JP2021528906A - 産業用イーサネットに基づく制御方法および装置 - Google Patents

Abstract

本発明はイーサネットの技術分解に関し、具体的には、産業用イーサネットに基づく制御方法および装置を提供し、この産業用イーサネットは１つのマスタノードと複数のスレーブノードとを含み、マスタノードは所定ネットワークパケットをいずれか一つのスレーブノードに送信し、各スレーブノードは受信した所定ネットワークパケットを上書きし、上書き後の所定ネットワークパケットを次のスレーブノードに送信し、最後のスレーブノードは上書き済みの所定ネットワークパケットをマスタノードに送信する。さらにマスタノードは受信した上書き済みの所定ネットワークパケットを解析して、現在の産業用イーサネットのスレーブネットワークトポロジーを取得し、マスタノードはデータメッセージをスレーブネットワークトポロジーの対応するノードに送信して対応するスレーブノードの動作実行を制御する。以上からわかるように、本技術的解決手段はスレーブノードによってマスタノードから送信された所定ネットワークパケットを順次上書きすることにより、マスタノードは上書き済みの所定ネットワークパケットから現在の工業用イーサネットのスレーブノードネットワークトポロジーを知ることができ、分散式制御および統合管理を実現し、セキュリティ信頼性を向上させる。

Description

本発明はイーサネットの技術分野に関し、具体的には、産業用イーサネットに基づく制御方法および装置に関する。

産業自動化の発展とともに、産業用イーサネットの発展も進んでいる。自動化機器の増加に伴い、ネットワークトポロジーの大きさおよび複雑さも日々著しくなり、現在の産業用イーサネットの種類は非常に多くなっているが、制限は明らかである。例えば、ネットワーク機器のトポロジーを自動的に識別することができないという機能の単一性や、柔軟性のあるトポロジー接続を実現できないというトポロジー接続の単一性や、個別のＣＰＵの負荷が重すぎて、その他のＣＰＵの負荷が軽すぎることで全体的に性能を向上させることができないというコントローラの負荷の不均一性などが挙げられる。産業制御、マルチメディア分野では、多くの分散式アプリケーションは、高精度で再構成可能な同期制御が必要であるが、現在の産業用イーサネットでは、この要件を実現することは難しい。

本発明の目的の一つは産業用イーサネットに基づく制御方法を提供し、ネットワーク機器のトポロジーを自動的に識別して、産業用イーサネットの分散式制御と統合管理を実現し、セキュリティ信頼性を向上させることである。

本発明の他の目的は、産業用イーサネットに基づく制御装置を提供し、ネットワーク機器のトポロジーを自動的に識別して、産業用イーサネットの分散式制御と統合管理を実現し、セキュリティ信頼性を向上させることである。

第１の態様では、本発明の実施例は、一つのマスタノードおよび複数のスレーブノードを含む産業用イーサネットに基づく制御方法を提供し、前記方法は、前記マスタノードが所定ネットワークパケットをいずれか一つのスレーブノードに送信するステップと、前記スレーブノードのそれぞれは、受信した前記所定ネットワークパケットを上書きし、次の接続したスレーブノードに送信し、最後のスレーブノードは、上書き済みの所定ネットワークパケットを前記マスタノードに送信するステップと、前記マスタノードは、受信した上書き済みの所定ネットワークパケットを解析して、現在の産業用イーサネットのスレーブノードネットワークトポロジーを取得するステップと、前記マスタノードは、データメッセージを前記スレーブノードネットワークトポロジーの対応するノードに送信して、対応するスレーブノードの動作実行を制御するステップとを含む。

任意選択的には、上記方法において、前記方法は、
前記スレーブノードのそれぞれのコンフィギュレーションファイルにおける一意識別子を取得するステップと、
前記スレーブノードのそれぞれの一意識別子に基づいて、すべてのスレーブノードを機能別に分類するステップとをさらに含む。

任意選択的には、上記方法において、前記方法は、
前記スレーブノードネットワークトポロジーを、前記スレーブノードごとに対応する機能に関連付けるステップをさらに含む。

任意選択的には、上記方法において、前記方法は、
異なる機能カテゴリのスレーブノードに基づいて、各スレーブノードに対応する物理論理マッピングテーブルを確立するステップをさらに含む。

任意選択的には、上記方法において、前記マスタノードは、データメッセージを前記スレーブノードネットワークトポロジーの対応するノードに送信して、対応するスレーブノードの動作実行を制御するステップは、
前記マスタノードが、前記物理論理マッピングテーブルに従って、データメッセージを前記スレーブノードネットワークトポロジーの対応するノードに送信して、対応するスレーブノードの動作実行を制御するステップを含む。

任意選択的には、上記方法において、前記スレーブノードのそれぞれは、少なくとも２つのデータ送受信を実行可能なポートを含み、各スレーブノードは、前記ポートを介して他のスレーブノードまたは前記マスタノードと通信して接続される。

前記スレーブノードが、上書き後の所定ネットワークパケットを送信する方法は、
前記所定ネットワークパケットを受信したスレーブノードは、前記所定ネットワークパケットを受信したポートを初期受信ポートとし、当該スレーブノードのポートのうち、前記初期受信ポート以外に、他のスレーブノードと接続された接続済みのポートが存在するか否かを検出するステップと、
存在していない場合、上書き後の所定ネットワークパケットを前記初期受信ポートから送信し、
存在している場合、前記接続済みポートのすべては、前記所定ネットワークパケットに対する送信動作を実行したか否かを検出するステップと、
そうであれば、上書き後の所定ネットワークパケットを、前記初期受信ポートから送信し、
そうでなければ、前記接続済みのポートから、前記所定ネットワークパケットを送信していない接続済みのポートを選択して上書き後の所定ネットワークパケットを送信するステップとを含む。

任意選択的には、上記方法において、前記スレーブノードのそれぞれは、対応する一意識別子を有し、前記所定ネットワークパケットには、ノード総数フィールドおよびアクセスしたノードのシーケンスフィールドが含まれる。

前記スレーブノードが前記所定ネットワークパケットを上書きする方法は、
前記アクセスしたノードのシーケンスフィールドに本スレーブノードのノード識別子が記録されているか否かを検出するステップと、
記録されていない場合、前記ノード総数フィールドの値に１を加算し、前記アクセスしたノードシーケンスフィールドに本スレーブノードのノード識別子を追加して書き込むステップと、
記録されている場合、前記ノード総数フィールドの値を変更せず、前記アクセスしたノードシーケンスフィールドに本スレーブノードのノード識別子を追加して書き込むステップとを含む。

任意選択的に、上記方法において、前記所定ネットワークパケットには、アクセスしたノードシーケンスの長さフィールドをさらに含まれ、前記スレーブノードは前記所定ネットワークパケットを上書きする方法は、
前記アクセスしたノードシーケンスの長さフィールドの値に１を加算するステップをさらに含む。

任意選択的には、上記方法において、前記スレーブノードネットワークトポロジーは、各前記スレーブノードの間の通信接続関係を含み、
前記マスタノードは、受信した上書き済みの所定ネットワークパケットを解析して現在の産業用イーサネットのスレーブノードネットワークトポロジーを得ることは、
前記マスタノードは、前記スレーブノードから受信した所定ネットワークパケットに基づいて、前記ノードの総数フィールドの値および前記アクセスしたノードのシーケンスフィールドに記録されたコンテンツを取得するステップと、
前記ノードの総数フィールドの値と、前記アクセスしたノードのシーケンスフィールドにおける前記ノード識別子の順序に基づいて、各前記ノード識別子の対応するノード間の接続関係を確定するステップとを含む。

任意選択的には、上記方法において、前記方法は、
前記マスタノードは、前記産業用イーサネットにおいて情報取得メッセージをブロードキャストするステップと、
前記情報取得メッセージを受信したスレーブノードは、当該スレーブノードの一意識別子を含む応答メッセージを前記マスタノードに返信するステップと、
前記スレーブノードのそれぞれに対して、当該スレーブノードの一意識別子に基づいて当該スレーブノードのタイプを確定し、当該スレーブノードのタイプに基づいて当該スレーブノードのＩ／Ｏポートの物理制御アドレスと論理制御アドレスとの対応関係を確定するステップとを含む。

第２の態様では、本発明の実施例はさらに、１つのマスタノードおよび複数のスレーブノードを含む産業用イーサネットに基づく制御装置を提供し、前記装置は、前記マスタノードに配置され、マスタノードが所定ネットワークパケットをいずれか一つのスレーブノードに送信するように構成される送信モジュールと、各前記スレーブノードに配置され、各前記スレーブノードは、受信した前記所定ネットワークパケットを上書きして次の接続されるスレーブノードに送信するように構成され、最後のスレーブノードは、上書き済みの所定ネットワークパケットを前記マスタノードに送信するように構成される上書きモジュールと、前記マスタノードに配置され、前記マスタスレーブが受信した、上書き済みの前記所定ネットワークパケットを解析して現在の産業用イーサネットのスレーブノードネットワークトポロジーを取得するように構成される解析モジュールと、前記マスタノードに配置され、前記マスタノードは、データメッセージを前記スレーブノードネットワークトポロジーの対応するノードに送信して対応するスレーブノードの動作実行を制御するように構成される制御モジュールとを含む。

任意選択的には、上記装置では、前記装置は、
前記マスタノードに配置され、前記スレーブノードのそれぞれのコンフィギュレーションファイルにおける一意識別子を取得するように構成される取得モジュールと、
前記マスタノードに配置され、前記スレーブノードのそれぞれの一意識別子に基づいて、すべてのスレーブノードを機能別に分類するように構成される分類モジュールとをさらに含む。

任意選択的には、上記装置では、前記装置は、
前記マスタノードに配置され、前記スレーブノードネットワークトポロジーを、前記スレーブノードのそれぞれに対応する機能とマッピングするように構成されるマッチングモジュールをさらに含む。

任意選択的には、上記装置では、前記装置は、
前記マスタノードに配置され、異なる機能カテゴリのスレーブノードに基づいて、各スレーブノードに対応する物理論理マッピングテーブルを確立するように構成される確立モジュールをさらに含む。

任意選択的には、上記装置では、前記制御装置は、具体的に、
前記物理論理マッピングテーブルに従って、データメッセージを前記スレーブノードネットワークトポロジーの対応するノードに送信して、対応するスレーブノードの動作実行を制御するように構成される。

本発明の実施例は、産業用イーサネットに基づく制御方法および装置を提供し、当該産業用イーサネットは１つのマスタノードと複数のスレーブノードとを含み、マスタノードは所定ネットワークパケットをいずれか一つのスレーブノードに送信し、各スレーブノードは、受信した所定ネットワークパケットを上書きし、上書き後の所定ネットワークパケットを次のスレーブノードに送信し、最後のスレーブノードは上書き後の所定ネットワークパケットをマスタノードに送信する。さらに、マスタノードは受信した上書き済みの所定ネットワークパケットを解析して、現在の産業用イーサネットのスレーブネットワークトポロジーを取得し、マスタノードはデータメッセージをスレーブネットワークトポロジーの対応するノードに送信して対応するスレーブノードの動作実行を制御する。以上からわかるように、本技術的解決手段は、スレーブノードによってマスタノードに基づいて送信された所定ネットワークパケットを順次上書きすることにより、マスタノードは上書き済みの所定ネットワークパケットから現在の工業用イーサネットのスレーブノードネットワークトポロジーを知ることができ、これによって、スレーブノードネットワークトポロジーに基づいて特定のノードにメッセージを送信して、分散式制御および統合管理を実現し、セキュリティ信頼性を向上させる。

本発明の上述した目的、特徴、利点をより明確に理解するために、以下、オプションの実施例を挙げ、添付の図面に合わせて、本発明を詳細に説明する。

本発明の技術的解決手段をより明確に説明するために、以下、実施例に使用する必要がある図面について簡単に説明する。理解できるように、以下の図面は、本発明のいくつかの実施例に過ぎず、範囲への限定と見なすべきではない。当業者にとっては、創造的な労力をせず、これらの図面に基づいて他の図面を得ることもできる。
本発明の実施例が提供する産業用イーサネットに基づく制御方法の流れを示す概略図である。 本発明の実施例が提供するマスタノードとスレーブノードとの接続関係を示す概略図である。 本発明の実施例が提供するスレーブノードネットワークトポロジーの概略図である。 本発明の実施例が提供する産業用イーサネットに基づく制御装置の機能モジュールの概略図である。

以下、本発明の実施例の図面に関連して、本発明の実施例における技術的解決手段を明確かつ詳細に説明するが、説明した実施例は本発明の一部の実施例に過ぎず、すべての実施例ではないことは明らかである。通常、本明細書の図面に記載されたり、示されたりする本発明の実施例に係る構成要素は、種々の異なる構成で配置し、設計することができる。従って、以下の図面に提供される本発明の実施例の詳細な説明は、特許請求の範囲を限定することを意図したものではなく、本発明の選定した実施例のみを示すものである。本発明の実施例によれば、当業者は、創造的な労働を行わずに得られた他のすべての実施例は、本発明の保護の範囲に属するものとする。

注意すべきことは、類似の符号と文字は以下の図面で類似の項目を表しているので、ある項目が図面で一度定義されると、後の図面でさらに定義して説明する必要がないことである。なお、本明細書の説明において、用語「第１」、「第２」などは、区別して説明するためにのみ使用されるものであり、相対的重要性を指示または暗示するものとして理解することはできない。

図１を参照すると、本発明の実施例が提供する産業用イーサネットに基づく制御方法の流れを示す概略図であり、当該産業用イーサネットには１つのマスタノードと複数のスレーブノードとが含まれており、マスタノードはメッセージ送信側であり、スレーブノードはメッセージ受信側であり、複数のスレーブノードは互いに接続されており、かつ、受信したメッセージに応じて対応する動作を実行することができる。以下では、当該方法の各ステップについて詳細に説明する。

ステップＳ１１０では、マスタノードは、スレーブノードのそれぞれのコンフィギュレーションファイルにおける一意識別子を取得する。

本実施例では、当該スレーブノードは、ドライブまたはＩ／Ｏモジュールであってもよいが、これらに限定されなく、各スレーブノードは、対応するコンフィギュレーションファイルを有し、当該コンフィギュレーションファイルには当該スレーブノードの一意識別子が記録されている。初期化のとき、当該マスタノードはイーサネット内のすべてのネットワークデバイスをスキャンして、各スレーブノードのコンフィギュレーションファイルにおける一意識別子を得て、当該一意識別子によって当該スレーブノードの機能を知ることができる。

例えば、前記マスタノードは、前記産業用イーサネットにおいて情報取得メッセージをブロードキャストし、前記情報取得メッセージを受信したスレーブノードは、前記マスタノードに、該スレーブノードの一意識別子を含む応答メッセージを返信することができる。ここで、前記一意識別子は、スレーブノードの産業用イーサネットにおける唯一のアイデンティティを表すことができる識別子であり、例えば、スレーブノードに割り当てられた番号、スレーブノードのＭＡＣアドレス、またはＭＡＣアドレスと他の情報との組み合わせなどであるが、それに限定されない。

ステップＳ１２０では、マスタノードは、前記スレーブノードのそれぞれの一意識別子に基づいて、すべてのスレーブノードを機能別に分類する。

すなわち、前記スレーブノードのそれぞれの一意識別子に基づいて、すべてのスレーブノードを機能別に分類し、同じ属性のスレーブノードを同一の階層に分割する。つまり、同じ階層に属するすべてのスレーブノードは同じ機能を有する。

ステップＳ１３０では、マスタノードは、異なる機能カテゴリのスレーブノードに基づいて、各スレーブノードに対応する物理論理マッピングテーブルを確立する。

具体的には、当該物理論理マッピングテーブルはマスタノードがスレーブノードを制御する根拠であり、当該物理論理マッピングテーブルのコンテンツは当該スレーブノードの物理番号と論理番号との対応関係である。ここでは、当該論理番号はマスタノードがスレーブノードを制御できるノードであり、当該物理番号は論理番号に対応する当該スレーブノード上の実際の位置である。当該スレーブノードがＩ／Ｏモジュールである場合、当該Ｉ／Ｏモジュールは、３つのＩ／Ｏチャネルを含む。当該３つのＩ／Ｏチャネルの物理番号はそれぞれＡＢＣであり、当該３つのＩ／Ｏチャネルのうちの最初の２つのチャネルＡおよびＢを選択して、マッピングする論理番号は１および２である。ここで、論理番号１は物理番号Ａに対応し、論理番号２は物理番号Ｂに対応し、すなわち、当該マスタノードは論理番号１と２だけを制御する必要があり、論理番号１と２はそれぞれ物理番号ＡとＢに対応するので、マスタノードはスレーブノードの論理番号１と２を制御するとき、実際には当該スレーブノードの物理番号ＡとＢに対応する位置を制御する。

言い換えれば、前記スレーブノードのそれぞれに対して、マスタノードは、当該スレーブノードの一意識別子に基づいて当該スレーブノードのタイプを確定し、当該スレーブノードのタイプに基づいて、当該スレーブノードのＩ／Ｏポートの物理制御アドレスと論理制御アドレスとの対応関係を確定することができる。

ステップＳ１４０では、マスタノードは、所定ネットワークパケットをいずれか一つのスレーブノードに送信する。

具体的には、図２に示すように、本発明の実施例が提供するマスタノードとスレーブノードとの接続関係の概略図である。１つのマスタノードと複数のスレーブノードは規則的に相互接続されているが、マスタノードとスレーブノードとの間の接続関係は事前に知られておらず、マスタノードとスレーブノードの接続関係を手動で構成するには多くの労力を要する。そこで、本発明は、スレーブノードトポロジーを自動的に識別する方法を提供し、いずれか一つのスレーブノードネットワークのトポロジー構造を迅速に見つけることができ、マスタノードは取得したスレーブノードネットワークトポロジーに基づいてデータメッセージを指向的に送信し、スレーブノードの動作を制御する。まず、当該マスタノードはいずれか一つのスレーブノードに所定ネットワークパケットを送信し、当該所定ネットワークパケットのコンテンツは、少なくともノードの総数、メッセージがすでにアクセスしたノードシーケンス、アクセスしたノードのシーケンス長さという３つのフィールドを含む。

ステップＳ１５０では、前記スレーブノードのそれぞれは受信した前記所定ネットワークパケットを上書きし、次の接続されたスレーブノードに送信し、最後のスレーブノードは上書き済みの所定ネットワークパケットを前記マスタノードに送信する。

本実施例では、各スレーブノードは、受信した所定ネットワークパケットを上書きし、その上書き方法は、まず、本スレーブノードのノード識別子が前記アクセスしたノードシーケンスフィールドに記録されているか否かを検出し、記録されていない場合、前記ノード総数フィールドの値に１を加算し、本スレーブノードのノード識別子を前記アクセスしたノードシーケンスフィールドに追加して書き込み、記録されている場合、前記ノード総数フィールドの値を変更せず、本スレーブノードのノード識別子を前記アクセスしたノードシーケンスフィールドに追加して書き込むことである。ここで、前記ノード識別子は、スレーブノードの番号など、スレーブノードのイーサネットにおけるアイデンティティを簡潔に表すことができる識別子であってもよい。

さらに、本スレーブノードは、前記アクセスしたノードシーケンスのフィールドに本スレーブノードのノード識別子が記録されているか否かにかかわらず、前記アクセスしたノードシーケンス長さのフィールドの値に１を加算する。

例えば、所定ネットワークパケットがノード１に到達して、ノード１は前記アクセスしたノードシーケンスフィールドにノード１のノード識別子が記録されていないことを検出すると、ノード１は、当該所定ネットワークパケット内のノードの総数フィールドの値を０から１に変更し、メッセージがアクセスしたノードシーケンスのフィールドにノード１のノード識別子、例えば「１」を書き込み、ノード１はアクセスしたノードシーケンス長さフィールドの値に１を加算する

所定ネットワークパケットがノード１からノード２に転送されると、ノード２は、前記アクセスしたノードシーケンスフィールドに、ノード２のノード識別子が記録されていないことを検出し、ノード２は、所定ネットワークパケット内のノードの総数フィールドの値を１から２に変更し、メッセージがアクセスしたノードシーケンスフィールドにはノード２のノード識別子を追加して書き込み、例えば、修正されたメッセージがアクセスしたノードシーケンスフィールドのコンテンツは「［１，２］」であり、ノード２はアクセスしたノードシーケンス長さフィールドの値に１を加算する。

いくつかの場合では、所定ネットワークパケットを各スレーブノードにより受信することを可能にするために、所定ネットワークパケットはいくつかの経路上で逆転送される場合があり（この場合は後で詳細に説明する）、スレーブノードは、逆転送された所定ネットワークパケットを受信すると、本スレーブノードは、アクセス済みノードシーケンスフィールドから、当該所定ネットワークパケットを受信し処理したことがあると知ることができる。この場合、当該スレーブノードは、前記ノード総数フィールドを変更せず、前記アクセスしたノードのシーケンスフィールドのみを変更する。

例えば、図３に示すように、図３に示すネットワーキングのシーンでは、所定ネットワークパケットがノード２からノード３に渡された後、ノード３よりノード２に返送されると、ノード２は、前記アクセスしたノードのシーケンスフィールドに、ノード２のノード識別子が記録されていることを検出し、この場合、ノード２は、前記ノード総数フィールドの値を変更せず、アクセスしたノードシーケンスフィールドにノード２のノード識別子のみを追加して書き込み、かつアクセスしたノードシーケンス長さフィールドの値に１を加算する。

すなわち、所定ネットワークパケットが到着していないノードに到達した場合、当該ノードは所定ネットワークパケットにおけるノード総数に１を加算し、メッセージがアクセスしたノードのシーケンスによって所定ネットワークパケットの転送軌跡を記録し、アクセスしたノードのシーケンス長さによってアクセスノード数合計を記録する。

本実施例では、前記スレーブノードのそれぞれは、少なくとも２つのデータ送受信を実行可能なポートを含む。各スレーブノードは、前記ポートを介して他のスレーブノードまたはマスタノードと通信して接続され、複数のスレーブノードは、カスケードの方式で、ツリートポロジー、リングトポロジーなどを形成することができる。

例えば、ツリートポロジー構造のネットワーキングのシーンでは、前記所定ネットワークパケットが各スレーブノードに送信されることを保証するために、スレーブノードは、所定ネットワークパケットの送信動作を以下の送信論理を用いて処理することができる。

前記所定ネットワークパケットを受信したスレーブノードは、前記所定ネットワークパケットを受信したポートを初期受信ポートとし、前記スレーブノードのポートのうち、前記初期受信ポート以外に、他のスレーブノードと接続された接続済みのポートが存在するか否かを検出する。

存在していない場合、上書き後の所定ネットワークパケットを前記初期受信ポートから送信する。

存在している場合、前記接続済みポートのすべては、前記所定ネットワークパケットに対する送信動作を実行したか否かを検出する。

そうであれば、上書き後の所定ネットワークパケットを、前記初期受信ポートから送信する。

そうでなければ、前記接続済みのポートから、前記所定ネットワークパケットが送信されていない接続済みのポートを選択して上書き後の所定ネットワークパケットを送信する。

上記転送論理を実行することで、所定ネットワークパケットを「先行順走査」のように各スレーブノードに送信することができ、最後に、すべてのスレーブノードの所定ネットワークパケットへの上書きが完了した後、最後に上書きされたスレーブノードは上書き済みの所定ネットワークパケットをマスタノードにフィードバックする。

ステップＳ１６０では、前記マスタノードは、受信した上書き済みの所定ネットワークパケットを解析して、現在の産業用イーサネットのスレーブノードネットワークトポロジーを得る。

本実施例では、前記スレーブノードネットワークトポロジーは、前記スレーブノードのそれぞれの間の通信接続関係を含む。すなわち、当該マスタノードは、所定ネットワークパケットに記録された各スレーブノードの接続関係から、現在の産業用イーサネットのスレーブノードネットワークトポロジーを得ることができる。

具体的には、前記マスタノードは、前記スレーブノードが受信した所定ネットワークパケットに基づいて、前記ノード総数フィールドの値と前記アクセスしたノードシーケンスフィールドに記録されたコンテンツとを取得することができ、前記ノード総数フィールドの値と前記アクセスしたノードシーケンスのフィールドにおける前記ノード識別子の順序に基づいて、各前記ノード識別子に対応するスレーブノード間の接続関係を確定することができる。

Ｓ１７０では、前記スレーブノードネットワークトポロジーを、前記スレーブノードごとに対応する機能に関連付ける。

すなわち、スレーブノードはこれまでに個々のスレーブノードの機能別に分類されているため、さらにスレーブノードの機能をスレーブノードネットワークトポロジーごとに関連付けることで、ネットワークトポロジー中に、スレーブノード間の接続関係だけでなく、各スレーブノードの機能も示される。例えば、前記スレーブノードネットワークトポロジーを取得した後、マスタノードは可視化されたスレーブノードトポロジー関係を示し、可視化されたトポロジー関係において各スレーブノードに対応する機能を示すことができる。

ステップＳ１８０では、前記マスタノードは、データメッセージを前記スレーブノードネットワークトポロジーの対応するノードに送信して、対応するスレーブノードの動作実行を制御する。

具体的には、当該マスタノードは、前記物理論理マッピングテーブルに従って、データメッセージをスレーブノードネットワークトポロジーの対応するノードに送信して、対応するスレーブノードの動作実行を制御する。すなわち、当該マスタノードはマスタノードにあらかじめ記憶されている物理論理マッピングテーブルから、どのスレーブノードのどの点を制御する必要があるかを確定し、さらに対応するスレーブノードネットワークトポロジーのスレーブノードにデータメッセージを送信して、そこでの操作の実行を制御する。

以上のように、本発明は産業用イーサネットに基づく制御方法を提供し、現在産業用イーサネットにおける各スレーブノードのスレーブネットワークトポロジーを自動識別することにより、産業用イーサネットの分散式制御と統合管理を実現し、セキュリティ信頼性を向上させる。

図４を参照すると、本発明の実施例が提供する産業用イーサネットに基づく制御装置１００の機能モジュールの概略図である。当該装置は、取得モジュール１１０、分類モジュール１２０、確立モジュール１３０、送信モジュール１４０、上書きモジュール１５０、解析モジュール１６０、マッチングモジュール１７０、制御モジュール１８０を含む。

取得モジュール１１０は前記マスタノードに配置され、前記スレーブノードのそれぞれのコンフィギュレーションファイルにおける一意識別子を取得するように構成される。

一実施例では、ステップＳ１１０は取得モジュール１１０により実行することができる。

分類モジュール１２０は、前記マスタノードに配置され、前記スレーブノードのそれぞれの一意識別子に基づいて、すべてのスレーブノードを機能別に分類するように構成される。

一実施例において、ステップＳ１２０は、分類モジュール１２０によって実行することができる。

確立モジュール１３０は、前記マスタノードに配置され、異なる機能カテゴリのスレーブノードに基づいて、各スレーブノードに対応する物理論理マッピングテーブルを確立するように構成される。

一実施例において、ステップＳ１３０は、確立モジュール１３０によって実行することができる。

送信モジュール１４０は、前記マスタノードに配置され、所定ネットワークパケットをいずれか一つのスレーブノードに送信するように構成される。

一実施例において、ステップＳ１４０は、送信モジュール１４０により実行することができる。

上書きモジュール１５０は、前記スレーブノードのそれぞれに配置され、受信した前記所定ネットワークパケットを上書きして次の接続されたスレーブノードに送信し、最後のスレーブノードは上書き済みの所定ネットワークパケットを前記マスタノードに送信するように構成される。

一実施例において、ステップＳ１５０は、上書きモジュール１５０によって実行することができる。

解析モジュール１６０は、前記マスタノードに配置され、受信した上書き済みの所定ネットワークパケットを解析して現在の産業用イーサネットのスレーブノードネットワークトポロジーを得るように構成される。

一実施例において、ステップＳ１６０は、解析モジュール１６０によって実行することができる。

マッチングモジュール１７０は、前記マスタノードに配置され、前記スレーブノードネットワークトポロジーを、前記スレーブノードのそれぞれに対応する機能とマッピングするように構成される。

一実施例において、ステップＳ１７０はマッチングモジュール１７０により実行することができる

制御モジュール１８０は、前記マスタノードに配置され、データメッセージを前記スレーブノードネットワークトポロジーの対応するノードに送信して、対応するスレーブノードの動作実行を制御するように構成される。

一実施例において、ステップＳ１８０は制御モジュール１８０により実行することができる。

産業用イーサネットに基づく制御方法の部分では詳細に説明されているので、ここでは述べない。

以上に述べたように、本発明の実施例は、産業用イーサネットに基づく制御方法および装置を提供し、当該産業用イーサネットは１つのマスタノードと複数のスレーブノードとを含む。マスタノードは所定ネットワークパケットをいずれか一つのスレーブノードに送信し、各スレーブノードは受信した所定ネットワークパケットを上書きし、上書き後の所定ネットワークパケットを次のスレーブノードに送信し、最後のスレーブノードは上書き後の所定ネットワークパケットをマスタノードに送信する。さらに、マスタノードは受信した上書き済みの所定ネットワークパケットを解析して、現在の産業用イーサネットのスレーブネットワークトポロジーを取得し、マスタノードはデータメッセージをスレーブネットワークトポロジーの対応するノードに送信して対応するスレーブノードの動作実行を制御する。以上からわかるように、本技術的解決手段はスレーブノードによってマスタノードから送信された所定ネットワークパケットを順次上書きすることにより、マスタノードは上書き済みの所定ネットワークパケットから現在の工業用イーサネットのスレーブノードネットワークトポロジーを知ることができ、これによってスレーブノードネットワークトポロジーから特定のノードにメッセージを送信することにより、分散式制御および統合管理を実現し、セキュリティ信頼性を向上させる。

本発明が提供するいくつかの実施例では、開示された装置および方法は、他の方法でも実現可能であることが理解されるべきである。以上説明した装置の実施例は単に概略的なものであり、例えば、図面の流れ図およびブロック図は、本発明の複数の実施例による装置、方法およびコンピュータプログラム製品の実現可能なアーキテクチャ、機能および動作を示している。この点で、フローチャートまたはブロック図中の各ブロックは、所定論理機能を実現するための１つまたは複数の実行可能命令を含むモジュール、プログラムセグメントまたはコードの一部を表すことができる。また、一部の代替的な実施形態では、ブロックに記載された機能は、図面に記載されたものとは異なる順序で発生してもよいことにも注意されたい。たとえば、２つの連続したブロックは、実際には基本的に並列で実行されることもあれば、機能によっては逆の順序で実行されることもある。なお、ブロック図および／またはフローチャート図中の各ブロック、およびブロック図および／またはフローチャート中のブロックの組み合わせは、所定機能または動作を実行する専用のハードウェアベースのシステムで実現してもよいし、または専用のハードウェアとコンピュータ命令の組み合わせで実現してもよい。

また、本発明の各実施例における各機能モジュールは、１つに統合して１つの独立した部分を形成してもよいし、各モジュールが個別に存在してもよく、２つ以上のモジュールが統合して１つの独立した部分を形成してもよい。

上記機能は、ソフトウェア機能モジュールとして実装され、独立した製品として販売または使用されていれば、コンピュータ読み取り可能な記憶媒体に記憶することができる。このような理解に基づいて、本発明の技術的解決手段は本質的に、または従来技術に貢献する部分または該技術的解決手段の部分はソフトウェア製品の形で具現化されることができ、当該コンピュータソフトウェア製品は、１つの記憶媒体に記憶され、本発明の各実施例に記載された方法のステップの全部または一部を、１台のコンピュータデバイス （パーソナルコンピュータ、サーバ、またはネットワーク機器など）に実行させるための複数の命令を含む。なお、本明細書では、第１および第２のような関係用語は、１つのエンティティまたは動作を他のエンティティまたは動作と区別するためにのみ使用されるものであり、これらのエンティティまたは動作間にこれらの実際的な関係または順序が存在することを必ずしも要求または暗示するものではない。また、用語「含み」、「含む」またはその他の変形は非排他的な包含をカバーすることを意味し、それにより一連の要素を含むプロセス、方法、物品または機器はそれらの要素だけでなく、明確に記載されていないその他の要素も含むようにし、またはそのプロセス、方法、物品または機器に固有の要素も含むようにする。これ以上の制限がない場合、「１つを含む……」という語句によって限定された要素は、上記要素を含むプロセス、方法、物品または機器に他の同じ要素が存在することを除外するものではない。

以上説明したのは、本発明の任意の実施例に過ぎず、本発明を限定するためのものではなく、当業者にとって種々の変更および変更が可能である。本発明の精神および原則に基づいてなされたいかなる修正、均等交換、改良などは、本発明の保護範囲に含まれるものとする。注意すべきことは、類似の符号と文字は以下の図面で類似の項目を表しているので、ある項目が図面で一度定義されると、後の図面でさらに定義して説明する必要がないことである。

以上、本発明の具体的な実施形態に過ぎないが、本発明の保護範囲はこれに限定されるものではなく、当業者であれば、本明細書が開示した技術的範囲において、容易に想定できる変化または置換は、これらは本発明の保護範囲内に含まれるべきである。したがって、本発明の保護範囲は、特許請求の範囲に準じるものとする。
産業上の利用可能性

本発明の実施例は、産業用イーサネットに基づく制御方法および装置を提供し、この産業用イーサネットは１つのマスタノードと複数のスレーブノードとを含む。マスタノードは所定ネットワークパケットをいずれか一つのスレーブノードに送信し、各スレーブノードは受信した所定ネットワークパケットを上書きし、上書き後の所定ネットワークパケットを次のスレーブノードに送信し、最後のスレーブノードは上書き済みの所定ネットワークパケットをマスタノードに送信する。さらにマスタノードは受信した上書き済みの所定ネットワークパケットを解析して、現在の産業用イーサネットのスレーブネットワークトポロジーを取得し、マスタノードはデータメッセージをスレーブネットワークトポロジーの対応するノードに送信して対応するスレーブノードの動作実行を制御する。以上からわかるように、本技術的解決手段はスレーブノードによってマスタノードから送信された所定ネットワークパケットを順次上書きすることにより、マスタノードは上書き済みの所定ネットワークパケットから現在の工業用イーサネットのスレーブノードネットワークトポロジーを知ることができ、スレーブノードネットワークトポロジーから特定のノードにメッセージを送信することにより、分散式制御および統合管理を実現し、セキュリティ信頼性を向上させる。

Claims (15)

1. 一つのマスタノードおよび複数のスレーブノードを含む産業用イーサネットに基づく制御方法であって、
   前記方法は、
   前記マスタノードは所定ネットワークパケットを前記複数のスレーブノードの第１スレーブノードに送信するステップと、
   前記第１スレーブノードは、受信した前記所定ネットワークパケットを上書きして、前記複数のスレーブノードの最後のスレーブノードは、この前のすべての前記スレーブノードに上書きされた所定ネットワークパケットを前記マスタノードに送信するまで前記第１スレーブノードに接続された次のスレーブノードに送信するステップと、
   前記マスタノードは、すべての前記複数のスレーブノードに上書きされた所定ネットワークパケットを解析して、前記複数のスレーブノードのネットワークトポロジーを取得するステップと、
   前記マスタノードは、前記ネットワークトポロジーに基づいてデータメッセージを対応するスレーブノードに送信して、前記スレーブノードを制御するステップとを含むことを特徴とする産業用イーサネットに基づく制御方法。
2. 前記方法は、
   前記複数のスレーブノードのそれぞれのコンフィギュレーションファイルにおける一意識別子を取得するステップと、
   前記一意識別子に基づいて前記複数のスレーブノードを機能別に分類するステップとをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 前記方法は、
   前記ネットワークトポロジーを、前記複数のスレーブノードのそれぞれの機能に関連付けることを特徴とする請求項２に記載の方法。
4. 前記方法は、
   異なる機能カテゴリのスレーブノードに基づいて、各前記複数のスレーブノードに対応する物理論理マッピングテーブルを確立するステップをさらに含むことを特徴とする請求項２に記載の方法。
5. 前記マスタノードは、前記物理論理マッピングテーブルに従って、データメッセージを対応するスレーブノードに送信して、前記スレーブノードを制御することを特徴とする請求項４に記載の方法。
6. 前記スレーブノードのそれぞれは、少なくとも２つのデータ送受信を実行可能なポートを含み、各スレーブノードは、前記ポートを介して他のスレーブノードまたは前記マスタノードと通信して接続され、
   前記ノードが、上書き後の所定ネットワークパケットを送信する方法は、
   前記所定ネットワークパケットを受信したスレーブノードは、前記所定ネットワークパケットを受信したポートを初期受信ポートとし、前記スレーブノードのポートのうち、前記初期受信ポート以外に、他のスレーブノードと接続された接続済みのポートが存在しているか否かを検出するステップと、
   存在していない場合、上書き後の所定ネットワークパケットを前記初期受信ポートから送信し、
   存在している場合、前記接続済みのポートはすべて、前記所定ネットワークパケットの送信動作を実行したか否かを検出するステップと、
   そうであれば、上書き後の所定ネットワークパケットを、前記初期受信ポートから送信し、
   そうでなければ、前記接続済みのポートから、前記所定ネットワークパケットが送信されていない接続済みのポートを選択して上書き後の所定ネットワークパケットを、それに送信するステップとを含むことを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の方法。
7. 前記スレーブノードのそれぞれは対応する識別子を有し、
   前記所定ネットワークパケットには、ノード総数フィールドおよびアクセスしたノードのシーケンスフィールドが含まれ、
   前記スレーブノードが前記所定ネットワークパケットを上書きする方法は、
   前記アクセスしたノードのシーケンスフィールドに本スレーブノードの識別子が記録されているか否かを検出するステップと、
   記録されていない場合、前記ノード総数フィールドの値に１を加算し、前記アクセスしたノードシーケンスフィールドに本スレーブノードの識別子を追加して書き込むステップと、
   記録されている場合、前記ノード総数フィールドの値を変更せず、前記アクセスしたノードシーケンスフィールドに本スレーブノードの識別子を追加して書き込むステップとを含むことを特徴とする請求項６に記載の方法。
8. 前記所定ネットワークパケットには、アクセスしたノードシーケンス長さフィールドをさらに含まれ、
   前記スレーブノードは前記所定ネットワークパケットを上書きする方法は、
   前記アクセスしたノードシーケンス長さフィールドの値に１を加算するステップをさらに含むことを特徴とする請求項７に記載の方法。
9. 前記スレーブノードネットワークトポロジーは、各前記スレーブノードの間の通信接続関係を含み、
   前記マスタノードは、すべての前記複数のスレーブノードによって上書きされた前記所定ネットワークパケットを解析して、前記複数のスレーブノードのネットワークトポロジーを取得するステップは、
   前記マスタノードは、前記スレーブノードから受信された所定ネットワークパケットに基づいて、前記ノードの総数フィールドの値および前記アクセスしたノードのシーケンスフィールドに記録されたコンテンツを取得するステップと、
   前記ノード総数フィールドの値と、前記アクセスしたノードのシーケンスフィールドにおける前記識別子の順序に基づいて、各前記識別子の対応するノード間の接続関係を確定するステップとを含むことを特徴とする請求項７に記載の方法。
10. 前記方法は、
    前記マスタノードは、前記産業用イーサネットにおいて情報取得メッセージをブロードキャストするステップと、
    前記情報取得メッセージを受信したスレーブノードは、当該スレーブノードの一意識別子を含む応答メッセージを前記マスタノードに返信するステップと、
    前記スレーブノードのそれぞれに対して、当該スレーブノードの一意識別子に基づいて当該スレーブノードのタイプを確定し、当該スレーブノードのタイプに基づいて当該スレーブノードのＩ／Ｏポートの物理制御アドレスと論理制御アドレスとの対応関係を確定するステップとを含むことを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項に記載の方法。
11. 一つのマスタノードおよび複数のスレーブノードを含む産業用イーサネットに基づく制御装置であって、
    前記装置は、
    前記マスタノードに設けられる送信モジュールと、
    前記複数のスレーブノードのそれぞれに設けられる上書きモジュールと、
    前記マスタノードに設けられる解析モジュールと、
    前記マスタノードに設けられる制御モジュールとを含み、
    前記送信モジュールは前記マスタノードから所定ネットワークパケットを前記複数のスレーブノードの第１スレーブノードに送信し、
    前記第１スレーブノードに設けられる上書きモジュールは受信した前記所定ネットワークパケットを上書きし、
    前記第１スレーブノードは、受信した前記所定ネットワークパケットを上書きして、前記複数のスレーブノードの最後のスレーブノードはこの前のすべての前記スレーブノードに上書きされた所定ネットワークパケットを受信するまで、前記第１スレーブノードに接続された次のスレーブノードに送信し、
    前記最後のスレーブノードは前記所定ネットワークパケットを前記マスタノードに送信し、
    前記解析モジュールは前記所定ネットワークパケットを解析して、前記複数のスレーブノードのネットワークトポロジーを得て、
    前記制御モジュールは、前記ネットワークトポロジーに基づいてデータメッセージを対応するスレーブノードに送信して、前記スレーブノードを制御することを特徴とする産業用イーサネットに基づく制御装置。
12. 前記装置は、
    前記マスタノードに設けられ、前記スレーブノードのそれぞれのコンフィギュレーションファイルにおける一意識別子を取得するように構成される取得モジュールと
    前記マスタノードに設けられ、前記スレーブノードのそれぞれの一意識別子に基づいて、すべてのスレーブノードを機能別に分類するように構成される分類モジュールとをさらに含むことを特徴とする請求項１１に記載の装置。
13. 前記装置は、
    前記マスタノードに設置され、前記ネットワークトポロジーを、前記スレーブノードのそれぞれに対応する機能にマッピングするように構成されるマッチングモジュールをさらに含むことを特徴とする請求項１２に記載の装置。
14. 前記装置は、
    前記マスタノードに設けられ、異なる機能カテゴリのスレーブノードに基づいて、各スレーブノードに対応する物理論理マッピングテーブルを確立するように構成される確立モジュールをさらに含むことを特徴とする請求項１２に記載の装置。
15. 前記制御モジュールは、
    前記物理論理マッピングテーブルに従って、データメッセージを前記ネットワークトポロジーのノードに送信して、対応するスレーブノードの動作実行を制御するように構成されることを特徴とする請求項１４に記載の装置。

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