，并且所述备份主时钟设备被配置成在确定所述主时钟设备当前正常工作时以第一工作模式工作，而在确定所述主时钟设备当前发生故障时以第二工作模式工作，在所述第一工作模式下，所述备份主时钟设备保持静默状态，在所述第二工作模式下，所述备份主时钟设备代替所述主时钟设备作为新的主时钟设备来执行所述通信控制操作。

以此方式，能够在无需竞争的情况下，直接确定新的主时钟设备，从而可以更有效避免由于主时钟设备损坏或掉线而导致整个通信系统瘫痪的问题。

在下文中，将结合附图更详细地描述本方案的具体示例。

图1示出了用于实现根据本公开的一些实施例的示例性EPA通信系统100的示意框图。如图1所示，EPA通信系统100包括主时钟设备110、备份主时钟设备120以及从时钟设备130-1、130-2和130-3（此后统称为130）。应了解，虽然在图1中示出EPA通信系统100包括3个从时钟设备，但在实际使用时，EPA通信系统可包括更多或更少的从时钟设备，这取决于具体的应用需求。在本公开中，各个时钟设备（包括前面提到的主时钟设备110、备份主时钟设备120以及从时钟设备130）均可被实现为如图5所示的电子设备500。

在图1所示的实施例中，主时钟设备110、备份主时钟设备120以及从时钟设备130-1、130-2和130-3之间以环型的拓扑结构彼此耦接。为了防止由于主时钟设备110和备份时钟设备120发生故障（例如，被损坏或掉线）而影响整个网络，在本公开中，备份主时钟设备120可紧邻主时钟设备110连接。

为了实现各个时钟设备在该通信系统中的通信和互联，在本公开中，每个时钟设备均至少包括两个端口（图中未示出）。例如，在图1中，主时钟设备110的第一端口与备份主时钟设备120的第一端口连接，主时钟设备110的第二端口与从时钟设备130-3的第一端口连接，并以此类推。当然，每一时钟设备都可包括更多的端口，这取决于具体的使用需求。

在本公开中，主时钟设备110被配置成执行通信控制操作。例如，主时钟设备110被配置成发起网络中的各种通信、发起网络中的各种控制指令、对网络中的通信进行调度等等。因此，主时钟设备110是整个网络中的通信的主控设备。

从时钟设备130被配置成在主时钟设备110的控制下进行通信。

备份主时钟设备120被配置成在确定主时钟设备110当前正常工作时以第一工作模式工作，而在确定主时钟设备120当前发生故障时以第二工作模式工作。在本公开中，在第一工作模式下，备份主时钟设备120保持静默状态，除了检测主时钟设备120是否正常工作以及在需要时与主时钟设备进行同步以及与从时钟设备进行同步外，基本上不参与网络通信。在第二工作模式下，备份主时钟设备120代替主时钟设备110作为新的主时钟设备来执行通信控制操作，例如前面针对主时钟设备110提到的各种通信控制操作。在本公开中，当主时钟设备110发生故障时，备份主时钟设备120可自动无缝地切换为新的主时钟设备，而无需与各个从时钟设备130进行竞争，因此能够有效地保证整个网络的冗余不丢包。

在如图1所示的实施例中，当备份主时钟设备120以第一工作模式工作时，由于该备份主时钟设备120被配置为基本上不参与网络通信，因此主时钟设备110按沿着主时钟设备110、从时钟设备130-3、从时钟设备130-2和从时钟设备130-1的第一通信路径来管控各个从时钟设备130之间的通信。当备份主时钟设备120以第二工作模式工作时，主时钟设备110是存在故障的，因此这时备份主时钟设备120按沿着备份主时钟设备120、从时钟设备130-1、从时钟设备130-2和从时钟设备130-3的第二通信路径来管控各个从时钟设备130之间的通信。

在本公开中，备份主时钟设备120默认被配置为处于第一工作模式。也就是说，在网络工作之前，预先将备份主时钟设备120配置为使用第一工作模式，从而使得备份主时钟设备120在上电启动时首先在第一工作模式下工作。

在本公开中，备份主时钟设备120被配置成通过判断在当前宏周期时间期间是否检测到来自主时钟设备110的报文，来确定主时钟设备110当前是否正常工作。具体地，如果备份主时钟设备120在当前宏周期时间期间没有检测到来自主时钟设备110的报文，则确定主时钟设备110当前发生了故障（例如，掉线或损坏等），否则确定主时钟设备110当前正常工作。由于备份主时钟设备120在每个宏周期时间期间都会进行这样的检测，并且由于宏周期时间的时间长度通常是微秒级的，因此备份主时钟设备120可以几乎实时地发现主时钟设备110是否发生故障，并可在发现主时钟设备发生故障后直接切换为接替主时钟设备110来执行通信控制操作，而无需通过使用竞争机制来在各个从时钟设备130中选出新的主时钟设备，因此能够更有效地保证整个网络的冗余不丢包，进而可以更有效避免由于主时钟设备损坏或掉线而导致整个通信系统瘫痪的问题。前面提到的报文可以指的是来自主时钟设备的任何报文，例如周期报文等等。

在本公开中，备份主时钟设备120可被配置成通过以下方式来切换工作模式。

具体地，在备份主时钟设备120当前处于第一工作模式的情况下，如果在当前宏周期时间期间没有检测到来自主时钟设备110的报文，则说明主时钟设备120当前发生了故障，由此备份主时钟设备120执行从第一工作模式转换为第二工作模式的操作，以便接替主时钟设备110成为新的主时钟设备来执行通信控制操作。

在备份主时钟设备120当前处于第一工作模式的情况下，如果在当前宏周期时间期间检测到来自主时钟设备110的报文，则说明主时钟设备120当前正常工作，备份主时钟设备120继续保持在第一工作模式下工作。

在备份主时钟设备120当前处于第二工作模式的情况下，如果在当前宏周期时间期间检测到来自主时钟设备110的报文，则说明主时钟设备110在发生故障之后又恢复了正常，这时备份主时钟设备120可执行从第二工作模式转换回为第一工作模式的操作，以便再次进入静默状态。

在在备份主时钟设备120当前处于第二工作模式的情况下，如果在当前宏周期时间期间没有检测到来自主时钟设备110的报文，则说明主时钟设备110仍处于故障中，这时备份主时钟设备120可继续保持在第二工作模式下工作，即继续作为新的主时钟设备来执行通信控制操作。

通过以上方式，可保证在整个通信系统网络中每次只有一个主时钟设备用于对网络进行控制，从而可以保证网络中主时钟设备的冗余通信功能。

当然，如果在主时钟设备110发生故障期间，备份主时钟设备120也发生了故障，因此这时各个从时钟设备130在当前宏周期时间期间，既不会收到来自主时钟设备110的报文，也不会收到来自备份主时钟设备120的报文，这时可通过竞争机制来在从时钟设备130之间产生新的主时钟设备。具体的竞争方法可使用本领域公知的方法来实现，这里不进行进一步的赘述。

在本公开的一些实现中，备份主时钟设备120的组态配置参数可被设置为与主时钟设备110的组态配置参数相同。为了有助于更好地理解本公开，下面先结合图2对宏周期时间200进行说明。如图2所示，宏周期时间200是整个EPA网络的通信周期，如图2所示，一个宏周期时间200由周期时间210和非周期时间220两个部分组成，其中周期时间210用于发送实时性较高的周期数据（例如，周期报文），每个时钟设备（包括主时钟设备110和从时钟设备130）可在周期时间220内的固定发送偏移时间在对应的时间片内发送相应的数据。非周期时间220用于供各时钟设备发送实时性不高的消息。例如，非周期时间220可用于发送在线状态查询消息和在线状态响应消息，以及其他组态控制相关的消息，例如用于各从时钟设备的组态配置消息。如图2所示，非周期时间220可包括同步时间221。相应地，在本公开中，需要为EPA通信系统中的各个时钟设备（包括主时钟设备110、备份主时钟设备120和从时钟设备120）配置相应的组态配置参数300。如图3所示，组态配置参数300可包括宏周期时间（即宏周期时间200）的时长、周期时间（即周期时间210）的时长、同步时间（即同步时间221）的时长、周期时间内的时间片长度和发送偏移、以及相应的IP地址等。在本公开中，可通过在网络配置时，预先将备份主时钟设备120的所有组态配置参数与主时钟设备110的所有组态配置参数均配置为相同，由此使得在主时钟设备110正常工作时，可不需要进行主时钟设备110和备份主时钟设备120之间的同步，也不需要进行从时钟设备130与备份主时钟设备120之间的同步。这是因为，在实际应用中，EPA通信系统中的主时钟设备110和从时钟设备130是一对一通信的，如果备份主时钟设备120的组态配置参数可与主时钟设备110的组态配置参数被配置为相同，则对于各个从时钟设备130而言，其应用层不需要进行改变，因此前面提到的同步就没有必要进行了。

但是，在主时钟设备110发生了故障，并且备份主时钟设备120成为新的主时钟设备后，为了保持整个系统的稳定，以便网络瘫痪，各个从时钟设备130需重新与作为新的主时钟设备的备份主时钟设备120进行时间同步。具体地，在备份主时钟设备120转换为第二工作模式后，即在备份主时钟设备120成为了新的主时钟设备后，在每一宏周期时间期间，备份主时钟设备120都会向各个从时钟设备130中的每一从时钟设备发送包括该备份主时钟设备120的本地时钟的周期报文。各个从时钟设备130在接收到这种包括该备份主时钟设备120的本地时钟的周期报文的第一个宏周期时间之后，执行将该从时钟设备130的本地时钟与备份主时钟设备120的本地时钟进行时间同步的操作。例如仅作为示例，从时钟设备130在接收到相应的周期报文时可获取该备份主时钟设备120的本地时钟，并确定该从时钟设备130接收到该周期报文时的本地时间，然后确定其本地时间与所获取的备份主时钟设备120的本地时钟之间的时间偏差；从时钟设备还会向备份主时钟设备120发送同步请求报文并记录该同步请求报文的发送时间，并在接收到来自备份主时钟设备120的同步请求响应报文时记录该同步请求响应报文的到达时间，然后基于该到达时间和该发送时间之间的差值来确定该从时钟设备130与备份主时钟设备120之间的线路延时。然后，基于该线路延时以及先前确定的时钟偏差对该从时钟设备130的本地时钟进行修正，就实现了该从时钟设备130的本地时钟与备份主时钟设备120的本地时钟之间的时间同步。

在本公开的另一些实现中，备份主时钟设备120的组态配置参数被设置为与主时钟设备110的组态配置参数不同。

在这些实现中，备份主时钟设备120还被配置成如果在其上电启动之后的第一个宏周期时间期间检测到来自主时钟设备110的包括主时钟的周期报文，则执行将该备份主时钟设备120的本地时钟与主时钟设备110的主时钟进行时间同步的操作。备份主时钟设备120执行的时间同步的操作可以与前面提到的从时钟设备130所执行的与备份主时钟设备120的时间同步的操作类似，因此这里不再进行赘述。

此外，每一个从时钟设备130在完成了与主时钟设备110的时间同步后，如果确定备份主时钟设备120也完成了与主时钟设备110的时间同步，则执行确定该从时钟设备130与备份主时钟设备120之间的线路延时的操作。该操作可以与前面提到的从时钟设备130计算与备份主时钟设备120之间的线路延时的操作类似，因此这里不再进行赘述。每一个从时钟设备130与主时钟设备110进行时间同步的操作与前面提到的从时钟设备130所执行的与备份主时钟设备120的时间同步的操作类似，因此这里也不再进行赘述。

另外，在这些实现中，在备份主时钟设备120由于主时钟设备发生了故障而转换为第二工作模式后，在每一宏周期时间期间，都会向各个从时钟设备130中的每一时钟设备发送包括该备份主时钟设备120的本地时钟的周期报文。相应地，每一从时钟设备还被配置成在接收到所述备份主时钟设备的本地时钟的周期报文的第一个宏周期时间后，可直接基于之前所确定的相应线路延时（即在该从时钟设备130在完成了与主时钟设备110的时间同步并且备份主时钟设备120也完成了与主时钟设备110的时间同步后，所确定的该从时钟设备130与备份主时钟设备120之间的线路延时）以及备份主时钟设备120的本地时钟来进行时间同步。例如，基于该相应的线路延时以及该备份主时钟设备120的本地时钟与该从时钟设备130的本地时钟之间的时钟偏差对该从时钟设备130的本地时钟进行修正，就可实现了该从时钟设备130的本地时钟与备份主时钟设备120的本地时钟之间的时间同步。在这些实现中，由于线路延时是事先已经确定好的，因此在备份主时钟设备成为新的主时钟设备后，各从时钟设备无需再重新计算相应的线路延时，而可直接基于相应的线路延时和备份主时钟设备的当前本地时钟来实现与该新的主时钟设备之间的时间同步，从而可以使得在备份主时钟设备120的组态配置参数与主时钟设备110的组态配置参数不同的情况下，也能实现将备份主时钟设备120无缝切换为新的主时钟设备，因此有助于可以提高时间同步的效率，进而保证整个网络的冗余不丢包。

另外，在这些实现中，由于备份主时钟设备120的组态配置参数被设置为与主时钟设备110的组态配置参数不同，因此一旦确定主时钟设备110发生了故障，从时钟设备130还需在执行其他操纵之前在其应用层将相应的目的IP改为该备份主时钟设备120的IP地址，以便接收该备份主时钟设备120对其通信的控制。

图4示出了用于实现根据本公开的另一些实施例的示例性EPA通信系统400的示意框图。如图4所示，EPA通信系统400包括主时钟设备410、备份主时钟设备420以及从时钟设备430-1、430-2和430-3（此后统称为430）。应了解，虽然在图4中示出EPA通信系统400包括3个从时钟设备，但在实际使用时，EPA通信系统可包括更多或更少的从时钟设备，这取决于具体的应用需求。在图4的实施例中，主时钟设备410、备份主时钟设备420以及从时钟设备430之间以星型的拓扑结构彼此耦接，具体地其通过交换机440-1和440-2彼此连接。应了解，虽然在图4的实施例中用到了两个交换机，但是在实际上使用中可仅包括一个交换机，也可包括更多的交换机，具体取决于具体的使用需求。另外，虽然在图4中，主时钟设备410、备份主时钟设备420以及从时钟设备430之间具有一定的位置顺序布置，但是在实际使用中，也可采用其他位置顺序布置，例如将其中的第一个设备设置为主时钟设备，将其中的第二个设备设置为备份主时钟设备，并将其他设备设置为从时钟设备等等，这具体取决于具体的应用场景，但是不会对本公开的保护内容产生影响。

图4中的主时钟设备410、备份主时钟设备420以及从时钟设备430的工作原理和功能与以上结合图1所描述的相应时钟设备相同，因此这里不再进行进一步的赘述。

当然，在本公开中，EPA通信系统中的主时钟设备、备份主时钟设备和各个从时钟设备之间除了采用以上结合图1和图4提到的环型4拓扑结构和星型拓扑结构进行连接之外，也可以采用其他类型的拓扑结构彼此耦接，只要在主时钟设备发生故障时备份主时钟设备可以直接接替主时钟设备成为新的主时钟设备来进行通信控制操作即可。例如，还可以采用线型拓扑结构或混合拓扑结构等等。

图5示出了可以用来实施本公开内容的实施例的示例电子设备500的示意性框图。例如，如图1所示的主时钟设备110、备份主时钟设备120、各个从时钟设备130以及如图4所示的主时钟设备410、备份主时钟设备420、各个从时钟设备430均可以由电子设备500来实施。如图所示，电子设备500包括中央处理单元（CPU）501，其可以根据存储在只读存储器（ROM）502中的计算机程序指令或者从存储单元508加载到随机存取存储器（RAM）503中的计算机程序指令，来执行各种适当的动作和处理。在随机存取存储器503中，还可存储电子设备500操作所需的各种程序和数据。中央处理单元501、只读存储器502以及随机存取存储器503通过总线504彼此相连。输入/输出（I/O）接口505也连接至总线504。

电子设备500中的多个部件连接至输入/输出接口505，包括：输入单元506，例如键盘、鼠标、麦克风等；输出单元507，例如各种类型的显示器、扬声器等；存储单元508，例如磁盘、光盘等；以及通信单元509，例如网卡、调制解调器、无线通信收发机等。通信单元509允许设备500通过诸如因特网的计算机网络和/或各种电信网络与其他设备交换信息/数据。

上文所描述的由相应时钟设备实施的各种操作均可由中央处理单元501执行。例如，在一些实施例中，各个时钟设备需要实施的操作可被实现为计算机软件程序，其被有形地包含于机器可读介质，例如存储单元508。在一些实施例中，计算机程序的部分或者全部可以经由只读存储器502和/或通信单元509而被载入和/或安装到设备500上。当计算机程序被加载到随机存取存储器503并由中央处理单元501执行时，可以执行上文描述的各种操作。

本公开涉及方法、装置、系统、电子设备、计算机可读存储介质和/或计算机程序产品。计算机程序产品可以包括用于执行本公开的各个方面的计算机可读程序指令。

计算机可读存储介质可以是可以保持和存储由指令执行设备使用的指令的有形设备。计算机可读存储介质例如可以是――但不限于――电存储设备、磁存储设备、光存储设备、电磁存储设备、半导体存储设备或者上述的任意合适的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子（非穷举的列表）包括：便携式计算机盘、硬盘、随机存取存储器（RAM）、只读存储器（ROM）、可擦式可编程只读存储器（EPROM或闪存）、静态随机存取存储器（SRAM）、便携式压缩盘只读存储器（CD-ROM）、数字多功能盘（DVD）、记忆棒、软盘、机械编码设备、例如其上存储有指令的打孔卡或凹槽内凸起结构、以及上述的任意合适的组合。这里所使用的计算机可读存储介质不被解释为瞬时信号本身，诸如无线电波或者其他自由传播的电磁波、通过波导或其他传输媒介传播的电磁波（例如，通过光纤电缆的光脉冲）、或者通过电线传输的电信号。

这里所描述的计算机可读程序指令可以从计算机可读存储介质下载到各个计算/处理设备，或者通过网络、例如因特网、局域网、广域网和/或无线网下载到外部计算机或外部存储设备。网络可以包括铜传输电缆、光纤传输、无线传输、路由器、防火墙、交换机、网关计算机和/或边缘计算设备。每个计算/处理设备中的网络适配卡或者网络接口从网络接收计算机可读程序指令，并转发该计算机可读程序指令，以供存储在各个计算/处理设备中的计算机可读存储介质中。

用于执行本公开操作的计算机程序指令可以是汇编指令、指令集架构（ISA）指令、机器指令、机器相关指令、微代码、固件指令、状态设置数据、或者以一种或多种编程语言的任意组合编写的源代码或目标代码，所述编程语言包括面向对象的编程语言—诸如Smalltalk、C++等，以及常规的过程式编程语言—诸如“C”语言或类似的编程语言。计算机可读程序指令可以完全地在用户计算机上执行、部分地在用户计算机上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算机上部分在远程计算机上执行、或者完全在远程计算机或服务器上执行。在涉及远程计算机的情形中，远程计算机可以通过任意种类的网络—包括局域网(LAN)或广域网(WAN)—连接到用户计算机，或者，可以连接到外部计算机（例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接）。在一些实施例中，通过利用计算机可读程序指令的状态信息来个性化定制电子电路，例如可编程逻辑电路、现场可编程门阵列（FPGA）或可编程逻辑阵列（PLA），该电子电路可以执行计算机可读程序指令，从而实现本公开的各个方面。

这里参照根据本公开实施例的方法、装置（系统）和计算机程序产品的流程图和/或框图描述了本公开的各个方面。应当理解，流程图和/或框图的每个方框以及流程图和/或框图中各方框的组合，都可以由计算机可读程序指令实现。

这些计算机可读程序指令可以提供给通用计算机、专用计算机或其它可编程数据处理装置的处理单元，从而生产出一种机器，使得这些指令在通过计算机或其它可编程数据处理装置的处理单元执行时，产生了实现流程图和/或框图中的一个或多个方框中规定的功能/动作的装置。也可以把这些计算机可读程序指令存储在计算机可读存储介质中，这些指令使得计算机、可编程数据处理装置和/或其他设备以特定方式工作，从而，存储有指令的计算机可读介质则包括一个制造品，其包括实现流程图和/或框图中的一个或多个方框中规定的功能/动作的各个方面的指令。

也可以把计算机可读程序指令加载到计算机、其它可编程数据处理装置、或其它设备上，使得在计算机、其它可编程数据处理装置或其它设备上执行一系列操作步骤，以产生计算机实现的过程，从而使得在计算机、其它可编程数据处理装置、或其它设备上执行的指令实现流程图和/或框图中的一个或多个方框中规定的功能/动作。

附图中的流程图和框图显示了根据本公开的多个实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或指令的一部分，所述模块、程序段或指令的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。

以上已经描述了本公开的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。

Claims (4)

1.一种EPA通信系统，包括彼此耦接的主时钟设备、备份主时钟设备以及一个或多个从时钟设备，所述主时钟设备被配置成执行通信控制操作，所述从时钟设备被配置成在所述主时钟设备的控制下进行通信，并且所述备份主时钟设备被配置成在确定所述主时钟设备当前正常工作时以第一工作模式工作，而在确定所述主时钟设备当前发生故障时以第二工作模式工作，在所述第一工作模式下，所述备份主时钟设备保持静默状态，在所述第二工作模式下，所述备份主时钟设备代替所述主时钟设备作为新的主时钟设备来执行所述通信控制操作；

其中所述备份主时钟设备默认被配置为处于第一工作模式，并且所述备份主时钟设备被配置成通过判断在当前宏周期时间期间是否检测到来自所述主时钟设备的报文，来确定所述主时钟设备当前是否发生故障，

其中如果所述备份主时钟设备在当前宏周期时间期间没有检测到来自所述主时钟设备的报文，则确定所述主时钟设备当前发生故障，否则确定所述主时钟设备当前正常工作；

其中所述备份主时钟设备还被配置成在当前处于第一工作模式的情况下，如果在当前宏周期时间期间没有检测到来自所述主时钟设备的报文，则执行从所述第一工作模式转换为第二工作模式的操作，以便接替所述主时钟设备成为新的主时钟设备来执行所述通信控制操作；

所述备份主时钟设备还被配置成在当前处于第二工作模式的情况下，如果在当前宏周期时间期间检测到来自所述主时钟设备的报文，则执行从所述第二工作模式转换回为所述第一工作模式的操作，以便进入静默状态；

每一个从时钟设备还被配置成完成与所述主时钟设备的时间同步后，如果确定所述备份主时钟设备也完成了与所述主时钟设备的时间同步，则执行确定该从时钟设备与所述备份主时钟设备之间的线路延时的操作；

所述备份主时钟设备还被配置成在转换为第二工作模式后的每一宏周期时间期间，向所述一个或多个从时钟设备中的每一时钟设备发送包括所述备份主时钟设备的本地时钟的周期报文；并且每一从时钟设备还被配置成在接收到所述备份主时钟设备的本地时钟的周期报文的第一个宏周期时间后，直接基于所确定的相应线路延时以及所述备份主时钟设备的本地时钟来进行时间同步；

其中所述备份主时钟设备的组态配置参数被设置为与所述主时钟设备的组态配置参数相同。

2.根据权利要求1所述的EPA通信系统，所述备份主时钟设备还被配置成：

在转换为第二工作模式后的每一宏周期时间期间，向所述一个或多个从时钟设备中的每一从时钟设备发送包括所述备份主时钟设备的本地时钟的周期报文；

并且每一从时钟设备还被配置成在接收到包括所述备份主时钟设备的本地时钟的周期报文的第一个宏周期时间后，执行将该从时钟设备的本地时钟与所述备份主时钟设备的本地时钟进行时间同步的操作。

3.根据权利要求1所述的EPA通信系统，其中所述主时钟设备、备份主时钟设备和一个或多个从时钟设备之间的拓扑结构为环型，并且所述备份主时钟设备紧邻所述主时钟设备连接。

4.根据权利要求1所述的EPA通信系统，其中所述主时钟设备、备份主时钟设备和一个或多个从时钟设备之间的拓扑结构为星型，并且所述主时钟设备、备份主时钟设备和一个或多个从时钟设备通过一个或多个交换机彼此连接。