CN117221041A - 基于epa网络的多目标同步控制系统、方法和介质 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种基于EPA网络的多目标同步控制系统。该多目标同步控制系统包括控制主机以及通过所述EPA网络与所述控制主机相连的多个EPA节点通信设备。其中所述控制主机被配置为：在EPA通信周期的周期时间段，为每个EPA节点通信设备配置同步启动命令以用于命令所述多个EPA节点通信设备在预定时刻同时启动；通过所述EPA网络将所述同步启动命令发送至每个EPA节点通信设备，其中每个EPA节点通信设备被配置为：基于所述同步启动命令确定所述预定时刻；以及在所述预定时刻，使得同步输出端口导通以控制与所述EPA节点通信设备相连的执行控制器启动。

Description

基于EPA网络的多目标同步控制系统、方法和介质

技术领域

本发明概括而言涉及工业控制领域，更具体地，涉及一种基于EPA网络的多目标同步控制系统、多目标同步控制方法和计算机可读存储介质。

背景技术

EPA（Ethernet for Plant Automation，工业以太网）总线作为中国具有完全自主知识产权的现场总线标准，已经被国际电工委员会（IEC）接收发布为现场总线国际标准，成为我国第一个工业自动化国际标准。EPA网络基于OSI（Open System Interconnect，开放系统互连）模型，利用以太网的物理层作为传输基础，通过EPA协议实现高速、强实时的可靠性传输，已经广泛应用于工业自动化控制领域。

多目标同步控制系统是一种需要对多个目标进行同步控制的工业控制系统，其一般包含控制主机、组网设备、执行控制器等，广泛应用于船舶组装、设备搬运等运动控制场景。多目标同步控制系统的网络组网是决定多目标同步控制系统的实时性、同步控制精度等的关键技术之一。目前，多目标同步控制系统往往采用CAN（控制器局域网，ControllerArea Network）、UDP（用户数据报协议，User Datagram Protocol）、EtherCAT（以太网控制自动化技术，Ethernet Control Automation Technology）等作为网络组网的通讯协议基础。

然而，采用CAN、UDP等系统组网的多目标同步控制系统，由于其组网网络不存在合适的确定性数据处理方法（其数据收发无特殊处理，没有优先级或顺序处理），导致该类多目标同步控制系统在大容量多目标的情况下存在数据丢包或网络链路拥堵的问题，导致控制系统数据无法保证确定送达至目标节点，同时导致控制系统中节点的数据不同步。另外，该类多目标同步控制系统在运动控制应用时，缺少适当的同步控制方法，导致系统多目标无法同步开启运动，进而影响系统控制精度；并且该类多目标同步控制系统网络拓扑单一，不利于系统组网。

发明内容

针对上述问题中的至少一个，本发明提供了一种基于EPA网络的多目标同步控制系统。

根据本发明的一个方面，提供了一种基于EPA网络的多目标同步控制系统。该多目标同步控制系统包括控制主机以及通过所述EPA网络与所述控制主机相连的多个EPA节点通信设备。其中所述控制主机被配置为：在EPA通信周期的周期时间段，为每个EPA节点通信设备配置同步启动命令以用于命令所述多个EPA节点通信设备在预定时刻同时启动；通过所述EPA网络将所述同步启动命令发送至每个EPA节点通信设备，其中每个EPA节点通信设备被配置为：基于所述同步启动命令确定所述预定时刻；以及在所述预定时刻，使得同步输出端口导通以控制与所述EPA节点通信设备相连的执行控制器启动。

在一些实现中，所述同步启动命令包括启动标志位，并且为每个EPA节点通信设备配置同步启动命令包括：将所述启动标志位设置为1。

在一些实现中，所述同步启动命令包括所述预定时刻。

在一些实现中，所述预定时刻被预先针对所述多目标同步控制系统固定设置。

在一些实现中，所述预定时刻包括所述EPA通信周期的周期时间段的结束时刻。

在一些实现中，所述控制主机被配置为：在所述EPA通信周期的周期时间段中专用于每个EPA节点通信设备的周期时间片中为所述EPA节点通信设备配置所述同步启动命令。

在一些实现中，所述控制主机还被配置为：将要发送给每个EPA节点通信设备数据按照预定节点顺序打包为下行数据包，并且所述多目标同步控制系统还包括交换机，所述交换机被配置为基于所述预定节点顺序与所述多个EPA节点通信设备的实际节点顺序，将所述下行数据包拆分为针对每个EPA节点通信设备的下行数据；以及按照所述实际节点顺序将所述下行数据发送给所述EPA节点通信设备。

在一些实现中，所述交换机被配置为在所述EPA通信周期的周期时间段，在针对每个EPA节点通信设备的时间片，通过所述EPA网络将所述下行数据发送给所述EPA节点通信设备。

在一些实现中，所述交换机还被配置为：接收每个EPA节点通信设备的上行数据，其中所述上行数据包含所述EPA节点通信设备的实际节点顺序；基于所述多个EPA节点通信设备的实际节点顺序和预定节点顺序，将所述上行数据按照所述预定节点顺序打包为上行数据包；以及向所述控制主机发送所述上行数据包。

在一些实现中，所述交换机在所述EPA通信周期的周期时间段，在针对每个EPA节点通信设备的时间片，通过所述EPA网络接收所述EPA节点通信设备的上行数据。

在一些实现中，所述交换机和所述EPA节点通信设备配置有通信接口，并且其中所述交换机被配置为通过所述通信接口将所述下行数据发送给所述EPA节点通信设备以及接收每个EPA节点通信设备的上行数据。

在一些实现中，每个EPA节点通信设备还包括故障输出端口，所述EPA节点通信设备被配置为在所述多目标同步控制系统的网络出现故障时，通过所述故障输出端口向与所述EPA节点通信设备相连的执行控制器输出故障信号，以使得所述执行控制器基于所述故障信号执行控制操作。

在一些实现中，所述多个EPA节点通信设备与所述交换机环形连接。

在一些实现中，所述多个EPA节点通信设备被分为多个组，每个组与所述交换机星形连接，并且每个组中的EPA节点通信设备线形连接。

根据本发明的另一个方面，提供了一种基于EPA网络的多目标同步控制方法。该方法包括：在EPA通信周期的周期时间段，控制主机为每个EPA节点通信设备配置同步启动命令以用于命令多个EPA节点通信设备在预定时刻同时启动，并且通过所述EPA网络将所述同步启动命令发送至每个EPA节点通信设备；每个EPA节点通信设备基于所述同步启动命令确定所述预定时刻，以及在所述预定时刻，使得同步输出端口导通以控制与所述EPA节点通信设备相连的执行控制器启动。

在一些实现中，该方法还包括：所述控制主机在所述EPA通信周期的周期时间段中专用于每个EPA节点通信设备的周期时间片中为所述EPA节点通信设备配置所述同步启动命令。

在一些实现中，该方法还包括：所述控制主机将要发送给每个EPA节点通信设备的数据按照预定节点顺序打包为下行数据包；交换机基于所述预定节点顺序与所述多个EPA节点通信设备的实际节点顺序，将所述下行数据包拆分为针对每个EPA节点通信设备的下行数据，并且按照所述实际节点顺序将所述下行数据发送给所述EPA节点通信设备。

在一些实现中，该方法还包括：交换机接收每个EPA节点通信设备的上行数据，其中所述上行数据包含所述EPA节点通信设备的实际节点顺序；基于所述多个EPA节点通信设备的实际节点顺序和预定节点顺序，将所述上行数据按照所述预定节点顺序打包为上行数据包；以及向所述控制主机发送所述上行数据包。

根据本发明的再一个方面，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序代码，所述计算机程序代码在被处理器运行时执行如上所述的方法。

利用本发明的方案，通过将EPA通信协议应用于多目标同步控制系统，利用EPA网络的网络特性，将其作为多目标同步控制系统的组网网络，并结合本发明提出的基于EPA网络的多目标同步控制系统的同步控制方法，实现了多目标同步控制系统的网络拓扑灵活多变、数据确定性的特点，解决了多目标同步控制系统的同步控制精度不高以及系统启动同步偏差大的问题，缩小了多目标同步控制系统的控制周期，提高了多目标同步控制系统的控制精度。此外，本发明的基于EPA网络的多目标同步控制系统的同步控制方法，可用于非实时网络执行控制器，增加了多目标同步控制系统的适配能力和灵活性。此外，在一些实施例中，本发明的多目标控制系统还设计了控制主机与多目标之间的合包分包方法，缩小了系统控制周期，解决了多目标同步控制系统的网络拓扑单一、数据丢包和系统网络拥堵问题。

附图说明

通过参考下列附图所给出的本发明的具体实施方式的描述，将更好地理解本发明，并且本发明的其他目的、细节、特点和优点将变得更加显而易见。

图1A和图1B示出了根据本发明的一些实施例的具有环形拓扑结构的多目标同步控制系统的示意图。

图2A和图2B示出了根据本发明的另一些实施例的具有混合拓扑结构的多目标同步控制系统的示意图。

图3示出了EPA网络的通信周期的示意图。

图4示出了根据本发明一种实施例的合包分包机制的示意图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本发明的优选实施方式。虽然附图中显示了本发明的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了使本发明更加透彻和完整，并且能够将本发明的范围完整的传达给本领域的技术人员。

在下文的描述中，出于说明各种发明的实施例的目的阐述了某些具体细节以提供对各种发明实施例的透彻理解。但是，相关领域技术人员将认识到可在无这些具体细节中的一个或多个细节的情况来实践实施例。在其它情形下，与本申请相关联的熟知的装置、结构和技术可能并未详细地示出或描述从而避免不必要地混淆实施例的描述。

除非语境有其它需要，在整个说明书和权利要求中，词语“包括”和其变型，诸如“包含”和“具有”应被理解为开放的、包含的含义，即应解释为“包括，但不限于”。

在整个说明书中对“一个实施例”或“一些实施例”的提及表示结合实施例所描述的特定特点、结构或特征包括于至少一个实施例中。因此，在整个说明书的各个位置“在一个实施例中”或“在一些实施例”中的出现不一定全都指相同实施例。另外，特定特点、结构或特征可在一个或多个实施例中以任何方式组合。

此外，说明书和权利要求中所用的第一、第二、第三等术语，仅仅出于描述清楚起见来区分各个对象，而并不限定其所描述的对象的大小或其他顺序等，除非另有说明。

图1A和图1B示出了根据本发明的一些实施例的具有环形拓扑结构的多目标同步控制系统100的示意图。图2A和图2B示出了根据本发明的另一些实施例的具有混合拓扑结构的多目标同步控制系统100的示意图。

如图1A、图1B和图2A、图2B中所示，多目标同步控制系统100可以包括控制主机110和与控制主机110相连的多个EPA节点通信设备120。其中，控制主机110和EPA节点通信设备120之间以及相邻EPA节点通信设备120之间通过EPA总线连接，采用EPA通信协议进行通信，从而形成了EPA网络。在当前以太网通信的限制下，可以最多在多目标同步控制系统100中支持255个EPA节点通信设备120的通信。

在图1A和图1B中，EPA总线将多个EPA节点通信设备120连接为环形，控制主机110可以和任一EPA节点通信设备120相连，从而形成环形拓扑结构。在这种情况下，即使EPA总线有一处断开，也仍然能够保证信息从控制主机110到达每个EPA节点通信设备120。在图2A和图2B中，多个EPA节点通信设备120被分为多个组（例如图2中的每一行），EPA总线将控制主机110与每个组（具体地，每个组的第一个EPA节点通信设备120）星形连接，并且将每个组中的EPA节点通信设备120线形连接，从而形成了星形+线形的混合拓扑结构。

图1A、图1B和图2A、图2B所示的多目标同步控制系统100的拓扑结构能够满足大部分控制系统的应用场景，大大提高了多目标同步控制系统的灵活性，然而，本领域技术人员可以理解，本发明所述的多目标同步控制系统100并不局限于图中所示的拓扑结构，而是可以应用于其他形式的拓扑结构。

在图1A和图2A中，控制主机110可以与EPA节点通信设备120直接相连，从而控制主机110可以直接向EPA节点通信设备120发送下行数据以及接收来自EPA节点通信设备120的上行数据。

在图1B和图2B中，多目标同步控制系统100还可以包括交换机130。交换机130用于执行控制主机110和EPA节点通信设备120之间的数据交换。在这种情况下，控制主机110可以仅与交换机130相连，并且经由交换机130向EPA节点通信设备120发送下行数据以及接收来自EPA节点通信设备120的上行数据。

交换机130可以是普通交换机，也可以是支持EPA通信协议的EPA交换机。在前者的情况下，交换机130仅仅用于控制主机110和EPA节点通信设备120之间的数据路由。在后者的情况下，交换机130还可以按照EPA通信协议参与控制主机110和EPA节点通信设备120之间的数据交换，例如对数据进行合包和分包等，如下所详述。

此外，在一些实施例中，多目标同步控制系统100还可以包括与每个EPA节点通信设备120相连的一个执行控制器140（图中仅示例性地示出了一个执行控制器），用于直接控制每个工业设备（图中未示出）。执行控制器140可以是多目标同步控制系统100的一部分或者是独立的组件，例如是由需求单元自行提供的设备。

多目标同步控制系统100的主要难点在于对多个目标（即与执行控制器140相连的工业设备）的同步控制，在本发明中，通过EPA网络来实现这种同步控制。

图3示出了EPA网络的通信周期的示意图。在EPA网络中，各个网络节点采用时分复用的方式进行周期式通信，即确定工作在同一个时间基准的前提下，根据系统具体应用场景来制定一个指定时间长度的通信周期T，也称为宏周期。通信周期T通常被分为周期时间段Tp和非周期时间段Tn，其中周期时间段Tp用来传输周期报文（即固定频率的周期性发送的数据），而非周期时间段Tn由各个网络节点竞争以发送非周期报文，如突发数据和网络自身产生的系统报文等。通信周期T被划分为多个时间片，每个网络节点可以占用周期时间段Tp中的一个时间片进行通信，并且可以竞争非周期时间段Tn的一个或多个时间片。例如，网络节点可以根据需要在周期时间段Tp发送的周期报文中携带非周期声明，以声明其所需要占用的非周期时间段Tn中的时间片的开始时间和长度。在根据本发明的多目标同步控制系统100中，可以为每个EPA节点通信设备120分配周期时间段Tp中的一个时间片t_i，例如在包含255个EPA节点通信设备120的情况下，可以将周期时间段Tp划分为255个时间片，每个时间片用于一个EPA节点通信设备120。

在本发明中，控制主机110可以在周期时间段Tp中用于每个EPA节点通信设备120的时间片t_i向对应的EPA节点通信设备120发送同步控制命令，并且该同步控制命令指示所有EPA节点通信设备120在同一时刻执行相应的指令操作。例如，如图3中所示，在周期时间段Tp的周期报文中，可以包含针对每个EPA节点通信设备120的命令字段CMD，命令字段CMD可以包含针对各个EPA节点通信设备120的一种或多种命令。例如，命令字段CMD可以包含多个标志位，每个标志位分别对应于一种命令类型，如启动命令、停止命令、数据输出端（DO）导通命令等。此外可选地，命令字段CMD还可以包含其他数据，如每种命令类型对应的操作数据、设备参数等。

多目标同步控制系统100的同步控制可以包括初始启动同步以及运行过程中的各种指令操作同步等。

在对多目标同步控制系统100进行初始同步控制时，控制主机110可以向各个EPA节点通信设备120发送启动指令。

具体地，控制主机110可以在EPA通信周期T的周期时间段Tp，为每个EPA节点通信设备120配置同步启动命令以用于命令这些EPA节点通信设备120在预定时刻同时启动。

如图3中所示，EPA交换机110可以将命令字段CMD中用于启动命令的启动标志位设置为1，并且将包含该启动标志位的命令字段CMD作为同步启动命令。

在一些实施例中，EPA节点通信设备120同时启动的预定时刻被预先针对多目标同步控制系统100固定设置。例如，在多目标同步控制系统100构建时，缺省设置了所有EPA节点通信设备120相对于同步启动命令的生效时刻。

例如，如图3中所示，预定时刻ts可以是当前通信周期T的周期时间段Tp的结束时刻。或者，预定时刻ts也可以缺省设置为其他时刻，例如当前通信周期T的结束时刻、下一通信周期的周期时间段的结束时刻等。在这种情况下，同步启动命令中可以包含也可以不包含该预定时刻，即，使用静态的同步启动时刻设置。

在另一些实施例中，可以在同步启动命令中包括该预定时刻。这样，控制主机130可以每次单独设置或改变同步启动的具体时刻，从而实现动态的同步启动时刻设置。

控制主机110可以通过与EPA节点通信设备120 之间的EPA网络将该同步启动命令发送至每个EPA节点通信设备120（图中为了简洁起见仅标出了部分EPA节点通信设备120的标号并且示例性将将第一个EPA节点通信设备120标记为120-1，将最后一个EPA节点通信设备120标记为120-255）。例如，在如图2A和图2B所示的多目标同步控制系统100中，控制主机110可以直接或经由交换机130通过与每组EPA节点通信设备120的星形连接将包含所有同步启动命令的周期报文发送给每组EPA节点通信设备120中的第一个EPA节点通信设备120，并且第一个EPA节点通信设备120沿着线形连接依次将该周期报文发送给该组中的后续的EPA节点通信设备120。在如图1A和图1B所示的多目标同步控制系统100中，控制主机110可以直接或经由交换机130通过EPA总线将包含所有同步启动命令的周期报文发送给与控制主机110或交换机130直接相连的EPA节点通信设备120，并按照顺时针方向或逆时针方向依次遍历所有EPA节点通信设备120。

在接收到该同步启动命令时，每个EPA节点通信设备120可以基于该同步启动命令确定同时启动的预定时刻。例如，EPA节点通信设备120可以对周期报文进行解包以提取其中的命令字段CMD中的启动标志位。如果启动标志位被设置为1，则可以确定该周期报文用于对所有EPA节点通信设备120进行同步启动。在这种情况下，EPA节点通信设备120可以进一步从命令字段CMD或周期报文中解析该预定时刻或者可以根据缺省设置确定该预定时刻。

在该预定时刻，EPA节点通信设备120可以使得其同步输出端口（DO）导通以控制与该EPA节点通信设备120相连的执行控制器140启动。

由于基于EPA网络的多目标同步控制系统100的所有节点都是时钟同步的，同步精度在50ns，相当于该系统中所有节点都有一个提前校准过的“高精度手表”，因此可以通过该周期报文中的同步启动命令使得每个EPA节点通信设备120能够精确地确定其同步输出端口的导通时间，以控制与其相连的执行控制器140同时启动。各个执行控制器140可以基于来自相连的EPA节点通信设备120的同步输出端口的信号同步启动与之相连的工业设备，以开启控制流程。

此外，对于各种其他操作指令，控制主机110和EPA节点通信设备120也可以按照与同步启动命令基本上相同的方式进行处理。此外，各个EPA节点通信设备120也可以利用周期报文或非周期报文中的时间片，直接或经由交换机130向控制主机110上传各自的节点状态、控制命令等。

此外，每个EPA节点通信设备120还可以包括故障输出端口，在多目标同步控制系统100的网络出现故障时，EPA节点通信设备120可以通过该故障输出端口向与之相连的执行控制器140输出故障信号。执行控制器140可以基于该故障信号执行诸如急停之类的控制操作。

此外，对于控制主机110到执行控制器140的下行数据传输以及执行控制器140到控制主机110的上行数据传输，在图1B和图2B所示的交换机130是支持EPA通信的EPA交换机的情况下，根据本发明的多目标同步控制系统100也设置了特殊的分包合包机制以提高数据传输的灵活性和准确性。

具体地，在本发明的多目标同步控制系统100中，控制主机110被配置为仅以固定顺序发送下行数据或接收上行数据，而无需考虑各个执行控制器140的实际顺序。

对于下行数据传输来说，控制主机110可以将要发送给各个执行控制器140（EPA节点通信设备120）的下行数据按照预定节点顺序打包为下行数据包，并将该下行数据包发送给交换机130。

交换机130在接收到该下行数据包时，可以基于预定节点顺序与多个EPA节点通信设备120的实际节点顺序，将该下行数据包拆分为针对每个EPA节点通信设备120的下行数据。

图4示出了根据本发明一种实施例的合包分包机制的示意图。如图4中所示，在下行方向上，控制主机110可以按照预定节点顺序（如EPA节点通信设备120-1、120-2、120-3……120-255）将下行数据打包为下行数据包并发送给交换机130。交换机130可以基于预定节点顺序与实际节点顺序之间的关系，将下行数据包拆分为与实际节点顺序相对应的下行数据。例如，交换机130可以根据多目标同步控制系统100中各个EPA节点通信设备120在EPA总线传输过程中的前后顺序确定各个EPA节点通信设备120的实际节点顺序。例如，如图4中所示，假设各个EPA节点通信设备120在EPA网络中的实际节点顺序为EPA节点通信设备120-253、120-254、120-255、……120-1、120-2、120-3。

然后，交换机130可以按照该实际节点顺序将各个EPA节点通信设备120的下行数据发送给相应的EPA节点通信设备120。

在另一些实施例中，例如在如图1A和2A所示不包含交换机130或者在图1B和2B所示的交换机130不是支持EPA功能的交换机的情况下，该下行数据传输可以通过控制主机110与各个EPA节点通信设备之间的EPA网络进行。具体地，控制主机110可以在EPA通信周期T的周期时间段Tp，在针对每个EPA节点通信设备120-i（i例如为1、2、3……255）的时间片t_i，通过EPA网络直接或经由交换机130将针对该EPA节点通信设备120-i下行数据发送给该EPA节点通信设备120-i。

另一方面，对于上行数据传输来说，交换机130可以接收每个EPA节点通信设备120的上行数据，该上行数据包含该EPA节点通信设备120的实际节点顺序。交换机130可以基于多个EPA节点通信设备120的实际节点顺序和预定节点顺序，将这些上行数据按照预定节点顺序打包为上行数据包，并且向控制主机110发送该上行数据包。

如图4中所示，假设各个EPA节点通信设备120在EPA网络中的实际节点顺序为EPA节点通信设备120-253、120-254、120-255、……120-1、120-2、120-3，交换机130希望接收的固定节点顺序为EPA节点通信设备120-1、120-2、120-3……120-255，则交换机130可以按照预定节点顺序与实际节点顺序之间的关系将上行数据按照预定节点顺序进行打包。

通过这种方式，控制主机110可以不考虑EPA节点通信设备120/执行控制器140的实际顺序而总是按照相同顺序收发数据，无需根据多目标同步控制系统100的实际拓扑进行修改。

类似地，例如在如图1A和图2A所示不包含交换机130或者在图1B和图2B所示的交换机130不是支持EPA功能的交换机的情况下，该上行数据传输可以通过控制主机110与各个EPA节点通信设备120之间的EPA网络进行。具体地，控制主机110可以在EPA通信周期T的周期时间段Tp，在针对每个EPA节点通信设备120-i的时间片t_i，通过EPA网络直接或经由交换机130接收该EPA节点通信设备120-i的上行数据。

在一些实施例中，控制主机110配置有通信接口，其可以与EPA节点通信设备120和/或交换机130相连。EPA节点通信设备120除了用于EPA网络组网的通信接口之外，还可以配置有与外部设备相连的通信接口，其可以用于连接至与其相关联的执行控制器140和/或连接至控制主机110。这里，通信接口例如可以是UDP、TCP、以太网接口等已知的或未来开发的通信接口。

利用本发明的多目标同步控制系统，可以通过EPA网络容易地实现各个EPA节点通信设备120/执行控制器140的同步控制，有效解决了系统启动同步偏差大的问题，缩小了多目标同步控制系统的控制周期，提高了多目标同步控制系统的控制精度。另外，本发明的基于EPA网络的多目标同步控制系统的同步控制方法适用于非实时通信网络的执行控制器，增加了多目标同步控制系统的适配能力和灵活性。

本发明可以实现为方法、装置、系统和/或计算机程序产品。计算机程序产品可以包括计算机可读存储介质，其上载有用于执行本发明的各个方面的计算机可读程序指令。

在一个或多个示例性设计中，可以用硬件、软件、固件或它们的任意组合来实现本发明所述的功能。例如，如果用软件来实现，则可以将所述功能作为一个或多个指令或代码存储在计算机可读介质上，或者作为计算机可读介质上的一个或多个指令或代码来传输。

本文公开的装置的各个单元可以使用分立硬件组件来实现，也可以集成地实现在一个硬件组件，如处理器上。例如，可以用通用处理器、数字信号处理器（DSP）、专用集成电路（ASIC）、现场可编程门阵列（FPGA）或其它可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑、分立硬件组件或用于执行本文所述的功能的任意组合来实现或执行结合本发明所描述的各种示例性的逻辑块、模块和电路。

本领域普通技术人员还应当理解，结合本发明的实施例描述的各种示例性的逻辑块、模块、电路和算法步骤可以实现成电子硬件、计算机软件或二者的组合。

本发明的以上描述用于使本领域的任何普通技术人员能够实现或使用本发明。对于本领域普通技术人员来说，本发明的各种修改都是显而易见的，并且本文定义的一般性原理也可以在不脱离本发明的精神和保护范围的情况下应用于其它变形。因此，本发明并不限于本文所述的实例和设计，而是与本文公开的原理和新颖性特性的最广范围相一致。

Claims (19)

1.一种基于EPA网络的多目标同步控制系统，包括：

控制主机以及通过所述EPA网络与所述控制主机相连的多个EPA节点通信设备，

其中所述控制主机被配置为：

在EPA通信周期的周期时间段，为每个EPA节点通信设备配置同步启动命令以用于命令所述多个EPA节点通信设备在预定时刻同时启动；

通过所述EPA网络将所述同步启动命令发送至每个EPA节点通信设备，

其中每个EPA节点通信设备被配置为：

基于所述同步启动命令确定所述预定时刻；以及

在所述预定时刻，使得同步输出端口导通以控制与所述EPA节点通信设备相连的执行控制器启动。

2.如权利要求1所述的多目标同步控制系统，其中所述同步启动命令包括启动标志位，并且为每个EPA节点通信设备配置同步启动命令包括：

将所述启动标志位设置为1。

3.如权利要求1所述的多目标同步控制系统，其中所述同步启动命令包括所述预定时刻。

4.如权利要求1所述的多目标同步控制系统，其中所述预定时刻被预先针对所述多目标同步控制系统固定设置。

5.如权利要求4所述的多目标同步控制系统，其中所述预定时刻包括所述EPA通信周期的周期时间段的结束时刻。

6.如权利要求1所述的多目标同步控制系统，其中所述控制主机被配置为：

在所述EPA通信周期的周期时间段中专用于每个EPA节点通信设备的周期时间片中为所述EPA节点通信设备配置所述同步启动命令。

7.如权利要求1所述的多目标同步控制系统，其中所述控制主机还被配置为：将要发送给每个EPA节点通信设备的数据按照预定节点顺序打包为下行数据包，

并且所述多目标同步控制系统还包括交换机，所述交换机被配置为：

基于所述预定节点顺序与所述多个EPA节点通信设备的实际节点顺序，将所述下行数据包拆分为针对每个EPA节点通信设备的下行数据；以及

按照所述实际节点顺序将所述下行数据发送给所述EPA节点通信设备。

8.如权利要求7所述的多目标同步控制系统，其中所述交换机被配置为在所述EPA通信周期的周期时间段，在针对每个EPA节点通信设备的时间片，通过所述EPA网络将所述下行数据发送给所述EPA节点通信设备。

9.如权利要求7所述的多目标同步控制系统，其中所述交换机还被配置为：

接收每个EPA节点通信设备的上行数据，其中所述上行数据包含所述EPA节点通信设备的实际节点顺序；

基于所述多个EPA节点通信设备的实际节点顺序和预定节点顺序，将所述上行数据按照所述预定节点顺序打包为上行数据包；以及

向所述控制主机发送所述上行数据包。

10.如权利要求9所述的多目标同步控制系统，其中所述交换机在所述EPA通信周期的周期时间段，在针对每个EPA节点通信设备的时间片，通过所述EPA网络接收所述EPA节点通信设备的上行数据。

11.如权利要求9所述的多目标同步控制系统，其中所述EPA节点通信设备配置有与外部设备相连的通信接口，用于连接至与所述EPA节点通信设备相关联的执行控制器和/或连接至所述控制主机。

12.如权利要求1所述的多目标同步控制系统，其中每个EPA节点通信设备还包括故障输出端口，所述EPA节点通信设备被配置为在所述多目标同步控制系统的网络出现故障时，通过所述故障输出端口向与所述EPA节点通信设备相连的执行控制器输出故障信号，以使得所述执行控制器基于所述故障信号执行控制操作。

13.如权利要求1所述的多目标同步控制系统，其中所述多个EPA节点通信设备与所述交换机环形连接。

14.如权利要求1所述的多目标同步控制系统，其中所述多个EPA节点通信设备被分为多个组，每个组与所述交换机星形连接，并且每个组中的EPA节点通信设备线形连接。

15.一种基于EPA网络的多目标同步控制方法，包括：

在EPA通信周期的周期时间段，控制主机为每个EPA节点通信设备配置同步启动命令以用于命令多个EPA节点通信设备在预定时刻同时启动，并且通过所述EPA网络将所述同步启动命令发送至每个EPA节点通信设备；

每个EPA节点通信设备基于所述同步启动命令确定所述预定时刻，以及在所述预定时刻，使得同步输出端口导通以控制与所述EPA节点通信设备相连的执行控制器启动。

16.如权利要求15所述的多目标同步控制方法，还包括：

所述控制主机在所述EPA通信周期的周期时间段中专用于每个EPA节点通信设备的周期时间片中为所述EPA节点通信设备配置所述同步启动命令。

17.如权利要求15所述的多目标同步控制方法，还包括：

所述控制主机将要发送给每个EPA节点通信设备的数据按照预定节点顺序打包为下行数据包；

交换机基于所述预定节点顺序与所述多个EPA节点通信设备的实际节点顺序，将所述下行数据包拆分为针对每个EPA节点通信设备的下行数据，并且按照所述实际节点顺序将所述下行数据发送给所述EPA节点通信设备。

18.如权利要求15所述的多目标同步控制方法，还包括：

交换机接收每个EPA节点通信设备的上行数据，其中所述上行数据包含所述EPA节点通信设备的实际节点顺序；

基于所述多个EPA节点通信设备的实际节点顺序和预定节点顺序，将所述上行数据按照所述预定节点顺序打包为上行数据包；以及

向所述控制主机发送所述上行数据包。

19.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序代码，所述计算机程序代码在被处理器运行时执行如权利要求15至18中任一项所述的方法。