CN203350684U - 一种网络通信系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种网络通信系统，所述系统包括：驱动变频装置，与所述驱动变频装置通信的网络输入/输出装置，与所述驱动变频装置通信的编码器，所述编码器连接到可驱动旋转刀鼓的电机，所述旋转刀鼓包含飞刀，所述驱动变频装置通过发送信号来控制所述旋转刀鼓的转动，所述飞刀切割传送带上所提供的材料。

Description

一种网络通信系统

技术领域

本实用新型涉及一种网络通信系统。

背景技术

变频器是一种比较常见的将电能从一种形式转化为另一种形式的装置。例如，变频器可使用直流电输入，例如来自太阳能电池组的直流电输入，生成交流电输出。变频器还可以使用交流输入，例如，可以用变频器将变频输入的交流电生成以固定频率输出的交流电。变频器可用作“驱动器”（也称为“驱动装置”），用于在各种系统中控制电机的操作。控制技术有限公司具有大量关于变频驱动器的产品。

众所周知，可在一个系统或网络中将其中多个设备连接到一起，以实现相互通信。例如，一个网络中可包含多个变频驱动器装置。此外，此类网络还可包含中央控制器，用于与网络上的其他装置进行通信。

为了在不同网络节点之间实现通信，如在网络上的两个驱动装置之间，和/或在一个装置与一个控制器之间的通信，一般需要在通信节点之间取得时间上的某种一致性。例如，如果从一个节点发送到另一个节点的信息包含了供该接收节点执行特定操作的指令（如在特定时间以特定速度运行驱动电机），接收节点与发送节点对于特定时间的发生取得共识是非常重要的。如果未取得共识，则接收节点无法明智准确地使用与发送节点计划中相同的方式操作信息。

目前可使用多种方法实现设备联网，这些方法尝试在不同网络设备之间获得时间上的一致性。网络设备的已知的联网协议包括令牌环、令牌总线和以太网。本领域技术人员应比较了解这些协议和其他协议。一般来说，每种协议都既有优点又有缺点。例如，某些协议更适合用于网络，其中单个中央控制器必须将同一信息发送到多个网络节点。其他协议则更适合将单条信息发送给其各自的接收节点的网络。

实用新型内容

根据本实用新型的一个方面，提供了一种网络通信系统，所述系统包括：驱动变频装置，与所述驱动变频装置通信的网络输入/输出装置，与所述驱动变频装置通信的编码器，所述编码器连接到可驱动旋转刀鼓的电机，所述旋转刀鼓包含飞刀，所述驱动变频装置通过发送信号来控制所述旋转刀鼓的转动，所述飞刀切割传送带上所提供的材料。

上述系统还包括检查经过所述传送带上所提供材料的传感器，并将检查结果发送给所述网络输入/输出装置，所述网络输入/输出装置发送给所述驱动变频装置时间标记。

上述驱动变频装置使用采样时间标记进行内插和外插，控制所述旋转刀鼓的操作。

上述驱动变频装置内设有控制电路或可编程逻辑控制器，所述控制电路或可编程逻辑控制器可进行插值计算。

当上述旋转刀鼓位于其刀尖大致从刀鼓的中央旋转轴垂直下落的旋转位置时，所述飞刀便可以切割在所述传送带上的材料。

上所述驱动变频装置控制所述旋转刀鼓旋转。

上述驱动变频装置可计算得到所述飞刀的目标位置。

上述驱动变频装置与所述网络输入输出设备同步。

附图说明

现在将参考以下附图进一步描述本实用新型的具体实施方式，其中：

图1显示了包含一个控制器、两个驱动装置的网络；

图2a显示了非同步循环帧的示例；

图2b显示了同步循环帧的示例；

图3显示了用于发送循环数据帧的流程图；

图4显示了用于将数据段插入数据帧的流程图，该数据帧将根据图3中的描述进行传输；

图5显示了用于接收循环数据帧的流程图；

图6显示了用于对如图5所示的、已被成功接收的数据帧进行同步处理的流程图；

图7为一个驱动装置的原理图；

图8为一个可与图7所述的驱动装置进行通信的选项的原理图；

图9显示了用于驱动旋转刀鼓的驱动装置；以及

图10显示了对如图9所示的装置进行内插法的示例。

具体实施方式

综上所述，可使用驱动器（或“驱动装置”）来控制电机的操作。电机可以是任何适合系统的一部分。例如，在工业生产环境中，它可以是一台传送带电机，也可以是吊车、起重机或卷扬机的驱动电机。一般来说，驱动装置用于更改驱动装置的输入电源的频率和/或电压，并在适当时间以适当的形式输出电源，以便精确可靠地控制与其连接的电机的操作和速度。

优选地，驱动装置具备控制功能和通信功能，以便同一网络上连接的任意两台此类装置都可以相互通信，而无需通过中央计算机进行通信。因此，在某些情况下，可以在未配备中央控制器的网络上应用此类驱动装置。每台驱动装置都可以包含网络接口和可编程逻辑控制器(PLC)。这样便能够实现分布式智能，而非在已知网络中实现的传统中央智能。

可以使用任何适合的协议来控制网络设备之间的通信，例如以太网协议。

可以使用任何适合的协议来确定网络上发送的信息的格式。例如，可使用IEEE1588格式的信息，该信息包括了以主时钟的32位秒值和32位纳秒值来表示的时间。所述时间点可以是现实世界的时间。例如，本领域技术人员可知，传统系统通常使用1970年1月1日作为主时钟的时间点。然而，时间点可以是其他任意适合的时间，且不一定是现实世界的时间。例如，可以将特定装置成为主时钟的时间看做时间点，且网络上所发送信息中的时间表示被认为与该时间点相关。因此，上述装置无需包含用于测量或记录现实世界时间的昂贵设备。

当使用以太网协议在网络设备间进行通信时，IEEE协议可用于确保同一网络上的设备共享同一时间概念。但是，所有网络设备或网络节点都无需保持相互间的完全同步，或其在时间上达成一致。重要的是，相互通信的两个独立装置或节点在时间或时间帧上达成了一致。达成一致的时间帧可能不是现实世界的时间，但是，达成一致的时间可以通过GPS或互联网来精确反映现实时间的时间，因GPS或互联网可以从原子钟等装置获取精确的实时时间。

要确定特定装置能否与网络上的其他特定装置或节点进行通信，可以通过装置初始设置和/或安装在装置上的、由用户编写的可编程逻辑控制器（PLC）程序进行确定。网络设备的初始配置完成后，当网络上的发送装置想与接收装置进行通信时，所述发送装置会将信息发送到所述接收装置，其中所述信息包括所述时间源的指示，且所述发送装置会与该时间源实现同步。例如，它可以包括IEEE1588时间源的一个全局唯一标识符（IEEE EUI-64地址），发送装置会与该时间源实现同步。优选地，接收装置可以随时接收所发送的信息，其中该接收步骤包含所述接收装置，至少可保证该信息会显示，且与所述信息相关的时间源的信息是可读的。但是，在接收装置收到需要处理的信息前，该装置会确认其是否与同一时间源实现同步。如果接收装置不是同与发送装置同步的同一时间源实现同步，则接收装置不会在接收所述需要处理的信息。

当接收装置已确认其同与发送装置同步的同一时间源实现同步，则接收装置会接收所述需要处理的信息。信息内容将受到各种不同因素的影响，如所涉及特定装置的确切性质、网络设置和任何特定时间所要求的操作。优选地，所述信息通常包括一个“处理”时间点，用来表示处理该信息内容的时间点。如果接收装置确定还未出现该“处理”时间点，则接收装置将保存该信息（例如将其存储在缓冲区中），直到出现该“处理”时间点为止，此时该接收装置将执行该信息所确定的相关操作。如果该接收装置已确定已超过“处理”时间点，则释放所述信息，并立即处理其后续操作，或触发一个事件，以供可编程逻辑控制器（PLC）进行处理。

一般来说，不同装置间发送的信息（或在装置与控制器间发送的信息）可包括参数数据，如来自一个或多个传感器的数据。可选地，该信息内容还可以包含要获取的参数值数据，例如接收驱动器在操作时应获得的电机转速。当该信息包含的信息涉及已从如传感器等装置获取的采样的信息时，该信息可以包括“采样”的时间指示。这样一来，接收装置便可以了解如上所述的信息内容的生成时间和操作时间。接收装置还可将该“采样”时间指示用于外插和/或内插目的，以便其能在某一特定时间创建包含多个值的图像。

因为发送装置将发送与其时间源相关的唯一标识符，例如IEEE协议所需的全局唯一标识符，所以接收装置将能够快速准确地确定其是否同与发送装置同步的同一时间源实现同步。因此，接收装置将能够快速准确地确定是否应接收所述需要处理的信息。这样便解决了众所周知的、与以太网等通信协议的可靠性有关的基本问题。本领域技术人员应该知道，可以将IEEE1588配置为互不兼容的多个排列组合。希望使用同一IEEE1588主时钟的所有装置都必须具有与其匹配的设置。在某些设置中，单个网络中可能存在多个采用不同配置的IEEE1588主时钟。通过确保发送装置对与其同步的时间源添加了唯一标识，且接收装置检查了该唯一标识，并确保其在处理信息前同与发送装置同步的同一时间源实现同步，可以避免当数据在主时钟不同的设备之间交换时可能发生的任何潜在问题。

此处描述的通信方法和系统可确保发送装置能够提供最短时间间隔，该时间介于所述发送装置发送信息的时间与所述接收装置处理所述信息的时间之间。因此，发送装置为接收装置提供了充裕时间，用于处理时间标识或其他唯一标识，以确定是否能够从发送装置接收和操作所述信息。

多个驱动装置联网时，可进行以下配置，即选择一个装置作为网络中央控制器的主装置。用户可在配置或设置阶段控制一个或多个装置的性能，以便在系统运行期间影响哪些驱动装置选为主装置，以及是否向任何特定装置的主要角色提供优先权。可使用如IEEE1588最佳主时钟算法之类的适当方案来确定时间主时钟。此外，用户也可以在驱动装置上可编程逻辑控制器上写入程序，其中同一PLC程序可用于多个网络驱动器中的每一个中。接下来便可通过配置设置来确定每个驱动器的顺序优先权，且这些驱动器已成为网络控制器，以实现冗余的分布式控制。

包含在指定的主设备中的本地时钟所定义的时间为一个或多个设备实现自身同步所用的时间。一般来说，无论选择哪个设备作为控制网络的主设备，或无论哪个设备的本地时钟被任何特定的其他设备用作时间主时钟，都无关紧要。只要发送装置发送了确定哪些装置为时间主时钟的唯一标识，接收装置便能够接收和处理该发送装置发送的信息，前提是接收装置与同一时间主时钟保持一致。

如果将以太网协议作为网络设备之间的通信协议，则可以应用任何适当类型的以太网协议。例如，这些设备可以根据传输控制协议(TCP)或使用用户数据报协议(UDP)进行通信。优选地，还可使用UDP协议进行通信。

通信网络中的系统包含了一个或多个驱动装置。该网络中还提供了一个与驱动装置通信的控制器。控制器本身就是驱动装置，其也可以作为一种独特的控制方式。例如，控制器器可以是一台计算机（如台式机或笔记本），也可以是其他任何合适的工业控制器。

图1显示了网络的一个示例，该网络由控制器100，以及驱动装置102和驱动装置104组成。

数据通过环形链路在网络节点之间（即在控制器100与驱动装置102、104之间和/或驱动装置102与驱动装置104之间）进行传输。可使用单个环形链路以单播和组播的方式在网络上的多个节点之间传输数据。但是，并非所有装置都必须使用单个链接上提供的所有数据。

优选地，网络通信通过已同步的环形链路进行传输，该环形链路可准确地指定何时应使用接收装置对某一信息中的数据进行采样及使用该数据。这种同步基于时钟值相同的发送节点和接收节点之间的一致性，下文将进行详细说明。

根据一个实施方式，网络上的一个或多个驱动装置102和104具有用户输入界面，使用户能够对本地装置进行编程输入，以便对其运行进行配置。例如，用户可以配置特定的驱动装置，将其用作网络的主控制器，特别是在未提供如图1所示的单独的中央控制器100时。用户配置可以启用网络上的所有驱动装置，以了解哪些装置被指定为主控制器。此外还可以启用装置，以了解所指定的主控制器是否已关闭或由于其他原因而无法运行，在这种情况下，其他装置可以与新主控制器实现一致。例如，可以将PLC程序写入驱动装置，以确定该装置是否运行正常。此外，还可使用PLC程序或传统方案来选择哪些装置应在特定时间成为网络的主控制器。

网络节点之间可共享数据。一般来说，对于网络上传输的任何单独信息，都应将某个装置或节点配置为数据生成方，其中该装置或节点会对数据进行采样，以便为信息生成数据。接下来应将接收装置或节点配置为数据使用方，并从环形链路中提取其感兴趣的数据。

通常会将数据生成方配置为在其运动引擎循环中定义的时间内对其源数据进行采样。本领域技术人员应比较熟悉运动引擎循环的概念。针对各设备定义了运动引擎循环，即在该循环内设备将接受输入值、处理这些输入值（如进行必要的运算），并生成作为该处理过程的输出值的。众所周知，在每个运动引擎循环中都应对装置进行线性处理，其中必须将数据作为输入值接收，然后再对其进行处理并生成输出值。当第一次运动引擎循环终止时，下一次循环开始。根据一个实施方式，如图1所示的网络中的驱动装置102和驱动装置104都被配置为具有时长250微秒的运动引擎循环。然而，还可使用其他任意适合长度的运动引擎循环。

图1中所示的控制器100被设置为具有第一数据参考值和第二数据参考值。第一数据参考值1适用于驱动装置102，第二数据参考值2适用于驱动装置104。也可能存在数据重叠的现象。例如，可能存在与驱动装置102和104相关的常见命令数据，以及包含在各自参考内的装置特有数据。通过在信息头中包含第一数据参考值1和第二数据参考值2，控制器可以通过将两个不同设备的数据结合在一条信息中的方法来优化其设置。控制器可以高效运行，例如可向网络上的所有设备定期广播信息，而参考值在每个信息头中的使用，会使驱动装置102提取、查看第一数据参考值1的数据，并使驱动装置104提取、查看第二数据参考值2的数据。

控制器100被配置为对数据进行定期采样和发送，图中所示实施方式的频率为250微秒。为了使驱动装置102、104都能够接收控制器100发送的数据，应确定驱动装置102、104本身与控制器100（下文将进行详细说明）的时间源保持一致，然后再处理信息的内容；在控制器100发送信息的时间点与网络上的驱动装置使用或操作该信息中的数据的预计时间点之间必须有延时。在图1所示的网络中，该延迟为“运动引擎循环延迟”，并被配置为500微秒。由于延迟时间是计算出的、让或允许让信息到达各自的接收驱动装置所需的最长时间，则可采用任意适合长度的延迟，。可以将该延迟添加到当前时间（根据一致时间源的定义，下文将详细说明），并作为来自控制器100的信息的一部分、同时作为可通知接收节点何时开始处理信息的处理时间指示。处理时间指示可对应接收装置运动引擎循环的开始部分，和/或可将接收装置配置为能够了解其应在下一个新的运动引擎循环中开始处理已接收的信息，且这次运动引擎循环在已接收的信息所指示的处理时间后。

在接收端，每个驱动装置102和104被配置为可在任意适合的时间使用所接收的数据。在图1中，在紧接着控制器100的运动引擎循环延迟时间无效后的下个运动引擎循环的开始，紧接着驱动装置104被配置为使用从控制器100中接收到的信息的内容。驱动装置102被配置为具有运动引擎循环偏移，其中在运动引擎循环开始90微秒后使用了所接收的数据，即在控制器100的运动引擎循环延迟失效后不久便立即开始。因此，同一信息的“处理”时间对于网络上的两个驱动装置102和104可能会有所不同。从而，控制器100可以执行被本地配置为驱动装置102和104的高精度控制。在接收端，驱动装置102和104都可以智能化选择和处理从控制器100接收到的信息，以便从该信息中提取与其有关的数据，并当其本身与控制器100之间的时间相一致的话使用该数据，下文会进行详细说明。

图1中的控制器100会发送同步循环帧，不过也可以使用非循环帧。

如果使用同步循环帧，同步循环数据链接必须使用循环数据帧，该循环数据帧的方案支持时钟同步。此外，必须正确选择所发送信息的格式。图2a显示了非同步循环帧的示例。图2b显示了同步循环帧的示例。图2a和图2b显示了构成将被发送的帧的字节序列。比较两个图后可以看出，同步循环帧包括一个插入在定义方案类型的字节与该帧数据内容的开始部分之间的数据块。同步循环帧中插入的数据块包括与控制器100同步的时间源的信息，下文会进行详细说明。

根据本实用新型的一个实施方式，发送在如图1所示网络上的信息使用IEEE1588标准格式来描述时间。该信息应采用数据包格式发送，但不需要根据IEEE1588定义的协议来发送。如图1所示的网络包括控制器100和驱动装置102和104，该网络的节点也无需以IEEE1588描述的方式选择主时钟。与其相反，网络上的一个或多个设备可被配置为在特定时间网络上的一个或多个其他设备指定时间帧。

为了在网络上实现发送节点与接收节点之间的顺利通信，接收节点必须确保其能够理解并切实遵循该发送节点发送的信息中包含的时间指示。为实现上述目地，发送节点必须发送一个用于生成时间指示的主时钟指示，且接收节点必须确保在处理所接收信息之前就能够与该主时钟实现同步。

可以通过该发送节点发送任意适合的主时钟指示，但应确保指示明确无误。因此，优选地，向接收节点发送信息时，发送节点会向接收节点发送与其主时钟有关的唯一标识符。

根据本实用新型的一个实施方式，该发送节点使用IEEE1588标准格式来描述时间。在该发送节点发送每条信息的同时，提供了EUI-64值作为其主时钟的唯一标识。该EUI-64的值通过如图2b所示的，即插入的数据块表示，该数据块没有在图2a所示的帧中表示出。当发送节点使用IEEE1588标准格式时，优选地，包含在信息中的“处理”指示会包括一个64比特的时间标记，一旦时间验证允许接收节点接收该信息，该时间标记可通知接收节点何时处理信息内的数据。

根据本实用新型的一个实施方式，可以将主时钟识别为“网络主时钟”，该网络主时钟可定义网络中的一个设备或其他网络节点为主时钟，即其他设备或节点的时钟应与该设备或节点的主时钟同步。在该实施方式中，首先，当网络上开始通信时，发送装置循环帧的EUI-64区域（即可识别帧的主时钟的插入数据模块，如图2b所示）可以识别出发送装置本身的本地时钟，直至该区域将本地时钟与网络主时钟实现同步。

可以根据实际情况采用任意适合的方法生成EUI-64，例如，它可以从主时钟装置的MAC地址（EUI-48）中生成。以这种方法为例，MAC地址00:0D：1E：12:34:56生成的EUI-64就是00:0D：1E：FF：FE：12:34:56。然而，特定帧标识网络主时钟的特定方式不是一成不变的，可根据网络上特定设备的MAC地址的格式而变。本领域技术人员应能明白这点。有关MAC地址和64位全局标识符EUI-64时间标识之间比较的更多信息可在相关标准文档中找到，例如在http://standards.ieee.org/develop/regauth/tut/eui64.pdf上。

使用唯一的主时钟标识符（例如主时钟EUI-64）非常有利，因为这种做法可以校验环形链路源（即发送节点）和目标设备（即接收节点）是否都与同一时间源实现了同步。目标设备将使用EUI-64标识作为已与其同步的主时钟的标识。且目标设备仅将快速简单地将该值与在环形链路数据里接收的EUI-64数据进行比较。

实际上，如果环形链路源与目标设备所同步的主时钟不是同一个，目标设备将忽略接收到的信息。

每个循环数据帧内的64比特时间标记都可用于指定运动引擎循环的起点，在该循环中，数据将被目标设备使用。根据以上关于对图1中驱动装置102的描述，如果数据被用于所指定的运动引擎循环的偏移上，则应在发送装置处理循环数据之前使用偏移信息来配置环形链路。

已发送信息内的“处理”时间标记也可用于非周期性通信帧，以便为待处理的接收帧规定一个时间。对于周期性通信或非周期性通信，在该时间标记的初始评估期间，如果时间与将来有关，该信息（也称作“有效载荷”）会与该时间标记一同放在缓冲区中。然后，当时间与当前时间一致时，会定期对“处理”时间进行评估和操作。

图3和图4更详细地描述了为使网络上产生并控制通信，发送装置动态的示例。

如图3所示，在步骤302中将配置一个发送设备来初步确定此时是否适合发送信息。这可通过在发送装置上进行采样数据和/或接收数据进行控制，发送装置必须将这些信息传达给其他装置，或者可根据周期模型来对其进行配置。一旦确定应发送信息后，发送设备应对数据进行采样，并在步骤304中创建合适的帧。然后在如图3所示的步骤306中将“处理”数据字段插入到该信息中。

通过图4可更好地理解如何将“处理”数据字段插入到信息中。如图4中步骤402所示，发送设备将把当前的IEEE1588主时钟的EUI-64地址放在帧中。然后，该设备将获得启动发送的IEEE1588时钟时间。然后，该设备会将预配置网络延迟（该延迟为允许接收节点接收并检查信息的主时钟的时间）添加到启动发送的IEEE1588时钟时间中，从而生成“处理”时间标记，并在步骤404中将该时间标记插入到帧中。步骤406为可选的进一步步骤，其中数据被采样后，也可将IEEE1588时钟时间作为“采样”时间标记插入到帧中。

参照图3可发现，一旦完成“处理”和“采样”数据字段的插入，步骤308中的发送节点就可以发送帧，然后要等到下一个发送期310才可以再次发送。

图5和图6详细描述了为接收和处理网络上发生的通信，接收装置上所发生的情况。

如上所述，优选地，该接收装置可以在操作期间的任意时间接收信息。每个装置将有固定的更新周期或更新时间，且此后该接收装置将寻找更多数据。该周期指的是上文所述的图1中的“运动引擎循环”。如图5中步骤502所示，当接收装置接收帧后，接收装置将在504中检查以确定该帧中的主时钟EUI-64地址是否与本身所保存的主时钟EUI-64地址相匹配。如果不匹配，该帧在506中将被放弃并且信息被释放。如果匹配，如步骤508所示将帧放在缓冲区以等待处理。该处理将按同步任务来执行，这意味着信息在“处理”时间标记所指示的某个时间点或时间段内在接收端上被处理，如图6所示。

如图6所示，接收装置将在步骤602中检查是否有待处理的缓冲信息。如果没有，则会在再次检查前的步骤604中等待一段预定时间。接收装置在检查之间的等待时间，在图6中被定义为“同步任务”时间段。

如果确认目前有缓冲信息，则接收装置必须确定该缓冲信息的“处理”时间标记是否在当前“同步任务”时间段内。可在如图6所示的步骤606中确定信息中的“处理”时间是否与已过去的某个时间相一致，然后信息将立即在后续操作608中被操作。另一方面，在610中，如果该信息中的“处理”时间对应于当前时间或对应于当前“同步任务”时间段或对应于当前时间与接收装置的下一个同步任务时间段的开始时间之间的时间段，则会对缓冲信息进行操作。操作612包含了将所接收的缓冲信息的帧中的数据复制到位于接收端的预定目的地。该复制一旦完成，就可以将缓冲区标记为可接收新信息的缓冲。在接收端处可以提供任意适合的数字或缓冲区排列，以便同时保存多条接收到的信息。

参照图6可发现，在其他情况下，接收装置将确定缓冲信息还不能被处理并且在采取任何操作之前等待步骤604中下一个同步时间段的开始。

以上所述的网络节点之间的通信方法与驱动装置有关。同时通信也不仅限于驱动装置之间或驱动装置与控制器之间时，图7显示了使用上述方法在网络中进行通信的驱动装置的原理图。

如图7中所示的驱动装置（以下称为“驱动器”700）在图中用虚线标识将驱动器700主体内可能包含的组件与外部表面和/或外部连接上的组件区分开来。不过，然而本领域技术人员应该明白图7中采用的任何合适的物理排列法。

图7所示的驱动器700包括设置在外表面的显示器702。在驱动器中，该显示器并不是必需的，在其他实施方式中也可以省略掉。当配备了该显示器时，显示器702会在用户和驱动器700内的控制电路705之间提供一条通信路径，后面将会进行详细说明。显示器702可包括诸如图形用户界面（GUI）和/或如触摸屏或硬接线按钮的用户输入机制等特征，以便用户向驱动器700提供精确的输入。

其他选项704可以连接驱动器700内的部件。其他选项704一般用于拓展驱动器的功能。例如，它们能提供通信链路和/或可编程逻辑控制（PLC）功能。可选地，其他选项704还可包括输入/输出装置和/或反馈模块，例如连接至编码器的反馈模块。

驱动器700内配备了存储器706，存储器706通常是共享存储器，即可使任何选项704与驱动器700内其他的选项进行通信。如上所述，驱动器还包含控制电路705，作为驱动器700的处理器。控制电路705通常会配备其自身的只读存储器ROM和随机存储器RAM，并能与如编码器708之类的外部设备实现通信。由于本领域技术人员比较熟悉编码器708的功能和操作，所以在此不再赘述。

驱动器700内也配备了电源电路710，电源电路710可与控制电路705进行通信。控制电路705通常被设置为向电源电路710发送信号，以便电源电路710能够控制与驱动器700相连接的电机712的操作。电源电路710一般负责向电机712发送信号。例如，电源电路710可以将低压信号切换到较高功率，以驱动电机712转动。

如上所述，图7和此处所描述的组合方案仅仅是驱动装置的示例。任何适合的驱动装置及其他设备都可能被配置为如上所述的在网络上通信的装置，下文将进行详细说明。另外，本领域技术人员应该理解，组成驱动装置和/或其相连接的特殊部件可能会受到多种因素的影响，例如预期用途、驱动装置的物理约束以及其所在网络的具体类型。

图8显示了选项704的示例，选项704可作为驱动器700的一部分，或如图7所示与驱动器700相连接。

图8所示的选项704用于协助驱动器700的网络通信。选项704包含第一网络界面802和第二网络界面804，网络界面802、804用作与网络其余部分的外部连接。例如，第一网络界面802和第二网络界面804可包含以太网端口。此外还提供了交换机806，进一步地，交换机806可为标准以太网交换机，可选地，也可为任何其他合适类型的交换机。交换机806与处理器808通信，处理器808反过来又连接至驱动器700中的共享存储器706。优选地，处理器808配备了专用的随机存储器810和只读存储器812。可选地，还可能提供其他存储器组合。在图8所示的存储器组合中，交换机806为处理器808提供了IEEE1588硬件支持，以方便网络和驱动器700之间的通信。

可选地，交换机806没有提供硬件支持，此时，处理器808本身不得不处理所有此类通信。从而可能会影响网络和驱动器700之间数据发送的精确度。

虽然图8中的选项704在上文中被描述为具有以太网端口且包括可提供IEEE1588硬件支持的交换机806，但此处所描述的通信方法并不限于以太网或IEEE。

当图7和图8中所描述的装置（如驱动器700）与通信网络中的其他节点相连接时，本实用新型所描述的通信方法可该装置作为传统意义上的控制器和/或驱动器来进行通信。也就是说，本领域技术人员应该明白，在包含了可与一个或多个驱动装置通信的中央控制器的典型网络设置中，控制器通常会向驱动装置发送命令数据，该命令数据包括设定值或命令值。一旦驱动装置从控制器接收到命令数据，就会向控制器提供包括实际值在内的反馈数据。反馈数据的发送依赖于在驱动装置上接收的命令数据。

相比之下，此处描述的通信方法并不依靠通过接收装置接收命令数据的方式来提供反馈数据，也不局限于只有单一装置来发送命令数据或反馈数据。相反，从上述图1-图6的描述可以得知，当网络上采用了如上所述的通信方法时，可将一个装置作为发送节点，将命令数据发送到作为接收节点的另一个装置。接收节点无需立即回应，可选地在其他实施方式中可能根本无需回应。

重要的是，采用上述所述的通信方法发送的信息可以为单向信息。其发送过程可通过定时模型触发，而非通过在任何节点上接收来自其他节点的信息。例如，正如上文所描述的，可以配置一个装置定期发布命令数据，例如，每隔250纳秒发送一次。另外，还可以配置一个装置定期发送反馈数据，可选地，可将其配置为根据“处理”时间来发送反馈数据。

虽然可以将网络上两个设备之间的通信配置为循环通信，但是单条信息仍将根据时间来发布，而非根据其是否从其他设备接收到信息来发布。进一步地，任何单一设备都可以发布命令数据或反馈数据，或同时发布这两种数据。

正如图1至图6中所示，优选地，一旦确认接收装置同与发送装置同步的同一时间源实现同步，则此处描述的、根据以上通信方法操作的网络上的发送节点所发送的每条信息都将包括“处理”时间，即为接收装置应操作信息内容的时间。进一步地，发送装置发送的信息还可包括“采样”时间，即为在发送端该信息组装好的时间和/或已获取该信息中数据的时间，可使用传感器、记录器或处理器等设备来完成。图9和10显示了网络系统“采样”时间的可能用途。该示例仅为说明之用，并无任何限制作用。

图9显示了系统900，其中系统900包含了与驱动变频装置904进行通信的网络输入/输出装置902。驱动变频装置904包括网络界面906，且系统900还包括可编程逻辑控制PLC程序908。驱动变频装置904与编码器910进行通信，编码器910连接到可驱动旋转刀鼓912的电机（未显示）上，刀鼓912包含飞刀914。驱动变频装置904必须通过发送信号来控制旋转刀鼓912的转动，以方便飞刀914在指定时间内切割传送带916上所提供的材料。

图9中的系统900还包括传感器，例如光学的配准标识传感器918（以下称为“传感器”918）。传感器918被配置为来扫描或采用其他方式检查经过传送带916下方的材料，并识别特定的配准标识。当传感器918检测到该配准标识时，传感器918将向网络输入/输出设备902发出提示上述情况的信号。反过来，网络输入/输出设备902会向驱动变频装置904发送一个通知其已检测到配准标识的信号，这将促使驱动变频装置904准备使用旋转刀鼓912并在规定的时间切割材料。网络输入/输出设备902发送给驱动变频装置904的信息包括“采样”时间标记，即为传感器918感应到配准标识的时间。进一步地，如图10所示，驱动变频装置904可使用“采样”时间标记进行内插和外插，以便精确控制旋转刀鼓912的操作。

如图9所示，旋转刀鼓912的中央旋转轴的位置被固定。飞刀914被固定在旋转刀鼓912上，从而当旋转刀鼓912转动时，飞刀914的旋转位置便会发生变化。根据本实用新型的一个实施方式，当旋转刀鼓912位于其刀尖大致从刀鼓的中央旋转轴垂直下落的旋转位置时，飞刀914便可以切割在传送带916上的材料。

在驱动变频装置904的控制下，旋转刀鼓912可以一系列的速度旋转。根据本实用新型的一个实施方式，旋转刀鼓912的凸轮旋转以便在即将到来的预定期间内，当不需要914切割刀时，旋转相对减慢。当确定需要切割时，以确保飞刀914在正确时间且位于适当的切割位置。

优选地，传感器918也被固定，则传感器918与旋转刀鼓912的中央旋转轴之间的距离（沿着传送带916测量的距离）固定并且该距离将会通知驱动变频装置904。该距离应足够长，以便在相关时间根据传送带916的运动速度，将有足够的时间完成以下操作：让传感器918与输入/输出设备902的通信；让输入/输出设备902向驱动变频装置904发送信息；让驱动变频装置904在处理信息之前检查并确认该信息；并在飞刀914需要切割传送带916上的材料之前，即让驱动变频装置904根据已处理信息控制旋转刀鼓912的转动。

传送带916在特定时间的速度将为驱动变频装置904所知。旋转刀鼓912在特定时间的转速也将被驱动变频装置904所知，并且可以使用编码器910来获取飞刀914在旋转位置上的位置反馈信息，例如在特定时间段获取的该类信息。驱动变频装置904可使用所有这些信息来计算（例如使用内插法）飞刀914的目标位置，该目标位置将确保刀914能够在正确时间在传送带916上切割材料，并且相应地控制旋转刀鼓912的操作。可通过以下对图10的详细说明来进一步理解。

如图10所示，在三个“运动控制周期”期间显示了大量实际值和一个内插值。“运动控制周期”相当于“运动引擎周期”或上述所述的固有驱动更新周期。如图10所示，可以使用编码器910在新的运动控制器周期开始之前为旋转刀鼓912确定“刀轴位置”。该“刀轴位置”是指图10中飞刀914的旋转位置。

在特定的循环（图10中的循环“n”）期间，当传感器918检测到配准标识时，驱动变频装置904便可以使用位于先前运动控制器周期终端的刀轴位置和当前运动控制器周期终端的刀轴位置，以便在“采样”期间计算刀轴的位置，在该位置可使用内插法检测到配准标识。可选地，驱动变频装置904还可以使用先前的两个运动控制器周期的刀轴位置数据并通过外插法来计算“采样”期间刀轴的位置。

一旦在相关时间（即“采样”时间）计算出了刀轴位置，驱动变频装置904则可以使用该信息来计算新的刀轴目标位置，借此来控制旋转刀鼓912的运动（尤其是转速），以便飞刀914准备好在正确的时间切割传送带916上的材料，从而保证飞刀914切割在材料的正确位置上。

可以通过驱动变频装置904内固有的控制电路或通过可编程逻辑控制器908来进行插值计算。无论在哪种情况下，驱动变频装置904可使用“采样”时间标记，以便精确快速地确定如何控制旋转刀鼓并运用相应控制。在查找“采样”时间或对如图9中网络输入输出设备902收到的信息进行任何其他操作之前，驱动变频装置904会首先确保其同与网络输入输出设备902同步的同一主时钟实现同步。

此处描述的通信方法可以被大范围应用。可将其用于拥有任意数量节点的网络上，这些节点包含任意适合的装置，例如交换机、驱动装置、控制器或处理器。要实现这些节点中任意两个之间的相互通信，不需要网络中的所有节点都相互同步。相反，只需让两个互相通信的节点在其所同步的主时钟上保持一致即可。“同步”可能包含主时钟，该主时钟精确控制了在各个节点上的一个或多个时间值，或将该时间值控制在预设的公差极限内。

接收端信息的处理应根据所收到的信息内的“处理”指示予以控制。“处理”指示可包含一个时间标记或任何其他适合的指示。用于确定接收端处理信息的时间点的时间帧不需要是现实世界的时间。相反，该时间帧就可以是任何适合的时间帧，只要知道了时间帧上的时间点，接收端处理信息的相对时间就十分明确。

虽然在此讨论的特定示例与以太网相关，但也可以在非以太网装置上使用该通信方法。如果使用的是以太网，可以使用任意适合的装置。不过，该方法不依赖于以太网，并可以应用于包括现有技术和将来技术在内的众多其他通信设置中。

在此描述的特定示例使用了IEEE标准（如IEEE1588）的各个方面。然而，该方法无需设定必须使用IEEE。可选地，还可以使用其他协议，如网络时间协议（NTP）。

在此描述的通信方法以及采用该方法的设备和网络系统使网络节点之间能够实现准确可靠的通信，例如可在驱动装置和驱动装置之间，和/或驱动装置和控制器等设备之间实现准确可靠的通信。此方法不是依赖于网络的完全同步，而是基于主时钟上两个通信节点间的一致性，在允许接收节点处理接收到的信息之前这两个节点都与该主时钟同步。可以在接收端快速直接地检查接收装置所同步的时间源是否与在发送端发送节点所同步的时间源为同一时间源，该步骤也可为非密集型计算。如此一来，便提供了一种极为实用、精确可靠的方案。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并非用于限定本实用新型的保护范围。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本实用新型的保护范围内。

Claims (8)

1.一种网络通信系统，其特征在于，所述系统包括：驱动变频装置，与所述驱动变频装置通信的网络输入/输出装置，与所述驱动变频装置通信的编码器，所述编码器连接到可驱动旋转刀鼓的电机，所述旋转刀鼓包含飞刀，所述驱动变频装置通过发送信号来控制所述旋转刀鼓的转动，所述飞刀切割传送带上所提供的材料。

2.根据权利要求1所述的通信系统，其特征在于，所述系统还包括检查经过所述传送带上所提供材料的传感器，并将检查结果发送给所述网络输入/输出装置，所述网络输入/输出装置发送给所述驱动变频装置时间标记。

3.根据权利要求2所述的通信系统，其特征在于，所述驱动变频装置使用采样时间标记进行内插和外插，控制所述旋转刀鼓的操作。

4.根据权利要求2所述的通信系统，其特征在于，所述驱动变频装置内设有控制电路或可编程逻辑控制器，所述控制电路或可编程逻辑控制器可进行插值计算。

5.根据权利要求1所述的通信系统，其特征在于，当所述旋转刀鼓位于其刀尖大致从刀鼓的中央旋转轴垂直下落的旋转位置时，所述飞刀便可以切割在所述传送带上的材料。

6.根据权利要求1至5任一所述的通信系统，其特征在于，所述驱动变频装置控制所述旋转刀鼓旋转。

7.根据权利要求6所述的通信系统，其特征在于，所述驱动变频装置可计算得到所述飞刀的目标位置。

8.根据权利要求1至5任一所述的通信系统，其特征在于，所述驱动变频装置与所述网络输入输出设备同步。

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