专利名称：基于epa网桥的现场控制器的实现方法
技术领域：
本发明涉及一种工业网络控制，特别涉及一种基于EPA网桥的现场控制 器的实现方法。
背景技术：
EPA分布式网络控制系统是基于高速以太网技术的新一代分布式网络控 制系统，该系统继承现在控制系统DCS、 PLC等成功应用技术的基础上，借 鉴先进现场总线技术和信息网络技术的发展成果，遵循"总体分散、局部集 中"的原则，将工业控制网络划分为两个层次，即过程监控层网络和工业现 场设备层网络。其中过程监控层是系统的主干网，用于连接工程师站、操作 员站、数据服务器等控制室设备。工业现场设备层网络可根据具体应用实际 划分为若干个控制区域。由于系统主干网中的EPA主设备的设备读写命令及 控制命令的发送时间具有不确定性的特点，当含有这些命令的报文到达EPA 控制区域时，会对该区域内的实时性产生影响。
发明内容
本发明是针对现有系统主干网中的EPA主设备的设备读写命令及控制命 令的发送时间不确定性，导致影响区域内的实时性的问题，提出了一种基于 EPA网桥的现场控制器的实现方法，通过对系统主干网发送给控制区域报文 的调度以及逻辑隔离的方法，大大减少了报文冲突的几率，从而有效地保证 了在EPA网络高实时性的要求。
本发明的技术方案为 一种基于EPA网桥的现场控制器的实现方法，在 EPA分布式控制网络中，方法包括以下步骤1) 基于EPA网桥的现场控制器经过初始化和基于IEEE1588协议实现精确时 间同步；
2) 然后根据组态，分时发送设备声明报文和控制功能块的控制报文等EPA 报文；
3) 当收到主干网的报文后，根据报文的目的地址，判断该报文是否转发和 隔离；
4) 需要隔离的在控制器中通过逻辑隔离式网桥的方法隔离；
5) 需要转发的，将其报文的数据解析出来打包成EPA报文，并根据组态的 方案设置优先级，安排到非周期报文链表中，判断当前时间相对于通信宏周 期的偏移，选择合适的时间发送到控制区域中。
本发明的有益效果在于本发明基于EPA网桥的现场控制器的实现方 法，保证控制区域内的所有需要调度的报文均为调度后的结果，从而有效减 少报文的碰撞几率，保证了 EPA网络的高实时性。
图1是本发明基于EPA网桥的现场控制器的实现方法中EPA分布式控制网络 结构示意图2是本发明基于EPA网桥的现场控制器的实现方法中通信宏周期示意图； 图3是本发明基于EPA网桥的现场控制器的实现方法中调度算法软件示意 图。
具体实施例方式
如图1所示的EPA分布式控制网络结构示意图，为了实现分布式控制， 将部分控制功能下放到基于EPA网桥的现场控制器中，实现常规控制算法和部分复杂控制算法，其通过EPA通信卡与该控制区域的其它EPA现场设备通 信，接收其它EPA现场设备的数据，并向上可向控制室设备传送过程测量数 据，向下可向其他EPA现场设备传送控制指令。每个控制区域内的各种变送 器、执行机构、工业以太网交换机(或集线器)等现场设备通过基于EPA网 桥的现场控制器与主干网连接。
在EPA分布式控制网络中，系统主干网中的EPA主设备发送给控制区域 内的EPA现场设备的数据读写、控制命令具有不确定性的特点，当含有这些 命令的报文到达基于EPA网桥的现场控制器时，控制器将其传换为EPA非周 期报文并加入到非周期列表中加以调度。按照这样的方法，保证控制区域内 的所有报文均为调度后的结果，从而有效减少报文的碰撞几率，保证了 EPA 网络的高实时性。
针对工业控制系统多采用预订者/发布者通信方式，广播或多播发布过 程测量与控制数据的特点，而以太网集线器/交换机不能控制由于广播或多 播方式发送报文而引起的广播风暴，并由此带来的网络资源被长期占用的问 题，在控制器中通过逻辑隔离式网桥的方法将目的地址为非控制区域内的地 址及广播和组播报文隔离，从而有效减少报文的碰撞几率，保证了 EPA网络 的高实时性。
实现方法在EPA分布式控制网络中，基于EPA网桥的现场控制器经过 初始化和基于IEEE1588协议实现精确时间同步后；然后根据组态，分时发 送设备声明报文和控制功能块的控制报文等EPA报文；当收到主干网的报文 后，根据报文的目的地址，判断该报文是否转发和隔离；需要隔离的在控制 器中通过逻辑隔离式网桥的方法隔离；需要转发的，将其报文的数据解析出来打包成EPA报文，并根据组态的方案设置优先级，安排到非周期报文链表 中，判断当前时间相对于通信宏周期的偏移，选择合适的时间发送到控制区 域中。
1. 报文的转发与隔离
普通的网桥原理是通过區C地址学习库进行报文转发的，由于主干网与 控制区域报文格式的不同，控制区域内采用的是EPA报文，而主干网的报文 格式为普通的以太网报文，本发明实现了通过MAC地址学习库进行数据的转 发和隔离。
2. 报文的调度
如图2、 3所示，主干网中EPA主设备发出的对现场设备的数据读写、 控制等命令报文是不确定的，到达控制区域将大大增加其内报文碰撞的机 率，为了保证EPA网络的高实时性，必须在现场控制器中对该类报文进行调 度。每个EPA现场设备在组态时被划分为一个个通信宏周期，在每个宏周期 内，EPA设备要完成周期报文和非周期报文的发送。基于EPA网桥的现场控 制器作为一种特殊的EPA现场设备，在周期报文发送时间内需要完成设备声 明、时间同步、控制区域内设备检测和报警等报文的发送。在非周期报文发 送时间内需要完成其控制功能块控制报文、主干网转发的报文的发送。对非 周期报文的发送通过非周期报文调度链表实现。
3. 控制功能
为了实现对控制区域的控制功能，实现了控制功能块模块，并釆用了 0PC接口，可面向通过的监控组态平台。实现了算术运算模块、逻辑运算模 块、混合运算模块、控制运算模块以及EPA AI功能块和EPA A0功能块等。
权利要求
1、一种基于EPA网桥的现场控制器的实现方法，在EPA分布式控制网络中，方法包括以下步骤1)基于EPA网桥的现场控制器经过初始化和基于IEEE1588协议实现精确时间同步；2)然后根据组态，分时发送设备声明报文和控制功能块的控制报文等EPA报文；3)当收到主干网的报文后，根据报文的目的地址，判断该报文是否转发和隔离；4)需要隔离的在控制器中通过逻辑隔离式网桥的方法隔离；5)需要转发的，将其报文的数据解析出来打包成EPA报文，并根据组态的方案设置优先级，安排到非周期报文链表中，判断当前时间相对于通信宏周期的偏移，选择合适的时间发送到控制区域中。
全文摘要
本发明涉及一种基于EPA网桥的现场控制器的实现方法，在EPA分布式控制网络中，系统主干网中的EPA主设备发送给控制区域内的EPA现场设备的数据读写、控制命令具有不确定性的特点，当含有这些命令的报文到达基于EPA网桥的现场控制器时，控制器将其传换为EPA非周期报文并加入到非周期列表中加以调度。按照这样的方法，保证控制区域内的所有报文均为调度后的结果，从而有效减少报文的碰撞几率，保证了EPA网络的高实时性。
文档编号H04L12/28GK101442532SQ20081020775
公开日2009年5月27日 申请日期2008年12月25日 优先权日2008年12月25日
发明者包伟华, 张庆军, 杨震斌, 陈小华 申请人:上海自动化仪表股份有限公司