專利名稱：網絡通信調度方法及系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及通信技術領域，特別涉及網絡通信調度方法及系統(tǒng)。
背景技術：
現(xiàn)有技術中基于以太網的分時通信調度系統(tǒng)中包含一個主控節(jié)點和若干從節(jié)點， 所述從節(jié)點均接受主控節(jié)點的調度，這種通信調度系統(tǒng)解決了系統(tǒng)的確定性通信問題。但 是通信系統(tǒng)的最小通信周期會隨著系統(tǒng)規(guī)模的增大而線性增加，導致系統(tǒng)規(guī)模較大時難 以滿足實時性能的需求；另外，對于基于以太網的網絡工業(yè)控制，其需要傳輸實時數(shù)據具 有短、快、周期性強的特點，而現(xiàn)有的通信調度方法受到以太網最小報文長度限制，例如 100Mbps以太網中最小報文長度為64字節(jié)，所以即使需要傳輸長度較短的數(shù)據時，例如2字 節(jié)，也要發(fā)送64字節(jié)報文，因此浪費了系統(tǒng)的帶寬資源。
發(fā)明內容
本發(fā)明實施例的目的在于提供一種網絡通信調度方法及系統(tǒng)，以解決現(xiàn)有技術中 網絡通信調度的實時性不高的問題。 為解決上述技術問題，本發(fā)明實施例提供如下技術方案 —種網絡通信調度方法，所述網絡預先劃分為一個主網段和若干次級微網段，所 述主網段包含一級主通信設備和次級主通信設備，每個所述次級微網段包含次級主通信設 備和次級從通信設備，所述方法包括 每個次級微網段內的各次級從通信設備采集設備數(shù)據，并按照預設周期將所述設 備數(shù)據發(fā)送至所述次級微網段內的次級主通信設備； 所述次級主通信設備從所述數(shù)據中提取需要的數(shù)據并緩存所述需要的數(shù)據；
每個次級微網段內的次級主通信設備按照預先設置的調度順序依次向所述一級 主通信設備發(fā)送所緩存的所述需要的數(shù)據。 所述按照預設周期將所述設備數(shù)據發(fā)送至所述次級微網段內的次級主通信設備 包括 將采集到的所述設備數(shù)據組合成報文并緩存所述報文； 當預設周期到達時，將所述緩存的報文依次發(fā)送至所述次級微網段內的次級主通 信設備。 還包括 當所述次級主通信設備向所述一級主通信設備發(fā)送所述需要的數(shù)據的同時，所述 次級主通信設備向其所在的次級微網段內的次級從通信設備發(fā)送來自所述一級主通信設 備的數(shù)據。 —種網絡通信調度方法，所述網絡預先劃分為一個主網段和若干次級微網段，所 述主網段包含一級主通信設備和次級主通信設備，每個所述次級微網段包含次級主通信設 備和次級從通信設備，所述方法包括
主網段內的一級主通信設備接收到各次級微網段內的次級主通信設備發(fā)送的報 文后，根據所述報文生成控制數(shù)據； —級主通信設備按照預設周期將所述控制數(shù)據發(fā)送至對應的次級主通信設備；
所述次級主通信設備從所述控制數(shù)據中提取需要的數(shù)據，并將所述需要的數(shù)據按 照預設的調度順序向所述次級主通信設備所在的次級微網段內的次級從通信設備發(fā)送。
所述次級主通信設備將需要的數(shù)據按照預設的調度順序向次級主通信設備所在 的次級微網段內的次級從通信設備發(fā)送包括 每個次級微網段內的次級主通信設備將所述需要的數(shù)據同時向所述次級微網段 內的次級從通信設備發(fā)送；或者， 每個次級微網段內的次級主通信設備按照先后順序依次將所述需要的數(shù)據向所
述次級微網段內的次級從通信設備發(fā)送。 還包括 當所述次級主通信設備將所述需要的數(shù)據按照預設的調度順序向所述次級主通 信設備所在的次級微網段內的次級從通信設備發(fā)送的同時，所述次級主通信設備向所述一 級主通信設備發(fā)送所述需要的數(shù)據。 —種網絡通信調度系統(tǒng)，所述網絡預先劃分為一個主網段和若干次級微網段，所 述主網段包含一級主通信設備和次級主通信設備，每個所述次級微網段包含次級主通信設 備和次級從通信設備， 所述每個次級微網段內的各次級從通信設備，用于采集設備數(shù)據，并按照預設周 期將所述設備數(shù)據發(fā)送至所述次級微網段內的次級主通信設備； 所述每個次級微網段內的各次級主通信設備，用于從所述數(shù)據中提取需要的數(shù)據 并緩存所述需要的數(shù)據，并按照預先設置的調度順序依次向所述一級主通信設備發(fā)送所緩 存的所述需要的數(shù)據。 所述每個次級微網段內的各次級主通信設備，還用于當所述次級主通信設備向所 述一級主通信設備發(fā)送所述需要的數(shù)據的同時，向其所在的次級微網段內的次級從通信設 備發(fā)送來自所述一級主通信設備的數(shù)據。 —種網絡通信調度系統(tǒng)，所述網絡預先劃分為一個主網段和若干次級微網段，所 述主網段包含一級主通信設備和次級主通信設備，每個所述次級微網段包含次級主通信設 備和次級從通信設備， 所述主網段內的一級主通信設備，用于接收到各次級微網段內的次級主通信設備 發(fā)送的報文后，根據所述報文生成控制數(shù)據，并按照預設周期將所述控制數(shù)據發(fā)送至對應 的次級主通信設備； 所述主網段內的次級主通信設備，用于從所述控制數(shù)據中提取需要的數(shù)據，并將 所述需要的數(shù)據按照預設的調度順序向所述次級主通信設備所在的次級微網段內的次級 從通信設備發(fā)送。 所述主網段內的次級主通信設備，還用于當所述次級主通信設備將所述需要的數(shù) 據按照預設的調度順序向所述次級主通信設備所在的次級微網段內的次級從通信設備發(fā) 送的同時，向所述一級主通信設備發(fā)送所述需要的數(shù)據。 由以上本發(fā)明實施例提供的技術方案可見，本申請實施例中將網絡預先劃分為一個主網段和若干次級微網段，主網段包含一級主通信設備和若干次級主通信設備，每個所 述次級微網段包含一個次級主通信設備和若干次級從通信設備。在包含通信設備眾多的大 型控制系統(tǒng)中，由于將網絡劃分為了兩級微網段，因此一級主通信設備和眾多次級從通信 設備之間可以通過相應的次級主通信設備進行通信調度，由此作為主控設備的一級主通信 設備不再直接調度所有的通信設備，而是通過若干次級主通信設備分別對相應的次級從通 信設備進行調度，由此提高了網絡通信調度的實時性能；并且，由于每個次級主通信設備將 屬于同一次級微網段內的次級從通信設備發(fā)送的數(shù)據進行統(tǒng)一組合，因此當每個次級從通 信設備發(fā)送的數(shù)據較短時，可以組合成網絡最小報文長度后發(fā)送，由此節(jié)約了系統(tǒng)帶寬資 源。
圖1為本發(fā)明網絡通信調度方法的第一實施例流程圖； 圖2為本發(fā)明網絡通信調度方法的第二實施例流程圖； 圖3為一種應用本發(fā)明方法實施例的系統(tǒng)結構示意圖； 圖4為另一種應用本發(fā)明方法實施例的系統(tǒng)結構示意圖； 圖5為本發(fā)明一種網絡通信調度的示意圖； 圖6為本發(fā)明另一種網絡通信調度的示意圖； 圖7為應用本發(fā)明網絡通信調度方法的PLC系統(tǒng)結構示意圖。
具體實施例方式
在如下本發(fā)明的多個實施例中提供了網絡通信調度方法及系統(tǒng)。本發(fā)明的所有實 施例都可以應用于大規(guī)?？刂祁愅ㄐ畔到y(tǒng)中，這些實施例將大規(guī)模網絡劃分為主網段(也 可稱為一級微網段)和次級微網段，每個次級微網段并行、獨立、相互配合地進行通信調 度， 一級微網段通過數(shù)據重組方式對下級微網段進行整體通信調度。 為了使本技術領域的人員更好地理解本發(fā)明實施例中的技術方案，并使本發(fā)明實 施例的上述目的、特征和優(yōu)點能夠更加明顯易懂，下面結合附圖對本發(fā)明實施例中技術方 案作進一步詳細的說明。 網絡大規(guī)?？刂葡到y(tǒng)中包含多種類型的節(jié)點，其中至少有一個節(jié)點是用來控制其 他節(jié)點工作的控制設備，該設備通常作為主通信設備，至少有一個節(jié)點用于連接各級微網 段的網絡耦合模塊，該模塊通常作為次級主通信設備，至少有一個節(jié)點是受控制設備控制 的輸入、輸出節(jié)點，這些節(jié)點通常作為從通信設備。其中，大規(guī)?？刂葡到y(tǒng)可以是可編程邏 輯邏輯控制器PLC，在PLC中控制設備可以是CPU，網絡耦合模塊可以是連接各機架的通訊 模塊，輸入、輸出節(jié)點可以是I/0模塊。 在本發(fā)明實施例的大規(guī)?？刂葡到y(tǒng)中，主網段和若干次級微網段可以是同種類 型、同種通信速率的網段，也可以是不同種類型、不同種通信速率的網段，網段類型可以具 體為以太網、CAN總線、RS485網絡、LVDS網絡等。不同網段內的主通信設備和從通信設備 可以互為冗余。各通信設備根據系統(tǒng)通信宏周期進行通信，其中各微網段之間可以并行、 獨立、或者相互配合進行通信調度，微網段間的通信周期可以相同也可以不同，即從宏觀上 看，微網段間逐級、整體進行通信調度。
在本發(fā)明實施例的大規(guī)?？刂葡到y(tǒng)中，各通信設備需要進行時鐘同步，同一微網 段中各通信設備共享相同時鐘，不同微網段間可以共享相同時鐘，或者也可共享不同時鐘。 當系統(tǒng)中所有通信設備共享同一時鐘時，各通信設備依微網段級別，逐級進行時鐘同步，即 一級微網段內，所有通信設備均與一級主通信設備進行時鐘同步，次級微網段內，所有通信 設備均與次級主通信設備進行時鐘同步。各級主通信設備具備微網段間多級時鐘同步功 能，及多個同步時鐘間相互轉換、切換的功能；在一級微網段中通信調度依據一級微網段的 同步時鐘，在次級微網段中通信調度依據次級微網段的同步時鐘，整個系統(tǒng)通過各級主通 信設備實現(xiàn)多級、整體同步。 參見圖l，為本發(fā)明網絡通信調度方法的第一實施例流程圖，該實施例描述了次級 微網段向主網段進行通信調度的過程 步驟101 :每個次級微網段內的各次級從通信設備采集設備數(shù)據，并按照預設周 期將設備數(shù)據發(fā)送至次級微網段內的次級主通信設備。 其中，主網段和若干次級微網段在物理結構上按照級聯(lián)拓撲方式分級，或者所述
主網段和若干次級微網段在物理結構上同級連接，并按照邏輯劃分為多級。 具體的，次級從通信設備將采集到的設備數(shù)據組合成報文并緩存所述報文，當預
設周期到達時，將所述緩存的報文依次發(fā)送至所述次級微網段內的次級主通信設備。 其中，在所述主網段內，所述一級主通信設備和次級主通信設備之間進行時鐘同
步，在所述次級微網段內，所述次級從通信設備與所述次級主通信設備之間進行時鐘同步。
各次級從通信設備按照所述時鐘同步指定的時間次序將所述設備數(shù)據依次發(fā)送至所述次
級微網段內的次級主通信設備；或者，各次級從通信設備按照主從輪詢方式，當接收到所述
次級主通信設備按照預先設置的時間次序發(fā)送的請求報文后，將所述設備數(shù)據發(fā)送至所述
次級微網段內的次級主通信設備。 步驟102 :次級主通信設備從通信設備數(shù)據中提取需要的數(shù)據并緩存需要的數(shù) 據。 步驟103 :每個次級微網段內的次級主通信設備按照預先設置的調度順序依次向 一級主通信設備發(fā)送所緩存的需要的數(shù)據。 其中，所述主網段和所述若干次級微網段之間通過所述一級主通信設備和次級主
通信設備進行網段之間的時鐘同步。每個次級微網段內的次級主通信設備按照所述時鐘同
步指定的時間次序依次向所述一級主通信設備發(fā)送所述緩存的所述需要的數(shù)據。 進一步，當次級主通信設備向一級主通信設備發(fā)送需要的數(shù)據的同時，次級主通
信設備向其所在的次級微網段內的次級從通信設備發(fā)送來自一級主通信設備的數(shù)據。
參見圖2，為本發(fā)明網絡通信調度方法的第二實施例流程圖，該實施例描述了主網 段向次級微網段進行通信調度的過程 步驟201 :主網段內的一級主通信設備接收到各次級微網段內的次級主通信設備 發(fā)送的報文后，根據報文生成控制數(shù)據。 其中，主網段和若干次級微網段在物理結構上按照級聯(lián)拓撲方式分級，或者所述
主網段和若干次級微網段在物理結構上同級連接，并按照邏輯劃分為多級。 步驟202 : —級主通信設備按照預設周期將控制數(shù)據發(fā)送至對應的次級主通信設備。
8
其中，所述主網段和所述若干次級微網段之間通過所述一級主通信設備和次級主 通信設備進行網段之間的時鐘同步。所述一級主通信設備按照所述時鐘同步指定的時間次 序將所述控制數(shù)據依次發(fā)送至對應的次級主通信設備。 步驟203 :次級主通信設備從控制數(shù)據中提取需要的數(shù)據，并將需要的數(shù)據按照
預設的調度順序向次級主通信設備所在的次級微網段內的次級從通信設備發(fā)送。 其中，在所述主網段內，所述一級主通信設備和次級主通信設備之間進行時鐘同
步，在所述次級微網段內，所述次級從通信設備與所述次級主通信設備之間進行時鐘同步。
次級主通信設備將所述需要的數(shù)據按照所述次級微網段內的時鐘同步指定的時間次序依
次向所述次級微網段內的次級從通信設備發(fā)送。 具體的，每個次級微網段內的次級主通信設備將需要的數(shù)據同時向次級微網段內 的次級從通信設備發(fā)送；或者，每個次級微網段內的次級主通信設備按照先后順序依次將 需要的數(shù)據向次級微網段內的次級從通信設備發(fā)送。 進一步，當次級主通信設備將需要的數(shù)據按照預設的調度順序向次級主通信設備 所在的次級微網段內的次級從通信設備發(fā)送的同時，次級主通信設備向一級主通信設備發(fā) 送所述需要的數(shù)據。 與前述網絡通信調度方法實施例相對應，本申請還提供了網絡通信調度系統(tǒng)的實 施例。 其中，一種實施例為 將網絡預先劃分為一個主網段和若干次級微網段，所述主網段包含一級主通信設 備和次級主通信設備，每個所述次級微網段包含次級主通信設備和次級從通信設備。所述 主網段和若干次級微網段為同種類型和同種通信速率的網絡，或者為不同類型和不同通信 速率的網絡，所述網絡可以包括以太網、CAN總線、RS485網絡、LVDS網絡等；所述主網段 和若干次級微網段在物理結構上按照級聯(lián)拓撲方式分級，或者所述主網段和若干次級微網 段在物理結構上同級連接，并按照邏輯劃分為多級。在所述主網段內，所述一級主通信設備 和次級主通信設備之間進行時鐘同步，在所述次級微網段內，所述次級從通信設備與所述 次級主通信設備之間進行時鐘同步；主網段和所述若干次級微網段之間通過所述一級主通 信設備和次級主通信設備進行網段之間的時鐘同步。 所述每個次級微網段內的各次級從通信設備，用于采集設備數(shù)據，并按照預設周 期將所述設備數(shù)據發(fā)送至所述次級微網段內的次級主通信設備； 所述每個次級微網段內的各次級主通信設備，用于從所述數(shù)據中提取需要的數(shù)據 并緩存所述需要的數(shù)據，并按照預先設置的調度順序依次向所述一級主通信設備發(fā)送所緩 存的所述需要的數(shù)據。 進一步，每個次級微網段內的各次級主通信設備，還用于當所述次級主通信設備 向所述一級主通信設備發(fā)送所述需要的數(shù)據的同時，向其所在的次級微網段內的次級從通 信設備發(fā)送來自所述一級主通信設備的數(shù)據。
其中，另 一種實施例為 將所述網絡預先劃分為一個主網段和若干次級微網段，所述主網段包含一級主通 信設備和次級主通信設備，每個所述次級微網段包含次級主通信設備和次級從通信設備。 所述主網段和若干次級微網段為同種類型和同種通信速率的網絡，或者為不同類型和不同
9通信速率的網絡，所述網絡可以包括以太網、CAN總線、RS485網絡、LVDS網絡等；所述主 網段和若干次級微網段在物理結構上按照級聯(lián)拓撲方式分級，或者所述主網段和若干次級 微網段在物理結構上同級連接，并按照邏輯劃分為多級。在所述主網段內，所述一級主通信 設備和次級主通信設備之間進行時鐘同步，在所述次級微網段內，所述次級從通信設備與 所述次級主通信設備之間進行時鐘同步；主網段和所述若干次級微網段之間通過所述一級 主通信設備和次級主通信設備進行網段之間的時鐘同步。 所述主網段內的一級主通信設備，用于接收到各次級微網段內的次級主通信設備 發(fā)送的報文后，根據所述報文生成控制數(shù)據，并按照預設周期將所述控制數(shù)據發(fā)送至對應 的次級主通信設備； 所述主網段內的次級主通信設備，用于從所述控制數(shù)據中提取需要的數(shù)據，并將 所述需要的數(shù)據按照預設的調度順序向所述次級主通信設備所在的次級微網段內的次級 從通信設備發(fā)送。 進一步，所述主網段內的次級主通信設備，還用于當所述次級主通信設備將所述
需要的數(shù)據按照預設的調度順序向所述次級主通信設備所在的次級微網段內的次級從通
信設備發(fā)送的同時，向所述一級主通信設備發(fā)送所述需要的數(shù)據。 如圖3所示，具體示出了一種應用本發(fā)明方法實施例的系統(tǒng)結構示意圖 圖3中大規(guī)模系統(tǒng)網絡劃分為主網段和若干個次級微網段，形成類矩陣式結構。
其中，主網段即1級微網段由1級主通信設備、1級從通信設備以及2級主通信設備組成，每
個2級微網段均由2級主通信設備、3級主通信設備以及2級從通信設備組成，各級微網段
間并行、獨立、相互配合地進行通信調度，上一級微網段通過數(shù)據重組方式對下一級微網段
進行整體通信調度。該整體通信調度是指，在大規(guī)模通信控制系統(tǒng)中，由各通信設備組成的
微網段內依調度順序進行通信，與此同時，各微網段內的主通信設備接收微網段內的報文，
將其中需要發(fā)送到上級網絡的數(shù)據提取并進行組合，在上級微網段中，這些主通信設備依
調度順序將這些數(shù)據進行發(fā)送。通過這種方式可以實現(xiàn)以微網段為單位的通信調度，從整
個系統(tǒng)的角度來看，下級微網段的調度與上級微網段相互協(xié)調。 對各微網段進行通信調度組態(tài)時，通信調度組態(tài)按照微網段的級數(shù)由上到下的次 序進行組態(tài)，最上一級的微網段可以根據需要隨意組態(tài)，下一級微網段根據上一級微網段 的組態(tài)情況進行組態(tài)。 如圖4所示，具體示出了另一種應用本發(fā)明方法實施例的系統(tǒng)結構示意圖
其中次級從通信設備分為多組，每組次級從通信設備各與一個次級主通信設備相 連構成次級微網段，在次級微網段內各次級從通信設備與次級主通信設備采用同步分時調 度方式進行通信。次級主通信設備依次連接后與一級主通信設備連接構成主網段(即為一 級微網段)，在一級微網段內，各次級主通信設備與一級主通信設備依調度序進行通信。
其中，所述每個次級微網段內的各次級從通信設備，用于采集設備數(shù)據，并按照預 設周期將所述設備數(shù)據發(fā)送至所述次級微網段內的次級主通信設備； 所述每個次級微網段內的各次級主通信設備，用于從所述數(shù)據中提取需要的數(shù)據 并緩存所述需要的數(shù)據，并按照預先設置的調度順序依次向所述一級主通信設備發(fā)送所緩 存的所述需要的數(shù)據； 進一步，所述每個次級微網段內的各次級主通信設備，還用于當所述次級主通信設備向所述一級主通信設備發(fā)送所述需要的數(shù)據的同時，向其所在的次級微網段內的次級 從通信設備發(fā)送來自所述一級主通信設備的數(shù)據。 其中，所述主網段內的一級主通信設備，用于接收到各次級微網段內的次級主通 信設備發(fā)送的報文后，根據所述報文生成控制數(shù)據，并按照預設周期將所述控制數(shù)據發(fā)送 至對應的次級主通信設備； 所述主網段內的次級主通信設備，用于從所述控制數(shù)據中提取需要的數(shù)據，并將 所述需要的數(shù)據按照預設的調度順序向所述次級主通信設備所在的次級微網段內的次級 從通信設備發(fā)送； 進一步，所述主網段內的次級主通信設備，還用于當所述次級主通信設備將所述 需要的數(shù)據按照預設的調度順序向所述次級主通信設備所在的次級微網段內的次級從通 信設備發(fā)送的同時，向所述一級主通信設備發(fā)送所述需要的數(shù)據。 下面以圖4中示出的系統(tǒng)結構示意圖為例，描述在不同的調度設置下的調度過 程 1)如圖5中所示的一種通信調度的示意圖 圖5中，11、 12、 13、 14所標識的周期分別為2(次)級微網段a、2級微網段b、2級 微網段c、2級微網段d中的次級主通信設備向一級主通信設備發(fā)送數(shù)據的時間，20所標識 的周期為一級主通信設備發(fā)送數(shù)據的時間，21、22、23、24所標識的周期分別為一級主通信 設備向2級微網段a、2級微網段b、2級微網段c、2級微網段d中的次級主通信設備發(fā)送數(shù) 據的時間。其中，一級微網段與次級微網段通信調度相互協(xié)調，即對于次級主通信設備來 說，其在次級微網段的通信周期的起始時刻等于次級主通信設備在一級微網段中的數(shù)據發(fā) 送時刻，對于圖4所示的包含2級微網段的系統(tǒng)，其通信調度過程如下
次級微網段內，各次級從通信設備采集設備數(shù)據，將這些數(shù)據組織成報文，并將這 些報文緩存，直到周期數(shù)據發(fā)送時刻到來時再將這些報文依次發(fā)送； 次級微網段內，次級主通信設備接收各次級從通信設備發(fā)送的報文，根據預先設 定的規(guī)則，從這些報文的數(shù)據區(qū)中提取需要發(fā)送給一級微網段的數(shù)據，將提取出來的數(shù)據 進行組合，重新成幀后緩存； —級微網段內，待數(shù)據發(fā)送時刻到來時，次級主通信設備將緩存的報文向一級微 網段內發(fā)送，各次級主通信設備依調度序依次向一級微網段發(fā)送報文，當一個次級主通信 設備向一級微網段內發(fā)送報文的同時(或之后)，在次級微網段中，該次級主通信設備的報 文發(fā)送時刻剛好到達，因此次級主通信設備向次級微網段發(fā)送來自一級主通信設備的緩存 報文，該報文中包含實時數(shù)據、非實時數(shù)據及用于發(fā)布次級主通信設備時鐘的同步數(shù)據；
—級微網段內，一級主通信設備接收各次級主通信設備發(fā)送的周期報文，從中提 取需要的數(shù)據，并將這些數(shù)據送入控制運算單元進行處理，將處理結果組織成報文并將這 些報文緩存，直到周期報文發(fā)送時刻到來時再發(fā)送，該報文中包含實時數(shù)據、非實時數(shù)據及 用于發(fā)布1級主通信設備時鐘的同步數(shù)據； —級微網段內，次級主通信設備接收一級主通信設備發(fā)送的報文，從中提取需要 發(fā)送到次級微網段的數(shù)據，將提取出來的數(shù)據重新成幀并緩存。同時提取報文中的時鐘同 步數(shù)據，計算并調整本地時鐘，待次級微網段中數(shù)據發(fā)送時刻到來時，向次級微網段中的次 級從通信設備發(fā)送；
次級微網段內，各次級從通信設備接收次級別主通信設備發(fā)送的報文，根據配置 從中提取發(fā)送給本地設備的數(shù)據，將這些數(shù)據送到數(shù)據處理單元處理后，用于刷新本地狀 態(tài)；同時，提取報文中的時鐘同步數(shù)據，計算并調整本地時鐘。
2)如圖6中所示的另一種通信調度的示意圖 圖6中，11、12、13、14所標識的周期分別為2(次)級微網段a、2級微網段b、2級 微網段c、2級微網段d中的次級主通信設備向一級主通信設備發(fā)送數(shù)據的時間，20所標識 的周期為一級主通信設備發(fā)送數(shù)據的時間，21、22、23、24所標識的周期分別為一級主通信 設備向2級微網段a、2級微網段b、2級微網段c、2級微網段d中的次級主通信設備發(fā)送數(shù) 據的時間。其中，一級微網段與次級微網段通信調度相互協(xié)調，即各次微網段通信周期起始 時刻均等于次級主通信設備在一級微網段中接收主通信設備發(fā)送的報文結束時刻，對于圖 4所示的包含2級微網段的系統(tǒng)，其通信調度過程如下 次級微網段內，各次級從通信設備采集設備數(shù)據，將這些數(shù)據組織成報文，并將這 些報文緩存，直到周期報文發(fā)送時刻到來時再將這些報文依次發(fā)送； 次級微網段內，次級主通信設備接收各次級從通信設備發(fā)送的報文，根據預先設 定的規(guī)則，從這些報文的數(shù)據區(qū)中提取需要發(fā)送給1級微網段的數(shù)據，將提取出來的數(shù)據 組合，重新成幀后緩存； —級微網段內，待數(shù)據發(fā)送時刻到來時，次級主通信設備將緩存的報文向一級微
網段內發(fā)送，各次級主通信設備按照調度序依次向一級微網段發(fā)送報文； —級微網段內，一級主通信設備接收各次級主通信設備發(fā)送的周期報文，從中提
取需要的數(shù)據，并將這些數(shù)據送入控制運算單元進行處理，并將處理結果組織成報文并將
這些報文緩存，直到周期報文發(fā)送時刻到來時再發(fā)送，該報文中包含實時數(shù)據、非實時數(shù)據
及用于發(fā)布一級主通信設備時鐘的同步數(shù)據； —級微網段內，次級主通信設備接收一級主通信設備發(fā)送的報文，從中提取需要 發(fā)送到次級微網段的數(shù)據，將提取出來的數(shù)據重新成幀并緩存，待次級微網段中數(shù)據發(fā)送 時刻到來時，向次級微網段中發(fā)送；同時，提取報文中的時鐘同步數(shù)據，計算并調整本地時 鐘，由于次級微網段通信周期起始時刻均等于次級主通信設備在一級微網段中接收主站設 備發(fā)送的報文結束時刻，所以次級主通信設備在一級微網段內接收一級主通信設備的數(shù)據 后，可立刻向次級微網段內發(fā)送，同樣，該報文中包含實時數(shù)據、非實時數(shù)據及用于發(fā)布2 級主通信設備時鐘的同步數(shù)據； 次級微網段內，各次級從通信設備接收次主通信設備發(fā)送的報文，根據配置從中 提取發(fā)送給本地設備的數(shù)據，將這些數(shù)據送到數(shù)據處理單元處理后，用于刷新本地狀態(tài)；同 時，提取報文中的時鐘同步數(shù)據，計算并調整本地時鐘。 通過上述的流程描述可知，當次級主通信設備接收完成下級微網段發(fā)送報文的時 刻與向上級微網段發(fā)送報文的起始時刻相等時，本系統(tǒng)的上傳數(shù)據遞交時間最優(yōu)；當次級 主通信設備接收完成上級微網段發(fā)送報文的時刻與向下級微網段發(fā)送報文的起始時刻相 等時，本系統(tǒng)的下發(fā)數(shù)據遞交時間最優(yōu)。 上述實施例中，各個次級主通信設備可以將微網段內各個次級從通信設備以獨立 報文發(fā)送的多組數(shù)據進行組合，合成一幀(當數(shù)據長度較長時可合并為多幀)，將下級微網 段的數(shù)據組映射為上級微網段的一幀(或多幀)報文；各個次級主通信設備也可以從微網
12段內以獨立報文發(fā)送的數(shù)據中提取連續(xù)或分散的部分數(shù)據，重新進行組合，合成一幀(當 數(shù)據長度較長時和并為多幀)，將上級微網段的部分數(shù)據映射為下級微網段的一幀(或多 幀)報文。 為使本領域技術人員更加清楚的理解本發(fā)明實施例，下面再以PLC系統(tǒng)為例，介 紹本發(fā)明的優(yōu)選實施例。 如圖7所示，為應用本發(fā)明實施例的PLC控制系統(tǒng)網絡的結構示意圖，該系統(tǒng)中包 含1個主控制器(即為一級主通信設備)，10000個I/O模塊(即為次級從通信設備)，其中 每個1/0模塊包含16路IO輸入或輸出信號。從網段結構的劃分上看，該系統(tǒng)包含兩級微 網段結構，其中， 一個主控制器與40個網絡耦合模塊構成一級微網段(即主網段)， 一個網 絡耦合模塊與250個I/O模塊構成一個次級微網段，系統(tǒng)中共包含40個次級微網段。在該 控制系統(tǒng)中，每個1/0模塊通過對應的網絡耦合模塊周期向主控制器性返回狀態(tài)，主控制 器通過對應的網絡耦合模塊周期下發(fā)命令，控制各1/0模塊刷新狀態(tài)。在一級微網段內，各 網絡耦合模塊與主控制器模塊采用同步分時調度方法進行通信。 一級微網段與次級微網段 通信調度相互協(xié)調，即對于網絡耦合模塊來說，該網絡耦合模塊在次級微網段的通信周期 起始時刻等于網絡耦合模塊在一級微網段中的數(shù)據發(fā)送時刻。其通信調度過程具體描述如 下 對各次級微網段內各I/0模塊進行通信組態(tài)，包括通信調度組態(tài)及通信關系組 態(tài)。其中通信調度組態(tài)包括設定一級微網段的通信周期，一級微網段內各網絡耦合模塊的 數(shù)據發(fā)送時刻及占用時長，以及設置次級微網段的通信周期，次級微網段的通信周期開始 時刻，次級微網段內各1/0模塊的數(shù)據發(fā)送時刻及占用時長；通信關系組態(tài)包括發(fā)送數(shù)據 的格式、目的地址以及從接收報文中提取數(shù)據的起始位置，數(shù)據長度等。
通信調度開啟后，次級微網投內的各I/0模塊采集輸入輸出狀態(tài)，將相應的數(shù)據 組織成報文，并將這些報文緩存，直到周期報文發(fā)送時刻到來時將這些報文依次發(fā)送；
次級微網段內，網絡耦合模塊接收各1/0模塊發(fā)送的報文，根據預先設定的數(shù)據 提取規(guī)則，從這些報文的數(shù)據區(qū)中提取需要發(fā)送給一級微網段的數(shù)據，將提取出來的數(shù)據 進行組合，重新成幀后進行緩存； —級微網段內，當數(shù)據發(fā)送時刻到來時，網絡耦合模塊將緩存的報文向一級微網
段內發(fā)送，各網絡耦合模塊按照調度序依次向一級微網段發(fā)送報文；當一個網絡耦合模塊
向一級微網段內發(fā)送報文的同時(或之后)，此時在次級微網段中，該網絡耦合模塊的報文
發(fā)送時刻剛好到達，因此網絡耦合模塊向次級微網段發(fā)送來自主控制器的緩存報文，該報
文中包含實時數(shù)據、非實時數(shù)據及用于發(fā)布網絡耦合模塊時鐘的同步數(shù)據； —級微網段內，主控制器接收各網絡耦合模塊發(fā)送的周期報文，從中提取需要的
數(shù)據，并將這些數(shù)據送入控制運算單元進行處理，并將處理結果組織成報文后進行緩存，直
到周期報文發(fā)送時刻到來時再發(fā)送，發(fā)送的報文中包含實時數(shù)據、非實時數(shù)據及用于發(fā)布
主控制器時鐘的同步數(shù)據； —級微網段內，網絡耦合模塊接收主控制器發(fā)送的報文，從中提取需要發(fā)送到次 級微網段的數(shù)據，將提取出來的數(shù)據重新成幀并緩存，同時提取報文中的時鐘同步數(shù)據，計 算并調整本地時鐘。待次級微網段中數(shù)據發(fā)送時刻到來時，向次級微網段中發(fā)送報文，該報 文中包含實時數(shù)據、非實時數(shù)據及用于發(fā)布網絡耦合模塊時鐘的同步數(shù)據；
次級微網段內，各i/o模塊接收網絡耦合模塊發(fā)送的報文，根據預先配置的規(guī)則
從中提取發(fā)送給本地設備的數(shù)據，將這些數(shù)據發(fā)送到數(shù)據處理單元處理后，用于刷新1/0 模塊的狀態(tài)；同時提取報文中的時鐘同步數(shù)據，計算并調整本地時鐘。 通過以上的實施方式的描述可知，本申請實施例中將網絡預先劃分為一個主網段
和若干次級微網段，主網段包含一級主通信設備和若干次級主通信設備，每個所述次級微
網段包含一個次級主通信設備和若干次級從通信設備。在包含通信設備眾多的大型控制系
統(tǒng)中，由于將網絡劃分為了兩級微網段，因此一級主通信設備和眾多次級從通信設備之間
可以通過相應的次級主通信設備進行通信調度，由此作為主控設備的一級主通信設備不再
直接調度所有的通信設備，而是通過若干次級主通信設備分別對相應的次級從通信設備進
行調度，由此提高了網絡通信調度的實時性能；并且，由于每個次級主通信設備將屬于同一
次級微網段內的次級從通信設備發(fā)送的數(shù)據進行統(tǒng)一組合，因此當每個次級從通信設備發(fā)
送的數(shù)據較短時，可以組合成網絡最小報文長度后發(fā)送，由此節(jié)約了系統(tǒng)帶寬資源。 本領域的技術人員可以清楚地了解到本發(fā)明實施例中的技術可借助軟件加必需
的通用硬件平臺的方式來實現(xiàn)?；谶@樣的理解，本發(fā)明實施例中的技術方案本質上或者
說對現(xiàn)有技術做出貢獻的部分可以以軟件產品的形式體現(xiàn)出來，該計算機軟件產品可以存
儲在存儲介質中，如ROM/RAM、磁碟、光盤等，包括若干指令用以使得一臺計算機設備(可以
是個人計算機，服務器，或者網絡設備等)執(zhí)行本發(fā)明各個實施例或者實施例的某些部分
所述的方法。 本說明書中的各個實施例均采用遞進的方式描述，各個實施例之間相同相似的部 分互相參見即可，每個實施例重點說明的都是與其他實施例的不同之處。尤其，對于系統(tǒng)實 施例而言，由于其基本相似于方法實施例，所以描述的比較簡單，相關之處參見方法實施例 的部分說明即可。 以上所述的本發(fā)明實施方式，并不構成對本發(fā)明保護范圍的限定。任何在本發(fā)明 的精神和原則之內所作的修改、等同替換和改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內。
權利要求
一種網絡通信調度方法，其特征在于，所述網絡預先劃分為一個主網段和若干次級微網段，所述主網段包含一級主通信設備和次級主通信設備，每個所述次級微網段包含次級主通信設備和次級從通信設備，所述方法包括每個次級微網段內的各次級從通信設備采集設備數(shù)據，并按照預設周期將所述設備數(shù)據發(fā)送至所述次級微網段內的次級主通信設備；所述次級主通信設備從所述數(shù)據中提取需要的數(shù)據并緩存所述需要的數(shù)據；每個次級微網段內的次級主通信設備按照預先設置的調度順序依次向所述一級主通信設備發(fā)送所緩存的所述需要的數(shù)據。
2. 根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述按照預設周期將所述設備數(shù)據發(fā)送 至所述次級微網段內的次級主通信設備包括將采集到的所述設備數(shù)據組合成報文并緩存所述報文；當預設周期到達時，將所述緩存的報文依次發(fā)送至所述次級微網段內的次級主通信設備。
3. 根據權利要求l所述的方法，其特征在于，還包括當所述次級主通信設備向所述一級主通信設備發(fā)送所述需要的數(shù)據的同時，所述次級 主通信設備向其所在的次級微網段內的次級從通信設備發(fā)送來自所述一級主通信設備的 數(shù)據。
4. 根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述主網段和若干次級微網段為同種類 型和同種通信速率的網絡，或者為不同類型和不同通信速率的網絡；所述網絡包括以太網、CAN總線、RS485網絡、LVDS網絡。
5. 根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述主網段和若干次級微網段在物理結 構上按照級聯(lián)拓撲方式分級；或者，所述主網段和若干次級微網段在物理結構上同級連接，并按照邏輯劃分為多級。
6. 根據權利要求l所述的方法，其特征在于，還包括在所述主網段內，所述一級主通信設備和次級主通信設備之間進行時鐘同步； 在所述次級微網段內，所述次級從通信設備與所述次級主通信設備之間進行時鐘同止 少；所述按照預設周期將所述設備數(shù)據發(fā)送至所述次級微網段內的次級主通信設備具體 為按照所述時鐘同步指定的時間次序將所述設備數(shù)據依次發(fā)送至所述次級微網段內的次 級主通信設備。
7. 根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述按照預設周期將所述設備數(shù)據發(fā)送 至所述次級微網段內的次級主通信設備具體為按照主從輪詢方式，當接收到所述次級主 通信設備按照預先設置的時間次序發(fā)送的請求報文后，將所述設備數(shù)據發(fā)送至所述次級微 網段內的次級主通信設備。
8. 根據權利要求1所述的方法，其特征在于，還包括所述主網段和所述若干次級微網段之間通過所述一級主通信設備和次級主通信設備 進行網段之間的時鐘同步；所述每個次級微網段內的次級主通信設備按照預先設置的調度順序依次向所述一級 主通信設備發(fā)送所緩存的所述需要的數(shù)據具體為所述每個次級微網段內的次級主通信設備按照所述時鐘同步指定的時間次序依次向所述一級主通信設備發(fā)送所述緩存的所述需 要的數(shù)據。
9. 一種網絡通信調度方法，其特征在于，所述網絡預先劃分為一個主網段和若干次級 微網段，所述主網段包含一級主通信設備和次級主通信設備，每個所述次級微網段包含次 級主通信設備和次級從通信設備，所述方法包括主網段內的一級主通信設備接收到各次級微網段內的次級主通信設備發(fā)送的報文后，根據所述報文生成控制數(shù)據；一級主通信設備按照預設周期將所述控制數(shù)據發(fā)送至對應的次級主通信設備； 所述次級主通信設備從所述控制數(shù)據中提取需要的數(shù)據，并將所述需要的數(shù)據按照預設的調度順序向所述次級主通信設備所在的次級微網段內的次級從通信設備發(fā)送。
10. 根據權利要求9所述的方法，其特征在于，所述次級主通信設備將需要的數(shù)據按照 預設的調度順序向次級主通信設備所在的次級微網段內的次級從通信設備發(fā)送包括每個次級微網段內的次級主通信設備將所述需要的數(shù)據同時向所述次級微網段內的 次級從通信設備發(fā)送；或者，每個次級微網段內的次級主通信設備按照先后順序依次將所述需要的數(shù)據向所述次 級微網段內的次級從通信設備發(fā)送。
11. 根據權利要求9所述的方法，其特征在于，還包括當所述次級主通信設備將所述需要的數(shù)據按照預設的調度順序向所述次級主通信設 備所在的次級微網段內的次級從通信設備發(fā)送的同時，所述次級主通信設備向所述一級主 通信設備發(fā)送所述需要的數(shù)據。
12. 根據權利要求9所述的方法，其特征在于，所述主網段和若干次級微網段為同種類 型和同種通信速率的網絡，或者為不同類型和不同通信速率的網絡；所述網絡包括以太網、CAN總線、RS485網絡、LVDS網絡。
13. 根據權利要求9所述的方法，其特征在于，所述主網段和若干次級微網段在物理結 構上按照級聯(lián)拓撲方式分級；或者，所述主網段和若干次級微網段在物理結構上同級連接，并按照邏輯劃分為多級。
14. 根據權利要求9所述的方法，其特征在于，還包括所述主網段和所述若干次級微網段之間通過所述一級主通信設備和次級主通信設備 進行網段之間的時鐘同步；所述一級主通信設備按照預設周期將所述控制數(shù)據發(fā)送至對應的次級主通信設備具 體為所述一級主通信設備按照所述時鐘同步指定的時間次序將所述控制數(shù)據依次發(fā)送至 對應的次級主通信設備。
15. 根據權利要求9所述的方法，其特征在于，還包括在所述主網段內，所述一級主通 信設備和次級主通信設備之間進行時鐘同步；在所述次級微網段內，所述次級從通信設備與所述次級主通信設備之間進行時鐘同止 少；所述將需要的數(shù)據按照預設的調度順序向所述次級主通信設備所在的次級微網段內 的次級從通信設備發(fā)送具體為將所述需要的數(shù)據按照所述次級微網段內的時鐘同步指定 的時間次序依次向所述次級微網段內的次級從通信設備發(fā)送。
16. —種網絡通信調度系統(tǒng)，其特征在于，所述網絡預先劃分為一個主網段和若干次級 微網段，所述主網段包含一級主通信設備和次級主通信設備，每個所述次級微網段包含次 級主通信設備和次級從通信設備，所述每個次級微網段內的各次級從通信設備，用于采集設備數(shù)據，并按照預設周期將 所述設備數(shù)據發(fā)送至所述次級微網段內的次級主通信設備；所述每個次級微網段內的各次級主通信設備，用于從所述數(shù)據中提取需要的數(shù)據并緩 存所述需要的數(shù)據，并按照預先設置的調度順序依次向所述一級主通信設備發(fā)送所緩存的 所述需要的數(shù)據。
17. 根據權利要求16所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述每個次級微網段內的各次級主通 信設備，還用于當所述次級主通信設備向所述一級主通信設備發(fā)送所述需要的數(shù)據的同 時，向其所在的次級微網段內的次級從通信設備發(fā)送來自所述一級主通信設備的數(shù)據。
18. —種網絡通信調度系統(tǒng)，其特征在于，所述網絡預先劃分為一個主網段和若干次級 微網段，所述主網段包含一級主通信設備和次級主通信設備，每個所述次級微網段包含次 級主通信設備和次級從通信設備，所述主網段內的一級主通信設備，用于接收到各次級微網段內的次級主通信設備發(fā)送 的報文后，根據所述報文生成控制數(shù)據，并按照預設周期將所述控制數(shù)據發(fā)送至對應的次 級主通信設備；所述主網段內的次級主通信設備，用于從所述控制數(shù)據中提取需要的數(shù)據，并將所述 需要的數(shù)據按照預設的調度順序向所述次級主通信設備所在的次級微網段內的次級從通 信設備發(fā)送。
19. 根據權利要求18所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述主網段內的次級主通信設備，還用 于當所述次級主通信設備將所述需要的數(shù)據按照預設的調度順序向所述次級主通信設備 所在的次級微網段內的次級從通信設備發(fā)送的同時，向所述一級主通信設備發(fā)送所述需要 的數(shù)據。
全文摘要
本發(fā)明實施例公開了一種網絡通信調度方法及系統(tǒng)，所述網絡預先劃分為一個主網段和若干次級微網段，所述主網段包含一級主通信設備和次級主通信設備，每個所述次級微網段包含次級主通信設備和次級從通信設備，所述方法包括每個次級微網段內的各次級從通信設備采集設備數(shù)據，并按照預設周期將所述設備數(shù)據發(fā)送至所述次級微網段內的次級主通信設備；所述次級主通信設備從所述數(shù)據中提取需要的數(shù)據并緩存所述需要的數(shù)據；每個次級微網段內的次級主通信設備按照預先設置的調度順序依次向所述一級主通信設備發(fā)送所緩存的所述需要的數(shù)據。本發(fā)明實施例提高了網絡通信調度的實時性能。
文檔編號H04L12/56GK101719876SQ20091026067
公開日2010年6月2日 申請日期2009年12月18日 優(yōu)先權日2009年12月18日
發(fā)明者馮冬芹, 王強, 褚健, 金建祥 申請人:中控科技集團有限公司;浙江大學