JP6456330B2 - 工業インターネットブロードバンドフィールドバスのリアルタイム性の実現方法 - Google Patents

Description

本発明は、情報処理技術分野に関し、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のリアルタイム性の実現方法に関する。

インターネット技術の発展に伴い、各種バスは工業フィールド自動化に広く応用され、コントロールエンドの工業フィールドに対するリアルタイムモニタリングを実現したが、応用分野の違いに基づき、データ伝送速度に対する要求も異なる。特にサーボ、ロボット等の精度に対する要求の高いシステムやフィールドデータおよびコントロールデータの速やかな伝達は直接システムの性能に直接影響するが、現在、バスのリアルタイム性面での性能にはいまだボトルネックが存在する。

従来のイーサネットのデータ伝送のリアルタイム性は悪く、イーサネットがＣＳＭＡ／ＣＤ衝突測定方式を採用しているため、ネットワーク負荷が比較的重い（４０％より大きい）際、ネットワークの確定性は工業コントロールのリアルタイム要求を満たすことが出来ない。発明特許ＣＮ１０１７７８０２５Ｂは、ギガビット伝送速度に適するイーサネット伝送装置とその方法を開示しており、少なくとも１つの対称差動ラインインターフェース、対称差動ラインインターフェースと結合するローカル送信機およびローカル受信機の２本回線イーサネット伝送装置を含む。２本回線イーサネット伝送装置はＣＳＭＡ／ＣＤ衝突測定方式を用いてデータ通信を行うが、当該伝送方式はシステム伝送のリアルタイム性を悪くする。

『製造業自動化』に掲載された文献「ＣＡＮバス技術およびその応用」は、ＣＡＮバスの作業特徴および作業方式を紹介した。このイベントトリガーメカニズムは、ネットワークにおけるイベント間に衝突を発生させやすく、チャネル伝送エラー閉塞をもたらす。たとえアービトレーション方式により衝突問題を解決できたとしても、優先レベルを用いる作業モデルは、各ノード間の自由通信を実現すると同時に比較的広いチャネルを占用させ、さらにチャネル上のデータ伝送速度に影響し、伝送性能を低下させる。通過データパケットＩＤによるデータ送信は、メッセージの長さが比較的長く、伝送遅延をもたらす。伝送距離は１０ｋｍに達することができるが、この際、伝送速度は明らかにイーサネット伝送速度より低い。前記は全てデータ伝送のリアルタイム性を悪くする。

『中国優秀修士学位論文電子版』に掲載された論文「ＥｔｈｅｒＣＡＴ工業イーサネットプロトコルに基づく研究」はＥｔｈｅｒＣＡＴメッセージ伝送にＥｔｈｅｒＣＡＴデータアーキテクチャを用いることを開示した。当該データアーキテクチャは従来のイーサネットアーキテクチャ、メッセージヘッダー等バイトを含み、ＭＡＣアドレスによりアドレスを指定し、メッセージの長さは比較長く、データの高速伝送に有効ではなく、リアルタイム性に影響する。

総じて、従来技術におけるバスのリアルタイム性は悪く、伝送過程においてチャネルを占用し、チャネル閉塞をもたらす。

本発明の実施例は、従来技術におけるバスのリアルタイム性の悪さ、伝送過程においてチャネルを占用するために、チャネルの閉塞をもたらす問題を解決すべく、工業インターネットブロードバンドフィールドバスのリアルタイム性の実現方法を提供する。

本発明の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のリアルタイム性の実現方法を提供し、２本回線制データ伝送ネットワークに適用する。当該ネットワークにおけるバスコントローラはバス端末とＩＰアドレスに基づき、ネットワーク接続を確立する。前記方法は、
前記バスコントローラは、前記バスコントローラと前記２本回線制データ伝送ネットワークにより接続する前記バス端末の数量を確定するステップと、
前記バスコントローラが前記バス端末の数量に基づき、各前記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は、前記タイムスライスを前記バス端末に送信し、前記バス端末を前記割り当てたタイムスライス内にて作業させるステップと、を含み、
ここで、異なるバス端末のタイムスライス間は重複しない。
さらに、前記バスコントローラは、前記バスコントローラと前記２本回線制データ伝送ネットワークにより接続する前記バス端末の数量を確定するステップは、
前記バスコントローラは、前記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ステップと、
前記バスコントローラは、前記タイムスライス取得リクエスト数量に基づき、前記バス端末の数量を確定するステップと、を含む。
さらに、前記バスコントローラは、前記バスコントローラと前記２本回線制データ伝送ネットワークにより接続する前記バス端末の数量を確定する前に、
前記バスコントローラは、前記バス端末の数量に変化が生じたことを確定するステップをさらに含む。

さらに、前記バスコントローラは、前記バス端末の数量に基づき、前記バス端末にタイムスライスを割り当てるステップは、
任意の一つのバス端末に対して、前記バスコントローラは、タイプ識別子と伝送優先レベルの対応関係に基づき、前記バス端末のタイプ識別子と対応する伝送優先レベルを確定するステップと、
前記バスコントローラは、前記バス端末の伝送優先レベルおよび前記バス端末の数量に基づき、前記バス端末の割り当てタイムスライスを確定するステップと、を含む。

さらに、前記方法は、
前記バスコントローラは、前記バス端末に送信しなければならないデータパケットを受信後、もし前記データパケットが設定データパケットではないと確定すれば、前記バスコントローラは、ターゲットＩＰアドレス、ターゲットＭＡＣアドレスおよびバス設備アドレスのバインディング関係に基づき、前記データパケットのターゲットＩＰアドレスとターゲットＭＡＣアドレスに対応するバス設備アドレスを確定するステップと、
前記バスコントローラは、前記バス設備アドレスおよび前記データパケットにおけるデータ情報を組み合わせて新メッセージを形成し、前記新メッセージを確定した前記バス設備アドレスと対応する前記バス端末に送信するステップと、をさらに含む。

さらに、前記バスコントローラは、前記バス端末のバス設備アドレスおよび前記データパケットにおけるデータ情報を組み合わせて新メッセージを形成するステップは、
前記バスコントローラは、前記データパケットにおけるヘッダーを削除し、前記データパケットにおけるデータ情報を保留するステップと、
前記バスコントローラは、確定したバス設備アドレスをヘッダーとして前記データパケットにおけるデータ情報の前に加え、新しいメッセージを形成するステップと、を含む。

さらに、前記方法は、
前記バスコントローラは、前記バス端末送信しなければならないデータパケットを受信後、もし前記データパケットが設定データパケットであると確定すれば、前記バスコントローラは前記設定データパケットに基づき、対応するバス端末を確定するステップと、
前記バスコントローラは、前記設定データパケットを前記バス端末まで送信し、前記設定データパケットに基づき、前記バス端末に相応の設定操作を実行させるステップと、をさらに含む。

さらに、前記バスコントローラは、以下の方法に基づき、ターゲットＩＰアドレス、ターゲットＭＡＣアドレスおよびバス設備アドレスのバインディング関係を生成するステップと、
前記バスコントローラは、前記バス端末が送信したＩＰアドレス取得リクエストを受信後、前記バス設備にＩＰアドレスおよびバス設備アドレスを割り当てるステップと、
前記バスコントローラは、前記バス端末のＭＡＣアドレス、割り当てた前記バス端末のＩＰアドレスおよびバス設備アドレス間の３Ｄ対応関係を生成するステップと、を含み、
ここで、前記ＩＰアドレス取得リクエストには前記バス端末のＭＡＣアドレスを含む。

さらに、前記高精度時間プロトコルはＩＥＥＥ１５８８クロックプロトコルである。

さらに、前記方法は、
前記バスコントローラは、前記バス端末の数量に基づき、自身にタイムスライスを割り当てるステップをさらに含む。

本発明は、以下の有益な効果を含むことができる。
バスにおける設備の数量を確定することにより、各バスにおける設備に対してタイムスライスを割り当て、各バス設備が、各自が占有するタイムスライス内にて操作できるようにさせる。かつ、異なるバス設備のタイムスライス間は重複しない。つまり、本発明の実施例により、異なるタイムスライス内のバスにおいて、最多で一つの設備のみがデータを操作し、バスにおけるデータ伝送の衝突と閉塞を避け、データ伝送のリアルタイム性を保証する。

本発明の実施例に係る２本回線制データ伝送ネットワークの構造を示す図一である。 本発明の実施例に係る２本回線制データ伝送ネットワークの構造を示す図二である。 本発明の実施例に係る工業インターネットブロードバンドフィールドバスのリアルタイム性の実現方法のフローチャートである。 本発明の実施例に係る２本回線制伝送ネットワークにおける設備の異なるタイムスライスにおける作業を示す図である。 本発明の実施例に係るデータメッセージのフォーマットを示す図である。 本発明の実施例に係る新しいデータメッセージのフォーマットを示す図である。 本発明の実施例に係る工業インターネットブロードバンドフィールドバスのリアルタイム性の実現方法のフローチャートである。 本発明の実施例に係る工業インターネットブロードバンドフィールドバスのリアルタイム性の実現装置の構造を示す図である。

本発明の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。当然、以下の説明における図面は本発明の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のリアルタイム性の実現方法を提供し、２本回線制データ伝送ネットワークに適用する。在本発明の実施例において、バスにおける設備の数量を確定することにより、各バスにおける設備に対してタイムスライスを割り当て、各バス設備が、各自が占有するタイムスライス内にて操作できるようにさせる。かつ、異なるバス設備のタイムスライス間は重複しない。つまり、本発明の実施例により、異なるタイムスライス内のバスにおいて、最多で一つの設備のみがデータを操作し、バスにおけるデータ伝送の衝突と閉塞を避け、データ伝送のリアルタイム性を保証する。

本発明の目的、技術方案と長所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。当然、以下の説明における図面は本発明の実施例の一部であり、全ての実施例ではない。本発明における実施例に基づき、当業者は、創造性作業を行わないことを前提として取得したその他の実施例は全て本発明の保護範囲に属する。

図１（ａ）は、本発明の実施例に適用する２本回線制データ伝送ネットワークアーキテクチャを示す図一である。ここで、バスコントローラ１０１、少なくとも１つのバス端末１０２を備え、前記バスコントローラ１０１と各バス端末１０２は、２本回線制データ伝送ネットワークにより接続する。

図１（ｂ）は、本発明の実施例に適用する２本回線制データ伝送ネットワークアーキテクチャを示す図二である。ここで、前記バスコントローラ１０１と接続するバス構成・モニタリングエレメント１０３が備えられ、当該バス構成・モニタリングエレメント１０３は、前記２本回線制データ伝送ネットワークにおける少なくとも１つの設備に対して、設定情報或いはモニタリング指令をバスコントローラ１０１に送信し、前記バスコントローラ１０１に設定情報を対応する設備に送信させる。ならびに、バスコントローラ１０１が送信した前記２本回線制データ伝送ネットワークにおける少なくとも１つの設備が生成した運行状態情報を受信する。また応用モニタリング装置１０４がさらに備えられ、バスコントローラ１０１接続と接続し、前記バスコントローラ１０１、各バス端末１０２に対して、データ収集とリアルタイムコントロールを行う。

図２は本発明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のリアルタイム性の実現方法であり、ステップ２０１-２０３を含む。

ステップ２０１において、前記バスコントローラは、前記バスコントローラと前記２本回線制データ伝送ネットワークにより接続する前記バス端末の数量を確定する。

ステップ２０２において、前記バスコントローラは、前記バス端末の数量に基づき各前記バス端末タイムスライスを割り当てる。

ステップ２０３において、前記バスコントローラ前記タイムスライスを前記バス端末に送信し、前記バス端末を前記割り当てたタイムスライス内にて作業させる。

ここで、異なるバス設備のタイムスライス間は重複しない。

ステップ２０１において、バスコントローラは、２本回線制伝送ネットワークにおける設備の数量を確定する。当該設備はバス端末およびバスコントローラであり、バスコントロールは、バス端末の数量を確定後、バスコントローラ数量を１つ加えるだけで、２本回線制伝送ネットワークにおける設備の数量を確定できる。

本発明の実施例において、バスコントローラは、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後、前記タイムスライス取得リクエストのリクエスト数量に基づき、前記バス端末の数量を確定する。

本発明の前記実施例において、図１に示すように、２本回線制データ伝送ネットワーク中に４バス端末および１バスコントローラが有れば、４バス端末は全てバスコントローラに向かってタイムスライス取得リクエストを送信する。したがって、バスコントローラが、バス端末が送信したタイムスライス取得リクエストに基づき、２本回線制データ伝送ネットワーク中に４バス端末があることを確定できる。さらにバスコントローラは、２本回線制データ伝送ネットワーク中に５設備あることを確定できる。

好ましくは、本発明の実施例において、２本回線制データ伝送ネットワークを確立する際、バスコントローラすでに２本回線制データ伝送ネットワークにおけるバス端末にタイムスライスを割り当てる。新しいバス端末２本回線制データ伝送ネットワークにより、バスコントローラと接続する際、バスコントローラは新たに前記２本回線制データ伝送ネットワークにおける設備の数量を確定する。

ステップ２０２において、バスコントローラが２本回線制データ伝送ネットワークにおけるバス端末の数量を確定後、前記バス端末の数量に基づき、各バス端末に対してタイムスライスを割り当てる。

図１に示すように、２本回線制データ伝送ネットワーク上に４バス端末があれば、バスコントローラは４バス端末に対して時間を割り当て、割り当てた４バス端末のタイムスライス間の互いに重複させない。

例えば、本発明の実施例において、バスコントローラは、０．１ｓと仮定するパルス時間を４バス端末に割り当てる。４バス端末は、バス端末Ａ、バス端末Ｂ、バス端末Ｃ、バス端末Ｄである。好ましくは、本発明の実施例において、バスコントローラは４バス端末のタイムスライスに対して平均して分配できる。すなわち、各バス端末設備が割り当てたタイムスライスは以下の図に示すように０．０２５ｓである。

前記実施例において、［ ］は集合における最小値より大きいまたは等しいことと、集合における最大値より小さいまたは等しいことを示し、（ ］は集合における最小値より大きいことと、結合における最大値より小さいまたは等しいことを示す。

前記実施例に基づき、バス端末Ａは［０，０．０２５］のタイムスライス内にて作業でき、バス端末［０，０．０２５］にて作業する際、即ちデータを処理する際、２本回線制データ伝送ネットワーク上には他のバス端末は作業しておらず、チャネルの占用を効果的に避け、伝送効率を高める。当然、前記実施例において、バスコントローラが４バス端末に対して割り当てたタイムスライスはランダムに割り当てたものであり、前記実施例において４バス端末のタイムスライスは変化しても良いが、ここでは説明を繰り返さない。

好ましくは、本発明の実施例において、任意の１バス端末に対して、前記バスコントロー ラタイプ識別子と伝送優先レベルの対応関係に基づき、前記バス端末のタイプ識別子と対応する伝送優先レベルを確定する。前記バスコントローラは、前記バス端末の伝送優先レベルおよび前記バス端末の数量に基づき、前記バス端末の割り当てタイムスライスを確定する。

本発明前記実施例において、各バス端末のデータメッセージ処理に対する操作が異なるため、各バス端末に対して異なる優先レベルを与えることができる。本発明の実施例において、バス端末のタイプ識別子は、バス端末タイプを特徴付けるコード或いはシーケンスであることができる。例えば、本発明の実施例において、バス端末Ａのタイプ識別子を１−１とし、示すタイプは表２に示すように圧力センサー１等である。

本発明の実施例において、バス端末のタイプ識別子に基づき、前記バス端末の優先レベルを確定する。ここで、本発明の実施例において、表３におけるバス端末のタイプ識別子と優先レベルの対応関係表に基づき、バス端末の優先レベルを確定できる。

本発明の実施例において、前記優先レベルの数字が大きいほど、優先レベルが低いほど、優先レベル１は優先レベル４より大きい。本発明の実施例において、２本回線制データ伝送ネットワークにおけるバス端末の数量およびバス端末の優先レベルに基づき、バス端末にタイムスライスを割り当てる。

例えば、本発明の実施例において、バスコントローラが各バス端末の優先レベルにしたがってタイムスライスを割り当てる際、割り当て過程は、以下の通りである。バスコントローラは先に仮定した１パルス時間０．１ｓを４バス端末の優先レベルに基づき、バス端末が分配できる各タイムスライスとして、バス端末Ａのタイムスライスは、０．０４ｓであること、バス端末Ｂのタイムスライスは、０．０３ｓであること、バス端末Ｃのタイムスライスは、０．０２ｓであること、バス端末Ｄのタイムスライスは、０．０５ｓであることを確定する。

当然、前記実施例は、バスコントローラがバス端末の数量およびバス端末の優先レベルに基づき、バス端末のタイムスライス分配を確定できることを説明するためだけのものである。この他の、バス端末の数量およびバス端末の優先レベルに基づき、バス端末のタイムスライス分配を確定する方法もまた本発明の実施例の保護範囲内にあるため、ここでは説明を繰り返さない。

好ましくは、本発明の実施例において、バスコントローラが２本回線制データ伝送ネットワークにおけるバス端末の数量を確定後、２本回線制データ伝送ネットワークにおけるバス端末の数量に基づき、バス端末および自身の割り当てタイムスライスのために、データ伝送の衝突或いは閉塞を避けることができる。

例えば、本発明の実施例において、バスコントローラ４バス端末あると確定すれば、全設備の数量は５つとなり、バスコントローラは仮定した１パルス時間０．１ｓを５等分し、ランダムに４バス端末および自身に割り当てる。前記バスコントローラと前記バス端末はともに各自の割り当てタイムスライス内にて作業を行う。図３に示すように、ＴＳ１はバスコントローラの割り当てタイムスライスを示し、ＴＳ２はバス端末Ａの割り当てタイムスライスを示し、ＴＳ３はバス端末Ｂの割り当てタイムスライスを示あい、ＴＳ４はバス端末Ｃの割り当てタイムスライスを示し、ＴＳ５はバス端末Ｄの割り当てタイムスライスを示し、ＴＳ１、ＴＳ２、ＴＳ３、ＴＳ４、ＴＳ５間は重複しない。

本発明の実施例において、バスコントローラはさらに、前記２本回線制伝送ネットワークにおける設備数量を周期的に確定することができ、新しい設備が２本回線制伝送ネットワークに加わった際に、バスコントローラが新たにタイムスライスを割り当てることを保証する。本発明の実施例において、バスコントローラが周期に達した際、バス端末の数量が増加しているか否かを確定する。もし、バス設備が増加指定なければ、次の周期を待って、引き続きバス端末の数量を確定する。

バスコントローラがバス端末の数量に変化が生じたと確定後、バスコントローラはバス端末の数量に基づき、新たにバス端末とバスコントローラタイムに対してスライスを割り当て、割り当てたタイムスライスをバス端末に送信する。

本発明の実施例において、前記バスコントローラは、前記バス端末が送信しなければならないデータパケットを受信後、さらに前記データパケットが設定データパケットであるか否かを確定しなければならない。本発明の実施例において、設定データパケットはバスコントローラとバス端末間のデバッグ、設定或いはメンテナンスに用いる。バスコントローラは、受信した送信しなければならないバス端末のデータパケットが設定したデータパケットではないと確定すれば、バスコントローラは確定された前記データパケットにおけるターゲットＩＰおよびターゲットＭＡＣに基づき、ターゲットＩＰアドレス、ターゲットＭＡＣアドレスおよびバス設備アドレスのバインディング関係に基づき、前記データパケットのターゲットＩＰアドレスとターゲットＭＡＣアドレスに対応するバス設備アドレスを確定する。

本発明の実施例において、前記バスコントローラは、以下の方法に基づき、前記ターゲットＩＰアドレス、ターゲットＭＡＣアドレスおよびバス設備アドレスのバインディング関係を生成するステップと、
前記バスコントローラは、前記バス端末が送信したＩＰアドレス取得リクエストを受信後、前記バス設備にＩＰアドレスおよびバス設備アドレスを割り当てるステップと、
前記バスコントローラは、前記バス端末のＭＡＣアドレス、割り当てた前記バス端末のＩＰアドレスおよびバス設備アドレス間の３Ｄ対応関係を生成するステップと、を含み、
ここで、前記ＩＰアドレス取得リクエストには前記バス端末のＭＡＣを含む。

本発明前記実施例において、バスコントローラはバス端末が送信したＩＰアドレス取得リクエストを受信後、バスコントローラは前記バス端末にＩＰアドレスおよびバス設備アドレスを割り当てる。例えば、バス端末ＡはバスコントローラへＩＰアドレス取得リクエストを送信する。ここで、ＩＰアドレス取得リクエストにはバス端末ＡのＭＡＣ００−０１−６Ｃ−０６−Ａ６−２９を含み、バスコントローラはバス端末ＡにＩＰ１１１．１１２．０．１を割り当て、バスコントローラはバス端末Ａにバス設備アドレス０ｘ３４を割り当てる。同時に、バスコントローラはこの三者を三者対応関係表に保存し、バスコントローラが全ての２本回線制データ伝送ネットワークにおける全てのバス端末のＩＰアドレスおよびＭＡＣアドレスを学習後、表４に示すように、バスコントローラは三者の対応関係表を保存する。

本発明の実施例において、バスコントローラはデータパケットを受信後に前記データパケットは設定したデータパケットではないことを確定後、データパケットにおけるターゲットＩＰアドレスとターゲットＭＡＣアドレスを取得する。例えば、バスコントローラが取得したターゲットＩＰは００−０１−６Ｃ−０６−Ａ６−２９であり、ターゲットＭＡＣは１１１．１１２．０．１であれば、表４に基づき前記ＩＰアドレスとＭＡＣアドレスに対応するバス設備アドレスは０ｘ３４であることを検索する事ができる。
本発明の実施例において、図４はバスコントローラが受信したデータパケットのメッセージフォーマットであり、メッセージヘッダー、ＩＰヘッダー部、ＴＣＰヘッダー部、データ情報部分、ＦＣＳ（巡回冗長検査）の幾つかの部分を含む。

図５に示すように、ＩＰアドレスとＭＡＣアドレスに対応するバス設備アドレスを確定後、バスコントローラはメッセージヘッダー、ＩＰヘッダー部、ＴＣＰヘッダー部を削除し、ＩＰアドレスとＭＡＣアドレスに対応するバス設備アドレスはヘッダーである。

本発明前記実施例において、バスコントローラはメッセージヘッダー、ＩＰヘッダー部、ＴＣＰヘッダー部をバス設備アドレスに入り替えたため、効果的に２本回線制データ伝送ネットワークにおいて伝送するメッセージの長さを減少させ、データパケット伝送の効率を高める。

本発明の実施例において、正確に２本回線制データ伝送ネットワークにおけるバスコントローラとバス端末に対してタイムスライスを割り当て、割り当てたタイムスライスは重複しない。時間を割り当てる前に、さらにバスコントローラと各バス端末は、高精度時間プロトコルにより、クロックを同期しなければならない。

本発明の実施例において、ＰＴＰ（Ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ Ｔｉｍｅ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ、高精度時間プロトコル）、ＮＴＰ（Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｔｉｍｅ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ、ネットワーク・タイム・プロトコル）、ＳＮＴＰ（Ｓｉｍｐｌｅ Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｔｉｍｅ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ、ネットワーク・タイム・プロトコル）等の数種の方式によりクロック同期を実現できる。本発明の実施例において、バスコントローラはまず前記時間同期プロトコルにおけるいずれかのプロトコルに基づき、時間同期を行う。そして、バスコントローラそれぞれ他のバス端末と時間同期を行い、２本回線制伝送ネットワークに対して標準クロックを確立する。

２本回線制伝送ネットワークにおける全ての設備時間の同期性を保証するため、本発明の実施例において、さらに同期時間間隔を設定できる。同期時間間隔に到達した際、バスコントローラは他のバス端末と時間同期を行う。

好ましくは、本発明の実施例において、高精度時間プロトコルをＩＥＥＥ１５８８クロックプロトコルである。

本発明の実施例をさらに詳細に説明するため、例をあげて説明する。
図６は、本発明の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のリアルタイム性の実現方法であり、具体的にステップ６０１と、ステップ６０２と、ステップ６０３と、ステップ６０４と、ステップ６０５と、ステップ６０６と、ステップ６０７と、ステップ６０８と、ステップ６０９とを含む。

ステップ６０１において、バスコントローラと各バス端末は、高精度時間プロトコルによりクロック同期を行う。

ステップ６０２において、バスコントローラは、前記バスコントローラと前記２本回線制データ伝送ネットワークにより接続する前記バス端末の数量を確定する。

ステップ６０３において、前記バスコントローラは、前記バス端末の数量に基づき、各前記バス端末タイムスライスを割り当て、対応するバス端末に送信する。

ステップ６０４において、バスコントローラは受信したデータパケットは設定データパケットであるか否かを確定する。もし前記データパケット設定データパケットではなければ、ステップ６０５を実行する。設定データパケットであれば、ステップ６０６を実行する。

ステップ６０５において、バスコントローラは、ターゲットＩＰアドレス、ターゲットＭＡＣアドレスおよびバス設備アドレスのバインディング関係に基づき、前記データパケットのターゲットＩＰアドレスとターゲットＭＡＣアドレスに対応するバス設備アドレスを確定し、ステップ６０８を実行する。

ステップ６０６において、バスコントローラは、前記設定データパケットに基づき、対応するバス端末を確定する。

ステップ６０７において、バスコントローラは、前記設定データパケットを前記バス端末まで送信する。

ステップ６０８において、バスコントローラは、バス設備アドレスおよび前記データパケットにおけるデータ情報を組み合わせて、新メッセージを形成する。

ステップ６０９において、バスコントローラは、前記新メッセージを確定した前記バス設備アドレスに対応する前記バス端末に送信する。

本発明前記実施例において、ステップ６０１、ステップ６０２およびステップ６０３〜ステップ６０９間にはタイミング制限はない。

同様の技術発想に基づき、図７は、本発明の実施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のリアルタイム性の実現方法を実行する装置を示す。当該装置は２本回線制データ伝送ネットワークに適用し、
前記バスコントローラと前記２本回線制データ伝送ネットワークにより接続する前記バス端末の数量を確定する、数量確定ユニット７０１と、
前記バス端末の数量に基づき、各前記バス端末タイムスライスを割り当てる、割り当てユニット７０２と、
前記タイムスライスを前記バス端末に送信し、前記バス端末を前記割り当てたタイムスライス内にて作業させる、送信ユニット７０３とを備える。

ここで、異なるバス設備のタイムスライス間は重複しない。

さらに、前記数量確定ユニット７０１は、前記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し、前記タイムスライス取得リクエストのリクエスト数量に基づき、前記バス端末の数量を確定する。

さらに、前記数量確定ユニット７０１は、前記バス端末の数量に変化が生じたことを確定する。

さらに、前記割り当てユニット７０２は、任意の一つのバス端末に対して、タイプ識別子と伝送優先レベルの対応関係に基づき、前記バス端末のタイプ識別子と対応する伝送優先レベルを確定し、前記バス端末の伝送優先レベルおよび前記バス端末の数量に基づき、前記バス端末の割り当てタイムスライスを確定する。

さらに、前記装置は、前記バス端末が送信しなければならないデータパケットを受信後、もし前記データパケットは設定したデータパケットではないと確定すれば、前記バスコントローラターゲットＩＰアドレス、ターゲットＭＡＣアドレスおよびバス設備アドレスのバインディング関係に基づき、前記データパケットのターゲットＩＰアドレスとターゲットＭＡＣアドレスに対応するバス設備アドレスを確定し、前記バス設備アドレスおよび前記データパケットにおけるデータ情報を組み合わせて新メッセージを形成し、前記新メッセージを確定した前記バス設備アドレスに対応する前記バス端末に送信する置換ユニット７０４を備える。

さらに、前記置換ユニットは具体的に、前記データパケットにおけるヘッダーを削除し、前記データパケットにおけるデータ情報を保留し、確定したバス設備アドレスをヘッダーとして前記データパケットにおけるデータ情報の前に加え、新しいメッセージを形成する。

さらに、前記装置は、前記バス端末は送信しなければならないデータパケットを受信後、もし前記データパケットが設定データパケットであると確定すれば、前記設定データパケットに基づき、対応するバス端末を確定し、前記設定データパケットを前記バス端末まで送信し、前記設定データパケットに基づき、前記バス端末に相応の設定操作を実行させる、設定ユニット７０５を備える。

さらに、以下方法に基づき、ターゲットＩＰアドレス、ターゲットＭＡＣアドレスおよびバス設備アドレスのバインディング関係を生成する。

前記バスコントローラは、前記バス端末が送信したＩＰアドレス取得リクエストを受信後、前記バス設備にＩＰアドレスおよびバス設備アドレスを割り当てる。

前記バスコントローラは、前記バス端末のＭＡＣアドレス、割り当てた前記バス端末のＩＰアドレスおよびバス設備アドレス間の３Ｄ対応関係を生成する。

ここで、前記ＩＰアドレス取得リクエストは、前記バス端末のＭＡＣアドレスを含む。
さらに、前記高精度時間プロトコルはＩＥＥＥ１５８８クロックプロトコルである。
さらに、前記割り当てユニット７０２は前記バス端末の数量に基づき、自身にタイムスライスを割り当てる。

以上は本発明の実施形態の方法、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一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又、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方式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、フロー図における一つまたは複数のフローと／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又、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及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 (9)

1. 工業インターネットブロードバンドフィールドバスのリアルタイム性の実現方法であって、２本回線制データ伝送ネットワークに適用し、当該ネットワークにおけるバスコントローラはバス端末とＩＰアドレスに基づき、ネットワーク接続を確立し、
   前記方法は、
   前記バスコントローラが、前記バスコントローラと前記２本回線制データ伝送ネットワークにより接続する前記バス端末の数量を確定するステップと、
   前記バスコントローラが前記バス端末の数量に基づき、各前記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が、前記タイムスライスを前記バス端末に送信し、前記バス端末を前記割り当てたタイムスライス内にて作業させるステップと、を含み、
   異なるバス端末のタイムスライス間は重複せず、
   前記バスコントローラは、前記バス端末に送信しなければならないデータパケットを受信後、もし前記データパケットが設定データパケットではないと確定すれば、前記バスコントローラは、ターゲットＩＰアドレス、ターゲットＭＡＣアドレスおよびバス設備アドレスのバインディング関係に基づき、前記データパケットのターゲットＩＰアドレスとターゲットＭＡＣアドレスに対応するバス設備アドレスを確定するステップと、
   前記バスコントローラは、前記バス設備アドレスおよび前記データパケットにおけるデータ情報を組み合わせて新メッセージを形成し、前記新メッセージを確定した前記バス設備アドレスと対応する前記バス端末に送信するステップと、をさらに含む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のリアルタイム性の実現方法。
2. 前記バスコントローラが、前記バスコントローラと前記２本回線制データ伝送ネットワークにより接続する前記バス端末の数量を確定するステップは、
   前記バスコントローラは、前記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ステップと、
   前記バスコントローラは、前記タイムスライス取得リクエストのリクエスト数量に基づき、前記バス端末の数量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のリアルタイム性の実現方法。
3. 前記バスコントローラが、前記バスコントローラと前記２本回線制データ伝送ネットワークにより接続する前記バス端末の数量を確定する前に、
   前記バスコントローラは、前記バス端末の数量に変化が生じたことを確定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のリアルタイム性の実現方法。
4. 前記バスコントローラが、前記バス端末の数量に基づき、前記バス端末にタイムスライスを割り当てるステップは、
   任意の一つのバス端末に対して、前記バスコントローラは、タイプ識別子と伝送優先レベルの対応関係に基づき、前記バス端末のタイプ識別子と対応する伝送優先レベルを確定するステップと、
   前記バスコントローラは、前記バス端末の伝送優先レベルおよび前記バス端末の数量に基づき、前記バス端末の割り当てタイムスライス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のリアルタイム性の実現方法。
5. 前記バスコントローラが、前記バス端末のバス設備アドレスおよび前記データパケットにおけるデータ情報を組み合わせて新メッセージを形成するステップは、
   前記バスコントローラは、前記データパケットにおけるヘッダーを削除し、前記データパケットにおけるデータ情報を保留するステップと、
   前記バスコントローラは、確定したバス設備アドレスをヘッダーとして前記データパケットにおけるデータ情報の前に加え、新しいメッセージを形成するステップと、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のリアルタイム性の実現方法。
6. 前記バスコントローラは、バス端末に送信しなければならないデータパケットを受信後、もし前記データパケットが設定データパケットであると確定すれば、前記バスコントローラは前記設定データパケットに基づき、対応するバス端末を確定するステップと、
   前記バスコントローラは、前記設定データパケットを前記バス端末まで送信し、前記設定データパケットに基づき、前記バス端末に相応の設定操作を実行させるステップと、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のリアルタイム性の実現方法。
7. 前記バスコントローラは、ターゲットＩＰアドレス、ターゲットＭＡＣアドレスおよびバス設備アドレスのバインディング関係を生成し、
   前記バスコントローラは、前記バス端末が送信したＩＰアドレス取得リクエストを受信後、バス端末にＩＰアドレスおよびバス設備アドレスを割り当て、
   前記バスコントローラは、前記バス端末のＭＡＣアドレス、割り当てた前記バス端末のＩＰアドレスおよびバス設備アドレス間の３Ｄ対応関係を生成し、
   前記ＩＰアドレス取得リクエストには前記バス端末のＭＡＣアドレス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のリアルタイム性の実現方法。
8. ２本回線制データ伝送ネットワークにおけるバスコントローラ及び各バス端末は、ＩＥＥＥ１５８８クロックプロトコルに従ってクロック同期を行う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のリアルタイム性の実現方法。
9. 前記バスコントローラは、前記バス端末の数量に基づき、自身にタイムスライスを割り当てることを特徴とする請求項１ないし請求項８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のリアルタイム性の実現方法。

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