CN212343793U - Rs485环状网路的备援处理系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型为一种RS485环状网路的备援处理系统，其特征在于RS485环状网路发生异常时的备援处理。本发明包括以下步骤：主控端以环状网路串接于多个RS485设备；主控端于初始阶段时，由主控端的第一接口发出第一讯号，使第一讯号经由环状网路后经由主控端的第二接口所接收；主控端每间隔第二时间判别环状网路是否中断；若环状网路发生中断，主控端驱动第一接口发送第二控制命令至第二目标设备；主控端间隔第三时间驱动第二接口发送第二控制命令至第二目标设备；第二目标设备根据第二控制命令返回第三回应讯息至主控端。

Description

RS485环状网路的备援处理系统

技术领域

一种讯号的备援处理方法与系统，特别有关一种RS485环状网路的备援处理系统

背景技术

RS485(或称EIA485)是隶属于OSI模型实体层的电气特性规定为2线、半双工、平衡传输线多点通讯的标准。是由电信行业协会(Telecommunications IndustryAssociation，TIA)及电子工业联盟(Electronic Industries Alliance，EIA)联合发布的标准。RS485协议使用缆线两端的电压差值来表示传递讯号。RS485协议可以应用于组态便宜的区域网和采用单机传送，多机接受通讯连结。因此RS485协议除了以串接多个设备的方式外，也可以透过环状网路的方式连接各种设备。

在环状网路的架构中，主控端(host)提供两连接接口且两连接接口分别连接环状网路的两端。因此主控端可以透过任一接口发送讯号并由另一接口接收讯号。环状网路的优势在于主控端可以透过任一接口发送讯号至目标设备。

但环状网路的路径发生中断时，习知技术的主控端无法得知路径中断点位于路径上的何处。若主控端选错发送讯号的接口，则控制讯号可能无法顺利的发送至目标设备。而习知技术为能确保目标设备可以收到讯号，所以会透过两连接接口发出讯号至目标设备。

此外，主控端也无相关机制可以得知环状网路是否恢复正常。当环状网路恢复连接时，主控端仍会透过两个连接接口发出讯号至目标设备。因此目标设备会分别接到两个相同的讯号，使得目标设备将会重复执行两次的动作或回覆两次回应至主控端。主控端将会受到两组相同回覆的影响，使得系统运作失常。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题在于可以在RS485环状网路的备援处理方法用于RS485环状网路发生异常时的备援处理。

为了解决上述问题，本实用新型提供一种RS485环状网路的备援处理系统。

本实用新型提出一种RS485环状网路的备援处理系统包括环状网路、RS485设备端与主控端。环状网路串接多个RS485设备端与主控端。主控端具有处理单元、储存单元、路径控制程序、第一接口与第二接口，处理单元电性连接于储存单元、第一接口与第二接口，处理单元运行记录于储存单元的路径控制程序，第一接口与第二接口分别连接环状网路的两端，主控端透过第一接口发送第一讯号并计算第一讯号在环状网路中传输的第一时间，当环状网路连线时，主控端透过第一接口发送第一控制命令至环状网路中的第一目标设备；其中，主控端每间隔第二时间，主控端由第一接口发出测试讯号至第二接口，用于判别环状网路是否中断，主控端监测环状网路发生中断，主控端驱动第一接口发送第二控制命令至环状网路中的第二目标设备，主控端间隔第三时间驱动第二接口发送另一第二控制命令至第二目标设备。

本实用新型的RS485环状网路的备援处理系统可以提供主控端在环状网路连线、中断或连线恢复的各种情况下，实现主控端对目标设备的存取控制。本发明的RS485环状网路的备援处理方法与系统再不增加额外的硬体成本的情况下，实现主控端与环状网路备援的相关措施。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本实用新型的一部分，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。

图1为本实用新型的RS485环状网路的备援处理系统架构示意图。

图2为本实用新型的环状网路架构示意图。

图3为本实用新型的运作流程示意图。

图4为本实用新型的各接口与目标设备的讯号传输时序图。

图5A为本实用新型的第一目标设备、第一回应讯息与第二回应讯息示意图。

图5B为本实用新型的各接口与目标设备的讯号传输时序图。

图5C为本实用新型的发生中断时的讯号传输时序图。

具体实施方式

以下请配合附图及实施例来详细说明本实用新型的实施方式，藉此对本实用新型如何应用技术手段来解决技术问题并达成技术功效的实现过程能充分理解并据以实施。

请配合参考图1与图2所示，其系分别为本实用新型的RS485环状网路的备援处理系统架构示意图。本实用新型的RS485环状网路的备援处理系统100包括主控端110、RS485设备端120与环状网路130。环状网路130分别连接于主控端110与多个RS485设备端120。主控端110可以是但不限定为个人电脑或伺服器，也可以是独立具有通讯与计算能力的电子设备。

主控端110具有处理单元111、储存单元112、路径控制程序113、第一接口114与第二接口115。处理单元111电性连接于储存单元112、第一接口114与第二接口115。储存单元112存储路径控制程序113。处理单元111除了执行路径控制程序113外，处理单元111也驱动第一接口114与第二接口115并用于传输命令或讯息。在本实用新型中第一接口114与第二接口115均可以任意传输命令或讯息，并非仅局限本实用新型中所述的传输方向。

第一接口114与第二接口115分别连接于环状网路130的两端。在第1、2图中环状网路130系以粗黑线作为表示。环状网路130的连接方式是以串接RS485设备端120的方式所形成。换言之，第一接口114连接电缆至第一台的RS485设备端120，在由第一台RS485设备端120电缆连接至第二台RS485设备端120，依序连接至次一RS485设备端120直至第二接口115为止。在本实用新型中为方便说明所指定的RS485设备端120，因此将所指定的RS485设备端120定义为目标设备140。图2中的目标设备仅为示意，并非仅局限于此一位置上的RS485设备端120。并且主控端110根据不同的传输目的，主控端110可以发送控制命令与测试讯号至目标设备140，用以驱动目标设备140或确认环状网路130的连线状态。

在本实用新型中为能方便说明不同的状况下的目标设备，因此定义第一目标设备与第二目标设备。在环状网路130正常连线时，主控端110欲控制的目标设备为第一目标设备510。若是环状网路130发生异常，主控端110对于欲控制的设备则定义为第二目标设备520。所述异常情况泛指网路讯号传输中断或网路延迟过长等情况。

为进一步说明本实用新型的运作方式，请配合图3，其为本实用新型的运作流程示意图。本实用新型的RS485环状网路的备援处理方法包括以下步骤：

步骤S310：主控端以环状网路串接于多个RS485设备；

步骤S320：主控端于初始阶段时，由主控端的第一接口发出第一讯号，使第一讯号经由环状网路后经由主控端的第二接口所接收；

步骤S330：确认环状网路的连通并计时第一讯号于环状网路中经过的第一时间；

步骤S340：主控端每间隔第二时间，主控端由第一接口发出测试讯号至第二接口，用于判别环状网路是否中断；

步骤S350：若环状网路未发生中断，主控端透过第一接口发送第一控制命令至第一目标设备，且经过第一时间后第二接口接获第一控制命令；

步骤S360：第一目标设备完成第一控制命令后，目标设备发送第一回应讯息与第二回应讯息至主控端；

步骤S370：若环状网路发生中断，主控端驱动第一接口发送第二控制命令至第二目标设备；

步骤S380：判断第二目标设备是否于第一时间内完成第二控制命令；

步骤S381：若第二目标设备于第一时间内未完成第二控制命令，主控端间隔第三时间驱动第二接口发送另一组第二控制命令至第二目标设备；以及

步骤S382：若第二目标设备于第一时间内完成第二控制命令，第二目标设备根据任一第二控制命令返回第三回应讯息至主控端。

本实用新型的主控端110以串列的方式连接多个RS485设备，借以形成环状网路130，如图2所示。在环状网路130的初始阶段时，主控端110会开始运行路径控制程序113。路径控制程序113会透过第一接口114发出第一讯号至环状网路130，如图4所示，其为本实用新型的各接口与目标设备140的讯号传输时序图。

图4分为上、下两部分，分别表示网路连接的初始阶段与运作阶段。所述的初始阶段是主控端110开机后连接至环状网路130的阶段。主控端110将会计时第一讯号将通过第一接口114、环状网路130与第二接口115的时间，而此一时间则是第一时间。如果主机端110重启后，主机端110在初始阶段会载入前次的第一时间作为新一回合的判断基准。举例来说，主控端110会根据前次的第一时间T_n-1并乘上倍数m，其中0<m≦5且m为任意数；n为主控端110的重启回合数，若n为1时则m不列入计算。m*T_n-1用以判断本次初始阶段的环状网路是否有中断。

换言之，第二接口115若是于m*T_n-1的时间内收到第一讯号，则第二接口115除了可以认为环状网路是连通的且第一讯号的经过时间则为新的第一时间。反之，第二接口115在经过m*T_n-1的时间未收到第一讯号，则表示环状网路130是中断的。主控端110会发出警示讯号，借以提示使用者环状网路130发生异常。

在确认环状网路130正常主控端110会每间隔第二时间后，主控端110由第一接口114发出测试讯号至第二接口115。主控端110借由第二接口115有无接收测试讯号作为环状网路130的中断依据。其中，第二时间的长度可以透过使用者自行设定。

在运作阶段中，主控端110判断环状网路130是否发生中断。以下为能区别不同情况所发送的命令，因此在未中断所发送的控制命令为第一控制命令，而中断时所发送的控制命令为第二控制命令。

若环状网路130未发生中断，主控端110透过第一接口114发送第一控制命令至第一目标设备510与第二接口115。由于环状网路130未中断，因此第一控制命令除了流经第一目标设备150外，也会传向第二接口115。因此，第一控制命令从第一接口114发出后，应该在经过第一时间后第二接口115也会收到第一控制命令。路径控制程序113可以通过第二接口115有无接获第一控制命令，进而判断环状网路130是否发生中断。

由于第一目标设备510对第一接口114与第二接口115的连线距离是有所差异，也会造成封包传输时间是有落差。因此本实用新型为避免重复接收回应讯息的情况发生，所以在第一个接获回应讯息时设定一组门槛区间。无论第一接口114先收到回应讯息或是第二接口115先收到回应讯息，主控端110都会开始计时门槛区间。若是门槛区间之中，主控端110又收到另一回应讯息，主控端110就会丢弃第二组的回应讯息。

在此一阶段中将欲进行操作的RS485设备端120定义为第一目标设备510。第一目标设备510除了执行第一控制指令外，第一目标设备510也会在完成后发送一组回应讯息。由于第一目标设备510会将回应讯息发送至第一接口114与第二接口115，因此将回应讯息分别定义为第一回应讯息与第二回应讯息。其中，第一回应讯息与第二回应讯息的内容均相同，而第一回应讯息与第二回应讯息的接收目的端不同，如图5A所示。

主控端110将会透过第一接口114接获第一回应讯息，而第二接口115接获第二回应讯息。路径控制程序113根据第一时间的间距判断第一回应讯息与第二回应讯息的时间差是否超过第一预设门槛，借以判别环状网路130的传输路径有无异常。

举例来说，第一接口114接获第一回应讯息的时间为T₁，第二接口115接获第二回应讯息的时间为T₂，而第一预设门槛的时间长度为ΔT。第一预设门槛ΔT的时间长度与第一时间成正比。当|T₁-T₂|小于ΔT时，则路径控制程序113将继续记录环状网路为正常的连线状态，如图5B所示。第一目标设备510是同时向第一接口114与第二接口115发送第一回应讯息与第二回应讯息，而在图5B中为能方便说明将第一目标设备510以间隔方式绘制，但实际上并非分时发送。

主控端110可以根据前文的ΔT与测试讯号判别环状网路130是否发生中断。实际上环状网路130发生断点的位置可能在第一接口114至第二目标设备520之间，也有可能断点位于第二目标设备520至第二接口115之间。若断点为前者情况时，则第二目标设备520将不会收到任何讯息。因此在经过第一时间后，第二接口115不会接收第二控制命令。所以主控端110间隔第三时间后在驱动第二接口115发送第二控制命令至第二目标设备520，如图5C所示。换言之，主控端110会分别在不同时间点向第一接口114与第二接口115发出第二控制命令。在环状网路130中断的情况中，第二目标设备520根据第二控制命令返回第三回应讯息。

另一种情况是，第二目标设备520与第二接口115之间的环状网路130发生中断。一般而言，若是第二接口115在经过第一时间未收到第二控制命令，主控端110会视为环状网路130发生中断。但有一种例外情况，第二目标设备520可能在第一时间内发生完成第二控制命令的情况。由于第二控制命令的内容种类有所差异，又或者第二目标设备520与第一接口114相邻使得命令处理时间过短。因此可能会发生在第一时间内第二目标设备520完成第二控制命令的情况。

若是主控端110在侦测到环状网路130发生中断，主控端110在第四时间内侦测第二目标设备520完成第二控制命令与回覆第三回应讯息至第一接口114，则主控端110将会停止第二接口115再次发出第二控制命令。其中，第四时间为第二目标设备520完成第二控制命令的处理时间Ta、与两倍的第一接口114至第二目标设备520的传输时间Tb*2之总和(意即为Ta+2*Tb)。若第四时间内主控端110收到第三回应讯息

本实用新型的RS485环状网路的备援处理方法与系统可以提供主控端在环状网路连线、中断或连线恢复的各种情况下，实现主控端对目标设备的存取控制。本实用新型的RS485环状网路的备援处理方法与系统再不增加额外的硬体成本的情况下，实现主控端与环状网路备援的相关措施。

所述装置与前述的方法流程描述对应，不足之处参考上述方法流程的叙述，不再一一赘述。上述说明示出并描述了本实用新型的若干优选实施例，但如前所述，应当理解本实用新型并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述发明构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本实用新型的精神和范围，则都应在本实用新型所附权利要求的保护范围内。

Claims (4)

1.一种RS485环状网路的备援处理系统，其特征在于RS485环状网路发生异常时的备援处理，所述RS485环状网路的备援处理系统包括：

一环状网路，串接多个RS485设备端；以及

一主控端，具有一处理单元、一储存单元、一路径控制程序、一第一接口与一第二接口，所述处理单元电性连接于所述储存单元、所述第一接口与所述第二接口，所述处理单元运行记录于所述储存单元的所述路径控制程序，所述第一接口与所述第二接口分别连接所述环状网路的两端，所述主控端透过所述第一接口发送一第一讯号并计算所述第一讯号在所述环状网路中传输的一第一时间，当所述环状网路连线时，所述主控端透过所述第一接口发送一第一控制命令至所述环状网路中的一第一目标设备；

其中，所述主控端每间隔一第二时间，所述主控端由所述第一接口发出一测试讯号至所述第二接口，用于判别所述环状网路是否中断，所述主控端监测所述环状网路发生中断，所述主控端驱动所述第一接口发送一第二控制命令至所述环状网路中的一第二目标设备，所述主控端间隔一第三时间驱动所述第二接口发送另一所述第二控制命令至所述第二目标设备。

2.如权利要求1所述的RS485环状网路的备援处理系统，其特征在于所述第一目标设备接获所述第一控制命令后分别向所述第一接口与所述第二接口发送一第回应讯号与一第二回应讯号。

3.如权利要求1所述的RS485环状网路的备援处理系统，其中所述主控端根据所述RS485设备的数量决定所述第二时间。

4.如权利要求1所述的RS485环状网路的备援处理系统，其特征在于若所述环状网路发生中断，所述主控端间隔所述第三时间驱动所述第二接口发送另一所述第二控制命令至所述第二目标设备。

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