JP6431510B2 - 工業インターネットブロードバンドフィールドバス技術の実現方法 - Google Patents

Description

本発明は、通信技術分野に関し、特に工業インターネットブロードバンドフィールドバス技術の実現方法に関する。

自動化と製造技術において、シリアルバス技術はますます頻繁に使用されている。全ての使用者はシリアルバスによりネットワークに接続し、バスのデータ交換はマスター・スレーブ原理により実行する。従来技術において、バスモニター機能を集めたバスステーションシステムを備えることを実現する。図１に示すように、当該システムは制御ユニット、ゲートウェイ、アクチュエーターおよびセンサーにおいて、それぞれバスモニター機器を加え、バスデータに対するリアルタイムモニターを実現する。当該システムはゲートウェイネットワーク間の相互接続を用いるため、複数のバスモニター機器のバスシステムの構造を過剰に複雑にさせ、ハードウェアコストを高くさせ、後期メンテナンス作業を困難にさせる。

イーサネット（登録商標）とＣＡＮバス技術は現在最も広く応用されている技術であるが、以下の問題点も存在している。

１）イーサネットがＣＳＭＡ／ＣＤ衝突測定手法を用いるため、ネットワーク負荷が重い（より大きい４０％）際、ネットワークの確定性は工業制御のリアルタイム要求を満たすことができない。例えば、２回線イーサネット伝送装置はＣＳＭＡ／ＣＤ衝突測定手法を用いてデータ通信を行うため、当該伝送手法はシステム伝送の信用性を悪くなる。

２）ＣＡＮバスの作業特徴および作業手法は、そのイベントトリガーメカニズムがネットワークにおけるイベント間にて衝突を発生し易くさせる。仲裁手法により、衝突問題を解決できるが、優先レベルが低く、データ伝送は未だにリアルタイム性に欠ける。マスター・スレーブステーションの作業モデルを用いて、分布式制御システムにおいて異なるステーション間の必要な通信接続を実行しなければならず、任意の時間に１ノードが自主的にネットワーク上の他のノードへメッセージを送信するがマスターとスレーブを区別しないため、各ノード間の自由通信を実現すると同時に広いチャネルを占用する。さらに、チャネル上のデータの伝送速度に影響し、伝送性が低下する。

現在、ネットワーク伝送はすでに世界に広まっており、データを伝送の安全性は私たちの作業、生活ないしは国家の安全に直接影響する。一刻も早く、高性能、高信用性、高リアルタイム性の工業インターネットブロードバンドフィールドバス技術の実現方法が求められる。

本発明に係る実施例は、従来存在する従来技術における工業制御システム性能が低く、データ伝送のリアルタイム性と信用性が悪い、という問題を解決する工業インターネットブロードバンドフィールドバス技術の実現方法を提供する。

一態様として、本発明に係る実施例は工業インターネットブロードバンドフィールドバス技術の実現方法を提供し、当該方法は工業インターネットブロードバンドフィールドバスアーキテクチャシステムに適用する。当該システムは、バスコントローラーと、少なくとも１つのバス端末とを備え、前記バスコントローラーと各バス端末は、２回線制データ伝送ネットワークにより接続する。前記方法は、前記バスコントローラーとバス端末がクロック同期を行うステップと、自身と各バス端末にタイムスライスを割り当て、前記バスコントローラーと前記バス端末に、タイムスライスに基づき、各自の送信待機データを送信させるステップと、を含む。

もう一態様として、本発明に係る実施例は工業インターネットブロードバンドフィールドバス技術の実現方法を提供し、工業インターネットブロードバンドフィールドバスアーキテクチャシステムに適用する。当該システムは、バスコントローラー、少なくとも１つのバス端末を備え、バスコントローラーと各バス端末は、２回線制データ伝送ネットワークにより接続する。前記方法は、バス端末と前記バスコントローラーはクロック同期を行うステップと、前記バスコントローラーが割り当て割り当てたタイムスライスを受信するステップと、前記タイムスライスに基づき、送信待機データを送信するステップと、を含む。

本発明は、以下の有益な効果を含むことができる。

バスコントローラーと各バス端末は、自身のタイムスライス内にてデータを送信し、データ送信の即時性と時間確定性を保証できる。したがって、本発明に係る実施例は、高性能、高信用性、高リアルタイムの工業インターネットブロードバンドフィールドバス技術の実現方法を実現する。この他に、２回線制データ伝送ネットワークの伝送媒体をツイステッド・ペアー・ケーブル或いはシールデッド・ツイステッド・ペアー・ケーブルとし、当該方法を、バスを使用する従来工業制御施設に適用させることができ、本発明に係る実施例が提供する方法に優れた汎用性を備えさせることができる。

従来技術における前記シリアルバスシステムの構造図である。 本発明に係る実施例一における前記工業インターネットブロードバンドフィールドバス技術の実現方法のフローチャートである。 本発明に係る実施例二における前記工業インターネットブロードバンドフィールドバス技術の実現方法のフローチャートである。

本発明に係る実施例や従来の技術方案をより明確に説明するために、以下に実施例を説明するために必要な図面をについて簡単に紹介する。無論、以下の説明における図面は本発明に係る実施例の一部であり、当業者は、創造性作業を行わないことを前提として、これらの図面に基づいて他の図面を得ることができる。

本発明の目的や技術方案をより明確に説明するために、以下に実施例を説明するために必要な図面について簡単に紹介する。無論、以下の説明における図面は本発明に係る実施例の一部であり、当業者は、創造性作業を行わないことを前提として、これらの図面に基づいて他の図面を得ることができ、全て本発明の保護範囲に属する。

（実施例一）
図２は、本発明に係る実施例が提供する工業インターネットブロードバンドフィールドバス技術の実現方法のフローチャートである。ここで、当該方法は、工業インターネットブロードバンドフィールドバスアーキテクチャシステムに適用する。当該システムは、バスコントローラー、少なくとも１つのバス端末を備え、バスコントローラーと各バス端末は、２回線制データ伝送ネットワークにより接続する。当該方法はステップ２０１とステップ２０２を含む。

ステップ２０１では、前記バスコントローラーとバス端末がクロック同期を行う。

ここで、ステップ２０１の実行順序は制限を受けない。

ステップ２０２では、自身と各バス端末にタイムスライスを割り当て、前記バスコントローラーと前記バス端末に、タイムスライスに基づき、各自の送信待機データを送信させる。

ここで、１実施例において、バスコントローラーとバス端末は、精密クロック同期プロトコルにより、クロック同期を行うことができる。当該精密クロック同期プロトコルをＩＥＥＥ１５８８プロトコルとすることができる。無論、具体的な実施の際、従来技術における他の精密クロック同期を実現できるプロトコルを用いることができ、本発明はこれを限定しない。

本発明に係る実施例が提供する方法において、精密クロック同期プロトコルにより、クロック同期を行い、バスコントローラーは、自身と各バス端末にタイムスライスを割り当てるため、バスコントローラーと各バス端末は、自身のタイムスライス内にてデータを送信し、データ送信の即時性と時間確定性を保証できる。したがって、本発明に係る実施例は、高性能、高信用性、高リアルタイム性の工業インターネットブロードバンドフィールドバス技術の実現方法を実現する。この他に、２回線制データ伝送ネットワークの伝送媒体をツイステッド・ペアー・ケーブル或いはシールデッド・ツイステッド・ペアー・ケーブルとし、当該方法を、バスを使用する従来工業制御施設に適用させることができ、本発明に係る実施例が提供する方法に良好な普遍性を備えさせることができる。

本発明に係る実施例が提供する工業インターネットブロードバンドフィールドバス技術の実現方法をさらに理解するため、以下に説明する。

ここで、１実施例において、実際の応用の場合、ブロードバンドバスのデータをリアルタイムデータと非リアルタイムデータに分けることができる。ここで、リアルタイムデータのデータ伝送の時間確定性と即時性に対する要求が高ければ、非リアルタイムデータに対する要求は低くなる。したがって、本発明に係る実施例において、事前にデータをリアルタイムデータと非リアルタイムデータに分けることができ、異なるデータに基づき、異なる送信ポリシーを実行するのに便利である。本発明に係る実施例において、バスコントローラーよりデータを収集後、当該データはリアルタイムデータであるか非リアルタイムデータであるかを確定することができる。もしリアルタイムデータであれば、当該リアルタイムデータを第１リアルタイムデータ容器にストレージする。もし非リアルタイムデータであれば、当該非リアルタイムデータを第１非リアルタイムデータ容器にストレージする。

このように、第１送信待機データを送信する際、リアルタイムデータを優先的に送信できる。具体的に、ステップ２０２において、バスコントローラーがタイムスライスに基づき、送信待機データを送信するステップは、具体的に、自身のタイムスライスに位置しているか否かをモニターするステップと、もし自身のタイムスライスに位置していれば、当該タイムスライス内にて、第１リアルタイムデータ容器からリアルタイムデータを取得し、前記第１送信待機データとして送信するステップと、もしリアルタイムデータ容器が空であれば、第１非リアルタイムデータ容器からデータを取得し、前記第１送信待機データとして送信するステップと、を含む。

説明が必要なことは、バスコントローラーは毎回非リアルタイムデータを送信する前に、第１リアルタイムデータ容器は空であることを確認しなければならない。例をあげて説明する。バスコントローラーは、第１リアルタイムデータ容器からデータを取得する。もし第１リアルタイムデータ容器が空であれば、第１非リアルタイムデータ容器からデータを取得し、前記第１送信待機データとして送信する。そして、第１リアルタイムデータ容器からデータを取得することを続けて確認する。もし第１リアルタイムデータ容器が空であれば、再度第１非リアルタイムデータ容器からデータを取得し、前記第１送信待機データとして送信する。このように行う理由は、リアルタイムデータは、不定期に新しいものを生成し、リアルタイムデータ容器に加わる可能性がある。例えば、非リアルタイムデータを送信する際、新しいリアルタイムデータを生成し、リアルタイムデータ即時に送信できることを保証するため、毎回非リアルタイムデータを送信する前リアルタイムデータ容器は空であることを確認しなければならない。

ここで、１実施例において、データ伝送資源を合理的に利用するため、前記方法はさらに、もし自身のタイムスライスに置かれていなければ、第１非リアルタイムデータ容器からデータを取得し、キャリアモニターマルチアクセスおよび衝突測定技術を用いて、取得した非リアルタイムデータを送信するステップを含む。

ここで、１実施例において、データ収集後に当該データはリアルタイムデータであると確定した際は、前記ステップ２０２において、タイムスライスに基づき、送信待機データを送信するステップは、具体的に、タイム・トリガ・イーサネット技術或いはＴＤＭＡ技術に基づき、タイムスライスに基づくデータ送信を実現するステップを含む。

ここで、１実施例において、データ収集後に当該データはリアルタイムデータであると確定した際は、タイムスライスに基づき、送信待機データを送信するステップは、具体的に、タイム・トリガ・イーサネット技術或いはＴＤＭＡ技術に基づき、タイムスライスに基づくデータ送信実現を実行できる。

ここで、１実施例において、工業イーサネットブロードバンドバスと他のネットワーク間の良好な通信実現のために、工業イーサネットブロードバンドバスと他のフィールドバスネットワークのネットワーキングを実現する。本発明に係る実施例において、さらに以下のステップを含むことができる。外部ネットワークに送信しなければならないデータを取得後、当該データを前記外部ネットワークに対応するフォーマットのメッセージに切り替え、前記外部ネットワークに送信する。ここで、当該外部ネットワークは、例えば以下の通信技術のネットワークに基づく。（Ｐｒｏｃｅｓｓ ＦｉｅｌＤ Ｂｕｓ、プロセスフィールドバス）、ＭｏＤｂｕｓ（ＭｏＤｂｕｓ ｐｒｏｔｏｃｏｌ、ＭｏＤｂｕｓ通信プロトコル）、ｃａｎ（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ、コントローラーエリアネットワーク）、ＣＡＮｏｐｅｎ或いはＲＳ４８５／ＣＡＮ等。

ここで、１実施例において、システムの安全性を高めるため、前記方法はさらに以下のステップＡ１とステップＡ２を含むことができる。

ステップＡ１では、前記２回線制データ伝送ネットワーク上の設備のＭＡＣアドレスを学習し、学習した各ＭＡＣアドレスに対して、対応するＩＰアドレスとバス設備アドレスを割り当てる。かつ、学習したＭＡＣアドレスおよびに対応するＩＰアドレスとバス設備アドレスに基づき、事前に確立した３Ｄ対応関係を更新する。

ステップＡ２では、前記２回線制データ伝送ネットワーク上から受信した各データについて、当該データが携帯するＭＡＣアドレス、ＩＰアドレスとバス設備アドレス間の対応関係は前記３Ｄ対応関係に含まれるか否かを測定する。もし含まれるのであれば、当該データは合法データであると確定する。含まれなければ、当該データは非合法データであると確定する。

このように、３Ｄ対応関係はホワイトリストに相当する。ホワイトリスト内の設備が送信したデータは合法データであり、ホワイトリスト以外の設備が送信したデータは非合法データである。これにより、非合法データが外部に伝送することを効果的に避けることができる。

ここで、１実施例において、さらにシステムの安全性を高めるため、本発明に係る実施例において、さらに３Ｄ対応関係を各バス端末に送信することができ、前記バス端末に前記２回線制データ伝送ネットワーク上から受信した各データについて、当該データが携帯するＭＡＣアドレス、ＩＰアドレスとバス設備アドレス間の対応関係は前記３Ｄ対応関係に含まれるか否かを測定する。もし含まれるのであれば、当該データは合法データであると確定する。含まれなければ、当該データは非合法データであると確定させることができる。

このように、３Ｄ対応関係においてバス端末に送信することにより、バス端末もホワイトリストを有することができる。ホワイトリスト内の設備が送信したデータは合法データであり、ホワイトリスト以外の設備が送信したデータは非合法データである。これにより、れにより、非合法データが外部に伝送することを効果的に避けることができる。

ここで、１実施例において、データ伝送の効率を高めるため、前記本発明に係る実施例において、ステップ２２においてタイムスライスに基づき、送信待機データを送信するステップは、具体的に、自身のタイムスライスに基づき、直交周波数分割多重技術或いはベースバンド伝送手法を用いて第１送信待機データを送信するステップを含む。

ここで、１実施例において、前記直交周波数分割多重技術を物理層に適用する。例えば、バスコントローラーとバス端末は物理層にて直交周波数分割多重技術を用いてイーサネットデータに対して変調を行い、１ペアのデータケーブル上におけるイーサネットメッセージの高速伝送を実現する。この他に、バスコントローラーとバス端末もテザー伝送手法を用いてイーサネットメッセージの伝送を実現することができる。

ここで、１実施例において、モニターされやすくするため、本発明に係る実施例において、さらに以下のステップＢ１からＢ３を含むことができる。

ステップＢ１では、バス配置とモニターエレメントを受信する。送信するものは、前記２回線制データ伝送ネットワーク上の少なくとも１つの設備についての設定メッセージ或いはモニター指令である。

ステップＢ２では、前記設定メッセージ或いはモニター指令を対応する設備に送信する。

ステップＢ３では、前記２回線制データ伝送ネットワーク上の少なくとも１つの設備が生成した運行状態メッセージを前記バス配置とモニターエレメントに送信する。

ここで、１実施例において、ＲＳ４８５バスと前記バス配置とモニターエレメント通信により実行できる。このように、通信手法は比較的簡単であり、データ量が小さい状況に適する。或いは、データ量が大きい際、前記バス配置とモニターエレメントにタイムスライスを割り当て、前記バス配置とモニターエレメントをタイムスライスおよび直交周波数分割多重技術或いはベースバンド伝送技術に基づき、前記バスコントローラーと通信させる。このように、本発明に係る実施例が提供するシステム内の設定メッセージとモニター指令はシステム性の統一性と全面性を有し、大量な配置とモニターが必要である工業フィールドに対応し、高い利便性を有する。

ここで、１実施例において、バス配置とモニターエレメントは主に本発明が提供するシステム自身に対するパラメータ配置に用いる。この他に、工業フィールド設備に対するパラメータ配置を実現するため、本発明に係る実施例において、さらに応用モニター装置がリクエストした応用データを前記応用モニター装置に送信することができる。ここで、応用モニター装置工業イーサネットブロードバンドバスにより、バスコントローラー、各バス端末に対して、データ収集とリアルタイム制御を含むリアルタイムアクセスを行う。このように、バスコントローラー１との直接接続に基づき、バスコントローラーはバスシステムに対するデータ転送の時間間隙を一括割り当て、応用モニター装置は転送しなければならない配置パラメータ或いは収集命令とリアルタイム制御命令バスコントローラーに従い、一括割り当て割り当てたデータ転送時間間隙を直接伝送でき、応用モニターシステムのデータ収集とリアルタイム制御のリアルタイムアクセスをより速くし、便利にする。

ここで、工業イーサネットブロードバンドバスは２回線制データ伝送ネットワークでも良く、イーサネットＬＡＮケーブル、ＲＳ４８５バス或いはシリアルポートバス等は通信のネットワークを実現できる。具体的な実施の際は、実際に必要な設定に応じることができるため、本発明ではこれを限定しない。

本発明に係る実施例において、バスコントローラーは以下の方法に基づき、各バス端末にタイムスライスを割り当てることができる。具体的に、バスコントローラーは、バス端末が送信したタイムスライス取得リクエストを受信する。前記タイムスライス取得リクエストには、バス端末の送信待機データのデータ量を含む。バス端末の送信待機データのデータ量および未だ割り当てていないタイムスライスに基づき、バス端末の送信待機データにタイムスライスを割り当て、タイムスライス割り当てメッセージを取得する。バス端末のタイムスライス割り当てメッセージを前記バス端末に送信し、前記バス端末を前記タイムスライス割り当てメッセージに基づき、バス端末の送信待機データを送信させる。

ここで、１実施例において、１タイムスライスが伝送できる数量には限りがあり、バス端末の送信待機データのデータ量に基づき、いくつのタイムスライスを割り当てるか確定できる。したがって、タイムスライス割り当てメッセージには割り当て割り当てた各タイムスライスのタイムスライス識別子を含むことができ、バス端末は自身がどのタイムスライスを占有しているか確定する。

このように、バス端末コントローラーは、バス端末２のタイムスライス取得リクエストに基づき、バス端末にタイムスライスを割り当て、バス端末が自身割り当て割り当てたタイムスライスに送信待機データを送信させることができる。このように、バス端末はタイムスライスに基づきデータを伝送し、データ伝送の時間確定性も保証できる。

ここで、１実施例において、重要な送信待機データの優先伝送を実現するために、前記タイムスライス取得リクエストには、さらに前記送信待機データのデータ識別子を含む。このように、前記バス端末コントローラーは、当該データ識別子に基づき、バス端末の送信待機データの伝送等級を確定する。重要なバス端末の送信待機データに対応する伝送等級も比較的高いことにより、伝送等級が高いデータに優先したタイムスライスを割り当てる。これにより、重要なデータの優先送信を実現する。本発明に係る実施例において、具体的に以下のステップＣ１とステップＣ２を含むことが出来る。

ステップＣ１では、事前記憶したデータ識別子と伝送優先レベルに対応する関係に基づき、前記バス端末の送信待機データ識別子に対応する伝送優先レベルを確定する。

ここで、１実施例において、データ識別子はサービスタイプを表示できる識別子である。例えば、データ識別子は圧力センサーデータ、温度センサーデータ等を区別する。表１は、データ識別子と対応する優先レベルを示す例である。無論、説明が必要なことは、表１は本発明に係る実施例を説明するためのみに使用するものであり、本発明に係る実施例を限定しない。

ステップＣ２では、確定した伝送優先レベル、バス端末の送信待機データのデータ量および未だ割り当てていないタイムスライスに基づき、バス端末の送信待機データにタイムスライスを割り当て、タイムスライス割り当てメッセージを取得する。

ここで、１実施例において、従来技術では、伝送のデータ安全を保証するため、通常は伝送するデータを暗号化した後に伝送する。これにより、データが伝送プロセスにおいて改ざんされないことを保証できる。しかし、暗号化したオリジナルデータ安全であるか否かの保証はない。例えば、現在のセンサー（例えば、圧力センサー、温度センサー）がますますスマート化すれば、収集したデータは暗号化する前に被センサーにより改ざんされる可能性がある（例えば、センサーにおける悪意のあるプログラム改ざんされる、センサー異常によりデータを改ざんする等）。したがって、本発明に係る実施例において、データを伝送の安全性をさらに高めるため、さらに以下のステップＤ１からＤ４の方法に基づき、送信待機データを送信できる。

ステップＤ１では、データ伝送設備が送信したデータを受信する。

ステップＤ２では、前記データにプリセットデータフィーチャーデータベースにおける少なくとも１フィーチャーがあるか否かを測定する。

ステップＤ３では、もし部材の測定結果が正確であると測定すれば、前記データは合法データであると確認する。

ステップＤ４では、もし部材の測定結果が不正確であると測定すれば、警報メッセージを送信する。

ここで、１実施例において、バス端末コントローラーが、もし前記データは合法データであると確認すれば、前記ホストに対して後続処理を行うことが出来る。例えば、もし当該データを次の設備に伝送しなければならいない場合、当該データを送信する。もし当該データに基づき自身を制御しなければならいない場合、当該データに基づき、相応の操作に行う。

ここで、１実施例において、警報メッセージには当該データのソースを含み、于作業員が当該警報メッセージに基づき、相応の処理ができるようにする。

ここで、１実施例において、以下の方法に基づき、前記プリセットデータフィーチャーデータベースを確立できる。データ伝送設備からプリセットデータフィーチャーデータベースを確立する少なくとも１サンプルデータを収集し、サンプルデータ集合を形成する。サンプルデータ集合に基づき、データ伝送設備がデータを送信する際のデータ持続時間分布フィーチャー、データ伝送設備がデータを送信する際のデータ量分布フィーチャー、データ伝送設備がデータを送信する際の送信時間分布フィーチャー、指定データの数値範囲フィーチャー、データ伝送設備識別子、ネットワークプロトコルメッセージ、前記データに対応するサービスタイプ等のデータフィーチャーメッセージにおける少なくとも１つを取得する。取得したデータフィーチャーメッセージに基づき、前記プリセットデータフィーチャーデータベースを生成する。

例えば、もしデータ伝送設備が圧力センサー、温度センサー、およびトラフィックセンサー含む場合は、これらのデータ伝送設備から相応のデータを収集し、サンプルデータとして、サンプルデータ集合を形成する。

より容易に理解できるよう、ここに例を挙げて前記各データフィーチャーメッセージを説明する。

（１）データ伝送設備データを送信する際のデータ持続時間分布フィーチャーとは、例えば、一部のデータ伝送設備が異なるサービスタイプに基づき、毎回データを送信する際は、送信を持続できる時間が異なる。例えば、データ伝送設備Ａの毎回の送信データ持続時間は１分間であるが、データ伝送設備Ｂの毎回の送信データ持続時間は３０秒である。

（２）データ伝送設備がデータを送信する際のデータ量分布フィーチャーとは、例えば、データ伝送設備Ａは、データＴ１、データＴ２を送信し、データＴ１のデータ量をＴ１’とし、データＴ２のデータ量をＴ２’とする。したがって、データ伝送設備Ａデータ量分布フィーチャーは、Ｔ１’とＴ２’である。好ましくは、当該分布フィーチャーはさらに時間幅を含むことができる。例えば、時間幅１がデータＴ１を送信すれば、時間幅１に対応するデータ量はＴ１’である。同様に、時間幅１がデータＴ２を送信すれば、時間幅２に対応するデータ量はＴ２’である。

（３）データ伝送設備がデータを送信する際の送信時間分布フィーチャーとは、例えば、データ伝送設備Ａは、通常時間ＴＩＭＥ１、ＴＩＭＥ２、ＴＩＭＥ３、ＴＩＭＥ４の際にデータを送信する。しかし、データ伝送設備ＡがＴＩＭＥ５にある際に送信したデータを受信すれば、それは異常データである。

（４）指定データの数値範囲フィーチャーとは、例えば、圧力センサーが測定した数値は通常、一定の数値範囲内にあるが、圧力センサーのデータについては、そのデータフィーチャーは当該数値範囲内にあるべきである。無論、更に詳細に区分すれば、異なる圧力センサーの数値範囲はこれと異なることもできる。

（５）データ伝送設備識別子とは、当該データ伝送設備識別子は、唯一当該設備を識別できる識別子である。例えば、ＭＡＣ（ＭｅＤｉａ Ａｃｃｅｓｓ Ｃｏｎｔｒｏｌ、物理アドレス）アドレス、ＩＰ（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ、ネットワーク間で相互に接続するプロトコル）アドレス等。

（６）ネットワークプロトコルメッセージとは、例えば、ＵＤＰ（Ｕｓｅｒ Ｄａｔａｇｒａｍ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ、ユーザーデータグラムプロトコル）、ＴＣＰ（Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ、伝送制御プロトコル）等のネットワークプロトコルをいう。

（７）前記データに対応するサービスタイプとは、例えば、トラフィック測定、温度測定、速度測定、圧力測定等である。具体的な実施の際、ユーザーは実情に基づきサービスタイプを定義でき、全て本発明に係る実施例に適用できる。本発明に係る実施例はこれを限定しない。

（実施例二）
異なる発明の発想に基づき、図３は、本発明に係る実施例がさらに提供する工業インターネットブロードバンドフィールドバス技術の実現方法のフローチャートである。ここで、当該方法は、工業インターネットブロードバンドフィールドバスアーキテクチャシステムに適用し、当該システムは、バスコントローラー、少なくとも１つのバス端末を備え、バスコントローラーと各バス端末は、２回線制データ伝送ネットワークにより接続する。当該方法はステップ３０１とステップ３０２を含む。

ステップ３０１では、バス端末と前記バスコントローラーはクロック同期を行う。ここで、ステップ３０１の実行順序は制限を受けない。ステップ３０２では、前記バスコントローラーが割り当て割り当てたタイムスライスを受信する。

ステップ３０３では、前記タイムスライスに基づき、送信待機データを送信する。ここで、１実施例において、バス端末はさらに、データ収集後、当該データはリアルタイムデータであるか非リアルタイムデータであるかを確定するステップと、もしリアルタイムデータであれば、当該リアルタイムデータを第２リアルタイムデータ容器にストレージするステップと、もし非リアルタイムデータであれば、当該非リアルタイムデータを第２非リアルタイムデータ容器にストレージするステップと、を含む。

ここで、１実施例において、バス端末が自身の送信待機データを送信する際、リアルタイムデータを優先的に送信できることを保障するため、本発明に係る実施例において、バス端末は、前記タイムスライスに基づき、送信待機データを送信するステップは、具体的に、自身のタイムスライスに位置しているか否かをモニターするステップと、もし自身のタイムスライスに位置していれば、当該タイムスライス内にて、第２リアルタイムデータ容器からリアルタイムデータを取得し、前記バス端末の送信待機データとして送信するステップと、もしリアルタイムデータ容器が空であれば、第２非リアルタイムデータ容器からデータを取得し、前記バス端末の送信待機データとして、送信するステップと、を含む。

ここで、１実施例において、効果的に伝送資源を利用し、即時に非リアルタイムデータを送信するため、本発明に係る実施例において、もし自身のタイムスライスに置かれていなければ、第２非リアルタイムデータ容器からデータを取得し、キャリアモニターマルチアクセスおよび衝突測定技術を用いて、取得した非リアルタイムデータを送信することができる。このように、非リアルタイムデータが合理的なタイミングを選択し、送信できれば、提高データ送信の效率とデータ伝送資源の利用率を高める。

ここで、１実施例において、データ収集後に当該データはリアルタイムデータであると確定した際、前記バス端末は前記タイムスライスに基づき、送信待機データを送信するステップは、タイム・トリガ・イーサネット技術或いはＴＤＭＡ技術に基づき、タイムスライスに基づくデータ送信を実現するステップを含む。

ここで、１実施例において、本システムの安全性をさらに高めるため、本発明に係る実施例において、さらにバスコントローラーが送信した３Ｄ対応関係を受信でき、当該３Ｄ対応関係に基づき、以下の操作を実行する。前記２回線制データ伝送ネットワーク上から受信した各データについて、当該データが携帯するＭＡＣアドレス、ＩＰアドレスとバス設備アドレス間の対応関係は前記３Ｄ対応関係に含まれるか否かを測定する。もし含まれていれば、当該データは合法データであると確定する。もし含まれていなければ、当該データは非合法データであると確定する。

このように，バス端末にはホワイトリストがあり、ホワイトリスト内の設備が送信したデータは合法データであり、ホワイトリスト以外の設備が送信したデータは非合法データである。これにより、非合法データがバス端末により外部に伝送することを効果的に避けることができる。

前記バス端末は前記タイムスライスに基づき、送信待機データを送信するステップは、自身のタイムスライスに基づき、直交周波数分割多重技術或いはベースバンド伝送手法を用いてバス端末の送信待機データを送信するステップを含む。

ここで、１実施例において、前記直交周波数分割多重技術を物理層に適用する。例えば、バスコントローラーとバス端末は物理層にて直交周波数分割多重技術を用いてイーサネットデータに対して変調を行う１ペアのデータケーブル上におけるイーサネットメッセージの高速伝送を実現する。この他に、バスコントローラーとバス端末もテザー伝送手法を用いてイーサネットメッセージの伝送を実現することができる。

ここで、１実施例において、バス端末が受信したデータに対してフィーチャー測定を行い易くするため、データの安全を保障するため、前記バス端末は、以下のステップＦ１〜Ｆ４を含むことができる。

ステップＦ１では、データ伝送設備が送信したデータを受信する。

ステップＦ２では、前記データにプリセットデータフィーチャーデータベースにおける少なくとも１フィーチャーがあるか否かを測定する。

ステップＦ３では、もし部材の測定結果が正確であると測定すれば、前記データは合法データであると確認する。

ステップＦ４では、もし部材の測定結果が不正確であると測定すれば、警報メッセージを送信する。

ここで、１実施例において、工業プロセス制御において、突発的なイベントにより生じたデータや突発的なイベントのデータは即時に伝送しなければならないため、本発明に係る実施例において、バス端末はさらに、前記バス端末の送信待機データを取得後、前記バス端末の送信待機データのデータ識別子に基づき、前記バス端末の送信待機データがプリセット突発イベントのデータであるか否かを確定する。もしプリセット突発イベントのデータであれば、前記プリセット突発イベントの伝送を開始する。このように、本発明に係る実施例において、プリセット突発イベントが発生した際、現在の時間に対応するタイムスライスに伝送待機データがあるか否かに関わらず、優先してプリセット突発イベントを送信する。これにより、重要な突発イベントのデータ伝送の優先性を保証できる。

ここで、１実施例において、もしプリセット突発イベントでなければ、バス端末は前記バス端末の送信待機データのデータ識別子に基づき、前記バス端末の送信待機データは時間確定性が求めるデータを有するか否かを確定できる。もし有するのであれば、前記タイムスライス取得リクエストの操作を生成する。

本領域の技術者として、本発明の実施本発明に係る実施形態が方法、システム、又はコンピュータプログラム製品を提供できるため、本発明は完全なハードウェア実施形態、完全なソフトウェア実施形態、又はソフトウェアとハードウェアの両方を結合した実施形態を採用できることがわかるはずである又、本発明は一つ又は複数のコンピュータプログラム製品の形式を採用できる。当該製品は、コンピュータ使用可能なプログラムコードを含むコンピュータ利用可能な記憶媒体（ディスク記憶装置、ＣＤ-ＲＯＭ、光学記憶装置などを含むがそれとは限らない）において実施する。

以上は本発明に係る実施形態の方法、装置（システム）、及びコンピュータプログラム製品のフロー及び／又はブロック図により本発明を記述した。理解すべきことは、コンピュータプログラムの指令により、フロー及び／又はブロック図における各フロー及び／又はブロックと、フロー及び／又はブロック図におけるフロー及び／又はブロックの結合を実現できる。プロセッサはこれらのコンピュータプログラム指令を汎用コンピュータ、専用コンピュータ、組込み式処理装置、又は他のプログラミング可能なデータ処理装置に提供でき、コンピュータ又は他のプログラミング可能なデータ処理装置のプロセッサは、これらのコンピュータプログラム指令を実行し、フロー図における一つ又は複数のフロー及び／又はブロック図における１つのブロック又は複数のブロックに指定される機能を実現する。

それらのコンピュータプログラム指令は、コンピュータ又は他のプログラミング可能なデータ処理装置を特定手法で動作させるコンピュータ読取記憶装置に記憶できる。これにより、指令を含む装置は当該コンピュータ読取記憶装置内の指令を実行でき、又、フロー図における１つまたは複数のフローと／又はブロック図における１つ又は複数のブロックにおいて指定される機能を実現できる。

これらのコンピュータプログラム指令は、コンピュータ又は他のプログラミング可能なデータ処理装置に実装できる。コンピュータプログラム指令が実装されたコンピュータ又は他のプログラミング可能な装置は、一連な操作ステップを実行することにより、関連の処理を実現し、コンピュータ又は他のプログラミング可能な装置において実行される指令により、フロー図における一つ又は複数のフローと／又はブロック図における一つ又は複数のブロックに指定される機能を実現する。

本発明の好ましい実施形態について記述したが、当業者は、本発明の基本的な技術思想を把握した上、多種多様な変更と変形を行える。そのような全ての変形と変更は本発明に記述された実施形態と共に、付加する請求の範囲の範囲内にあると解釈されるべきである。

無論、当業者により、上述した実施形態に記述された技術的な解決手段を改造し、又はその中の一部の技術要素を置換することもできる。そのような改造と置換は本発明の各実施形態の技術の範囲から逸脱するとは見なされない。

Claims (19)

1. 工業インターネットブロードバンドフィールドバス技術の実現方法であって、
   工業インターネットブロードバンドフィールドバスアーキテクチャシステムに適用し、当該システムは、バスコントローラー、少なくとも１つのバス端末を備え、バスコントローラーと各バス端末は、２回線制データ伝送ネットワークにより接続し、
   前記方法は、
   前記バスコントローラーは、バス端末とクロック同期を行うステップと、
   前記バスコントローラーは、自身と各バス端末にタイムスライスを割り当てるステップと、前記バスコントローラーと前記バス端末に、タイムスライスに基づき、各自の送信待機データを送信させるステップとを含み、
   前記送信待機データを送信するとき、リアルタイムデータと非リアルタイムデータに分けられたデータのうちのリアルタイムデータが、優先的に送信され、
   前記バスコントローラーは、バス端末からのバス端末の送信待機データのデータ量が含まれるタイムスライス取得リクエストを受信し、前記バス端末の送信待機データ的データ量及び割り当てされていないタイムスライスに基づいて、前記バス端末の送信待機データにタイムスライスを割り当て、タイムスライス割り当てメッセージを取得し、
   前記バスコントローラーは、前記２回線制データ伝送ネットワーク上の設備のＭＡＣアドレスを学習し、学習した各ＭＡＣアドレスに対して、対応するＩＰアドレスとバス設備アドレスを割り当て、かつ、学習したＭＡＣアドレスおよびに対応するＩＰアドレスとバス設備アドレスに基づき、事前に確立した３Ｄ対応関係を更新し、前記２回線制データ伝送ネットワーク上から受信した各データについて、当該データが携帯するＭＡＣアドレス、ＩＰアドレスとバス設備アドレス間の対応関係は前記３Ｄ対応関係に含まれるか否かを測定し、もし含まれるのであれば、当該データは合法データであると確定し、含まれなければ、当該データは非合法データであると確定し、
   前記バスコントローラーは、前記データにプリセットしたデータフィーチャーデータベースに、少なくとも１つのフィーチャーがあるか否かを測定し、測定結果が「有」であれば、前記データは合法データであると認定し、測定結果が「無」であれば、警報メッセージを送信することを特徴とする工業インターネットブロードバンドフィールドバス技術の実現方法。
2. 前記方法は、
   前記バスコントローラーは、データ収集後、当該データはリアルタイムデータであるか非リアルタイムデータであるかを確定するステップと、
   もしリアルタイムデータであれば、当該リアルタイムデータを第１リアルタイムデータ容器にストレージするステップと、
   もし非リアルタイムデータであれば、当該非リアルタイムデータを第１非リアルタイムデータ容器にストレージするステップと、を含むことを特徴とする請求項１に記載の工業インターネットブロードバンドフィールドバス技術の実現方法。
3. タイムスライスに基づき、送信待機データを送信するステップは、
   前記バスコントローラーは、自身のタイムスライスに位置しているか否かをモニターするステップと、
   もし自身のタイムスライスに位置していれば、当該タイムスライス内にて、第１リアルタイムデータ容器からリアルタイムデータを取得し、第１送信待機データとして送信するステップと、
   もしリアルタイムデータ容器が空であれば、第１非リアルタイムデータ容器からデータを取得し、前記第１送信待機データとして送信するステップと、を含むことを特徴とする請求項２に記載の工業インターネットブロードバンドフィールドバス技術の実現方法。
4. もし自身のタイムスライスに位置していなければ、第１非リアルタイムデータ容器からデータを取得し、キャリアモニターマルチアクセスおよび衝突測定技術を用いて、取得した非リアルタイムデータを送信するステップをさらに含むことを特徴とする請求項３に記載の工業インターネットブロードバンドフィールドバス技術の実現方法。
5. データ収集後に当該データはリアルタイムデータであると確定した際は、タイムスライスに基づき、送信待機データを送信するステップは、
   前記バスコントローラーは、タイム・トリガ・イーサネット技術或いはＴＤＭＡ技術に基づき、タイムスライスに基づくデータ送信を実現するステップを含むことを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の工業インターネットブロードバンドフィールドバス技術の実現方法。
6. 前記バスコントローラーは、外部ネットワークに送信しなければならないデータを取得後、当該データを前記外部ネットワークに対応するフォーマットのメッセージに切り替え、前記外部ネットワークに送信するステップをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の工業インターネットブロードバンドフィールドバス技術の実現方法。
7. 前記タイムスライスに基づき、送信待機データを送信するステップは、前記バスコントローラーは、自身のタイムスライスに基づき、直交周波数分割多重技術或いはベースバンド伝送手法を用いてバス端末の送信待機データを送信するステップを含むことを特徴とする請求項１に記載の工業インターネットブロードバンドフィールドバス技術の実現方法。
8. 前記直交周波数分割多重技術を物理層に適用することを特徴とする請求項７に記載の工業インターネットブロードバンドフィールドバス技術の実現方法。
9. 前記バスコントローラーは、バス配置とモニターエレメントにより送信した前記２回線制データ伝送ネットワーク上の少なくとも１つの設備についての設定メッセージ或いはモニター指令を受信するステップと、
   前記バスコントローラーは、前記設定メッセージ或いはモニター指令を対応する設備に送信するステップと、
   前記バスコントローラーは、前記２回線制データ伝送ネットワーク上の少なくとも１つの設備が生成した運行状態メッセージを前記バス配置とモニターエレメントに送信するステップと、をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の工業インターネットブロードバンドフィールドバス技術の実現方法。
10. 前記バスコントローラーは、ＲＳ４８５バスと前記バス配置とモニターエレメント通信により実行できるか、或いは、
    前記バスコントローラーは、前記バス配置とモニターエレメントにタイムスライスを割り当て、前記バス配置とモニターエレメントをタイムスライスおよび直交周波数分割多重技術或いはベースバンド伝送技術に基づき、前記バスコントローラーと通信させることを特徴とする請求項９に記載の工業インターネットブロードバンドフィールドバス技術の実現方法。
11. 前記バスコントローラーは、応用モニター装置がリクエストした応用データを応用モニター装置に送信することをさらに含むことを特徴とする請求項１０に記載の工業インターネットブロードバンドフィールドバス技術の実現方法。
12. 工業インターネットブロードバンドフィールドバス技術の実現方法であって、
    前記方法は工業インターネットブロードバンドフィールドバスアーキテクチャシステムに適用し、当該システムは、バスコントローラー、少なくとも１つのバス端末を備え、バスコントローラーと各バス端末は、２回線制データ伝送ネットワークにより接続し、
    前記バス端末は、前記バスコントローラーとクロック同期を行うステップと、
    前記バス端末は、前記バスコントローラーが割り当てたタイムスライスを受信するステップと、
    前記バス端末は、前記タイムスライスに基づき、送信待機データを送信するステップとを含み、
    前記送信待機データを送信するとき、リアルタイムデータと非リアルタイムデータに分けられたデータのうちのリアルタイムデータが、優先的に送信され、
    前記バス端末は、前記送信待機データのデータ識別子に基づき、前記バス端末の送信待機データがプリセットした突発イベントのデータであるか否かを確定し、もしプリセットした突発イベントのデータであれば、前記プリセットした突発イベントの伝送を開始し、もしプリセットした突発イベントのデータでなければ、前記バス端末の送信待機データは時間確定性を求めるデータであるか否かを確定し、時間確定性を求めるデータであれば、タイムスライス取得リクエストを行い、
    前記バス端末は、前記２回線制データ伝送ネットワーク上から受信した各データについて、当該データが携帯するＭＡＣアドレス、ＩＰアドレスとバス設備アドレス間の対応関係は３Ｄ対応関係に含まれるか否かを測定し、もし含まれていれば、当該データは合法データであると確定し、もし含まれていなければ、当該データは非合法データであると確定し、
    前記バス端末は、前記データにプリセットしたデータフィーチャーデータベースに、少なくとも１つのフィーチャーがあるか否かを測定し、測定結果が「有」であれば、前記データは合法データであると認定し、測定結果が「無」であれば、警報メッセージを送信することを特徴する工業インターネットブロードバンドフィールドバス技術の実現方
    法。
13. 前記バス端末は、データ収集後、当該データはリアルタイムデータであるか非リアルタイムデータであるかを確定するステップと、もしリアルタイムデータであれば、当該リアルタイムデータを第２リアルタイムデータ容器にストレージするステップと、もし非リアルタイムデータであれば、当該非リアルタイムデータを第２非リアルタイムデータ容器にストレージするステップと、をさらに含むことを特徴する請求項１２に記載の工業インターネットブロードバンドフィールドバス技術の実現方法。
14. 前記タイムスライスに基づき、送信待機データを送信するステップは、
    前記バス端末は、自身のタイムスライスに位置しているか否かをモニターするステップと、もし自身のタイムスライスに位置していれば、当該タイムスライス内にて、第２リアルタイムデータ容器からリアルタイムデータを取得し、前記バス端末の送信待機データとして送信するステップと、もしリアルタイムデータ容器が空であれば、第２非リアルタイムデータ容器からデータを取得し、前記バス端末の送信待機データとして、送信するステップと、含むことを特徴する請求項１３に記載の工業インターネットブロードバンドフィールドバス技術の実現方法。
15. もし自身のタイムスライスに置かれていなければ、第２非リアルタイムデータ容器からデータを取得し、キャリアモニターマルチアクセスおよび衝突測定技術を用いて、取得した非リアルタイムデータを送信するステップをさらに含むことを特徴する請求項１４に記載の工業インターネットブロードバンドフィールドバス技術の実現方法。
16. データ収集後に当該データはリアルタイムデータであると確定した際、前記バス端末は前記タイムスライスに基づき、送信待機データを送信するステップは、
    前記バス端末は、タイム・トリガ・イーサネット技術或いはＴＤＭＡ技術に基づき、タイムスライスに基づくデータ送信を実現するステップを含むことを特徴する請求項１２ないし請求項１５のいずれか１項に記載の工業インターネットブロードバンドフィールドバス技術の実現方法。
17. 前記バス端末は、前記２回線制データ伝送ネットワーク上から受信した各データについて、当該データが携帯するＭＡＣアドレス、ＩＰアドレスとバス設備アドレス間の対応関係は３Ｄ対応関係に含まれるか否かを測定するステップと、もし含まれていれば、当該データは合法データであると確定するステップと、もし含まれていなければ、当該データは非合法データであると確定するステップと、をさらに含むことを特徴する請求項１２に記載の工業インターネットブロードバンドフィールドバス技術の実現方法。
18. 前記タイムスライスに基づき、送信待機データを送信するステップは、
    前記バス端末は、自身のタイムスライスに基づき、直交周波数分割多重技術或いはベースバンド伝送手法を用いてバス端末の送信待機データを送信するステップを含むことを特徴する請求項１７に記載の工業インターネットブロードバンドフィールドバス技術の実現方法。
19. 前記直交周波数分割多重技術を物理層に適用することを特徴する請求項１７に記載の工業インターネットブロードバンドフィールドバス技術の実現方法。
    

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