在分布式控制系统中将多个从动单元与主控制单元连接的制作方法

本发明涉及一种在分布式控制系统中将多个从动单元与主控制单元连接的方法，以及分布式控制系统。

背景技术：

分布式工业控制系统中的从动单元与主控制单元连接为链，这样它们可被集中控制。每个从动单元具有第一通信端口，通过该第一通信端口，命令被接收、处理及交换到第二通信端口，以与链中的其它从动单元通信。从动单元中的通信端口为双向的，且被配置为使得第二通信端口的输入端可通信地连接到第一通信端口的输出端。这使得向链的下游生成的信息可以以相反的方向被发送到链的上游。而且向链的下游正向发送的命令可被传送回来，用于该从动单元以相反的方向将数据输出转发到主控制单元。为此目的，没有进一步连接到另一从动单元的链中的最后一个从动单元具有关闭的第二通信端口，其将该命令回送到第一通信端口，通过该第一通信端口该命令进入从动单元。

根据目前的工艺水平，在具有从动单元链的分布式控制系统中转发命令存在一问题，即当在从动单元链中出现通信中断时，以致该链断为两个区段，只有在中断前的第一个区段接收到命令，而在断开或中断后的第二区段不再接收到命令。这导致该控制系统整体上的潜在故障，因为从动单元链的各部分协同是重要的。

以目前的工艺水平，已达到的是，从动单元链的最后一个单元可被连接到主控制单元的第二端口，而不是将最后一个从动单元的最后一个通信端口关闭。命令不再需要通过链以反向回送，而是由主控制单元的第二通信端口接收。这样在从动单元链中建立了冗余路径。

当在从动单元链中出现中断时，在中断处两侧的从动单元关闭其边缘端口，这样形成两个子链，其中一个子链在该子链向下转发再回传命令，通过之前的路径接收其命令，而第二个子链先以相反的路径从主控制单元的第二通信端口接收命令，再以正向路径回传命令到第二通信端口，从而以相反的方向使用该冗余路径。

该方法的缺点是主控制单元需使用两个通信端口，以在一单独的从动单元链中建立该冗余路径，即，在通信中断后每个子链使用一个通信端口，这样通信端口可能会不够用。

技术实现要素：

如上所述的缺陷根据本发明的第一个方案，通过一种在分布式控制系统连接多个第一从动单元的方法被克服。所述系统包括主控制单元、多个第一从动单元，其中每个第一从动单元具有第一通信端口及第二通信端口。每个通信端口具有输入端及输出端。每个第一从动单元将该第一通信端口的输入端可内部通信地连接到该第二通信端口的输出端，并该第二通信端口的输入端可内部通信地连接到该第一通信端口的输出端。该系统进一步包括第二从动单元，其包括第一通信端口、第二通信端口及第三通信端口，其中每个通信端口具有输入端及输出端。在该第二从动单元中，该第一通信端口的输入端被可内部通信地连接到该第二通信端口的输出端，该第二通信端口的输入端被可内部通信地连接到该第三通信端口的输出端，而该第三通信端口的输入端被可内部通信地连接到该第一通信端口的输出端。

所述方法进一步包括由多个第一从动单元形成第一从动单元链，将主控制单元可通信地连接到第二从动单元的第一通信端口，将所述第一从动单元链的前端从动单元的第一通信端口可通信地连接到第二从动单元的第二通信端口。所述方法进一步包括将所述链的后端从动单元的第二通信端口可通信地连接到第二从动单元的第三通信端口。

通过上述方法，实现了沿所述第一从动单元链的反向通信方向建立冗余路径，这样当在所述链中出现断开时，即，将第一从动单元链断开为两个第一从动单元子链，承载命令的通信帧将从主控制单元更换路径到第二从动单元，再到第一子链，正向通过第一子链，再经由在第一子链中的冗余路径回到第二从动单元，接着首先经由冗余路径从第二从动单元到第一从动单元的第二子链，再穿过剩余的从动单元回到第二从动单元，最后回到主控制单元。

还有一个好处是在从动单元中处理命令帧的顺序与发生断开前是相同的。这样系统的连续操作得以保证，这尤其有利于对关键处理或机器的控制，而不需要使主控制单元重新规划路径或重新配置，也不需要从动单元重新规划路径或重新配置。如上将从动单元链连接到第二从动单元足矣。

本发明的一实施例包括将第一从动单元链的后端第一从动单元从第二从动单元断开。对于在第一从动单元链中的每个从动单元，通过第二从动单元的第二通信端口测量第一传播延迟。将第一传播延迟存储在数据存储器中。

在第一从动单元链中出现断开后，根据现有技术，可测量到任何第一从动单元的传播延迟，据此可计算时钟偏差及加载时钟偏差到各个第一从动单元。然而这是一个耗费时间的任务。根据本发明的实施例，在第一从动单元链的断开出现之前测量及存储传播延迟，允许在第一从动单元链断开后快速计算及加载时钟偏差。这样断开后的从动单元的分布式时钟操作可更快速地恢复。

在另一实施例中，其中将第一从动单元链的后端第一从动单元从第二从动单元断开包括关闭第一从动单元链的后端第一从动单元的第二通信端口，关闭第二从动单元的第三通信端口，允许主控制单元或任何其他设备通过发送命令到所涉及的第一及第二从动单元的尾端以自动执行所需的第一从动单元链的断开。断开第一从动单元链不需要人工干预。

另一实施例进一步包括将第一从动单元链的前端第一从动单元从第二从动单元断开，对于第一从动单元链中的每个从动单元，通过第二从动单元的第三通信端口测量第二传播延迟，将用于第一从动单元链的每个第一从动单元的第二传播延迟存储在数据存储器中。

因此，这允许首先通过冗余路径测量传播延迟，因此可考虑反向的冗余路径，为首先经由冗余路径接收通信帧的第二子链提供正确的根据测量的传播延迟计算得来的时钟偏差。

在另一实施例中，其中将第一从动单元链的前端第一从动单元从第二从动单元断开包括关闭第一从动单元链的前端第一从动单元的第一通信端口，关闭第二从动单元的第二通信端口，允许主控制单元或任何其他设备通过发送命令到所涉及的第一及第二从动单元的尾端以自动执行需要的第一从动单元链的断开。断开第一从动单元链不需要人工干预。

又一实施例包括在第一从动单元链中检测其中一个第一从动单元的断开，基于检测到的其中一个第一从动单元的断开确定第一从动单元链中断开的位置，基于确定的位置及存储的第一及第二传播延迟对于第一从动单元链的每个第一从动单元计算时时钟偏差，及在第一从动单元链的每个从动单元中分别加载所计算的时时钟偏差。

以上描述的缺陷根据本发明的第二方案通过一种分布式控制系统也可被克服，所述系统包括主控制单元、多个第一从动单元，其中每个第一从动单元具有第一通信端口及第二通信端口。每个通信端口具有输入端及输出端，每个第一从动单元将该第一通信端口的输入端可内部通信地连接到该第二通信端口的输出端，而该第二通信端口的输入端可内部通信地连接到该第一通信端口的输出端。所述多个第一从动单元被可通信地连接到第一从动单元链。

所述系统进一步包括第二从动单元，第二从动单元包括第一通信端口，第二通信端口及第三通信端口，其中每个通信端口具有输入端及输出端。该第一通信端口的输入端被可内部通信地连接到该第二通信端口的输出端，该第二通信端口的输入端被可内部通信地连接到该第三通信端口的输出端，而该第三通信端口的输入端被可内部通信地连接到该第一通信端口的输出端。主控制单元被可通信地连接到第二从动单元的第一通信端口。所述第一从动单元链的前端从动单元的第一通信端口被可通信地连接到第二从动单元的第二通信端口。所述系统进一步包括所述第一从动单元链的后端第一从动单元的第二通信端口被可通信地连接到第二从动单元的第三通信端口。

所述系统提供与上述方法相同的效果及优点。

在所述系统的一实施例中，主控制单元设置为用于通过第二从动单元的第二通信端口测量第一从动单元链中的每个从动单元的第一传播延迟。为此目的，第一从动单元在后端第一从动单元处与第二从动单元断开。主控制单元进一步设置为用于将第一传播延迟存储在数据存储器中。该断开可手动执行。

在所述系统的再一实施例中，主控制单元进一步设置为用于关闭第一从动单元链的后端第一从动单元的第二通信端口，及关闭第二从动单元的第三通信端口。此方式不需要人工干预。

在所述系统的再一实施例中，主控制单元进一步设置为用于通过第二从动单元的第三通信端口，测量第一从动单元链中的每个从动单元的第二传播延迟，其中第一从动单元链的前端第一从动单元从第二从动单元的第二通信端口断开。主控制单元进一步被设置为用于将第一从动单元链的每个第一从动单元的第二传播延迟存储在数据存储器中。可手动执行第一从动单元链的断开。

在所述系统的又一实施例中，主控制单元进一步被设置为用于关闭第一从动单元链的前端第一从动单元的第一通信端口；关闭第二从动单元的第二通信端口。此方式不需要人工干预。

在所述系统的实施例中，每个第一从动单元进一步被设置为用于检测第一从动单元链中的断开。主控制单元进一步被设置为用于基于检测到的其中一个第一从动单元的断开确定第一从动单元链中断开的位置。主控制单元进一步被设置为用于根据确定的断开位置及存储的第一及第二传播延迟对于第一从动单元链的每个第一从动单元计算时时钟偏差，以及在第一从动单元链中的每个从动单元中分别加载所述时时钟偏差。

也可根据本发明的第三方案在一主控制单元实现目的，该主控制单元包括处理单元、用于连接到至少一个从动单元的至少一个通信端口。处理单元被可通信地连接到所述至少一个通信端口及连接到数据存储器。该处理单元被设置为用于执行所述方法的步骤，并依照以上所述的系统的实施例进行布置。在一实施例，数据存储器合并于主控制单元中。

附图说明

现将结合附图对本发明进行更详细的解释，其中：

图1a示出根据现有技术的控制系统的框图；

图1b示出根据现有技术的分布式控制系统的框图；

图1c示出根据现有技术的具有冗余路径的分布式控制系统的另一框图；

图1d示出根据现有技术在断开之后的分布式控制系统的框图；

图2a示出根据本发明的分布式控制系统的框图；

图2b示出根据本发明在断开之后的分布式控制系统的框图；

图3a示出根据本发明的实施例的流程图；

图3b示出根据本发明的另一个实施例的流程图。

图4示出根据本发明的主控制单元的框图。

具体实施方式

图1a显示了根据现有技术的工业控制系统，其包括与从动控制单元或从动单元102可通信地连接103,104""的主控制单元101。该主控制单元101使用通信端口106以与从动单元102通信。该主控制单元101发出命令到一个或多个从动单元102，该从动单元102处理这些命令并执行控制动作，例如模拟或数字输入或输出到应用，例如石油钻塔上的驱动系统，化工厂里的数值控制，等等。

主控制单元101通常被编程以执行使用状态机控制的联动控制功能及调节功能。可将主控制单元101连接到另一信息处理系统，用以在一个更高的聚合等级上实现命令及交换信息。主控制单元101与从动单元102之间的通信的产生采用了工业自动化通信协议，例如控制器局域网(Controller Area Network(CAN)^TM)、以太网(EtherNet/IP^TM)、以太网控制自动化技术(EtherCAT^TM)、工业以太网(Profinet IO^TM)、现场总线(Profibus^TM)等等。更具体地，在EtherCAT^TM的方案中，工业控制系统的各种组件之间的通信采用以太网现场总线协议(Ethernet^TMFieldbus Protocol)来执行。该协议允许在连接至主控制器的从动单元中对从主控制器发出的控制命令具有快速响应时间。在EtherCAT^TM中，数据以通信帧被传输，该通信帧包括以太网数据头(Ethernet header)、数据、校验和以及将各个帧彼此隔开的数据包收发间隔。EtherCAT^TM现场总线的细节被描述在[1]中。更具体的，在[1]的第7页描述了通信帧被用于在主控制器与从动单元相互连接的网络中进行通信。

EtherCAT^TM现场总线中的通信为双向的。用于主控制单元与从动单元之间或从多个从动单元之间的通信的通信端口总是具有输入端及输出端，其可被分别连接到另一单元的输出端及输入端。

从动单元102具有多个循环的互相连接的双向通信端口。工业从动单元，例如EtherCAT^TM从动单元，通常具有两个这样的通信端口。特定EtherCAT^TM从动单元具有最多四个通信端口。

通信端口110-113可有两个状态，打开或关闭。在打开状态，打开状态的通信端口可在其输入端接收外部通信帧并在内部(即，在从动单元内)转发这些帧到下一个通信端口，如果该下一个通信端口处在打开状态，则该通信帧被转发到通信端口的输出端。处在关闭状态的通信端口从其前一通信端口到下一个通信端口内部地转发通信帧，而不使能其输出端或输入端。此外，每个通信端口被布置为使得当通信端口检测到其没有外部的连接时，即输入端及输出端断开，则其改变通信端口状态至关闭，并将来自上一个通信端口的任何通信帧转发到下一个通信端口。从动单元102还可在接收到用以改变通信端口状态的命令时改变通信端口状态。这样的命令优选地由被从动单元可通信地连接的主控制单元101产生。

在如图1a所示的例子中，从动单元102具有四个通信端口，其中通信端口110及111处在打开状态。这样允许命令通过通信线路103发送，在端口110的输入端接收以被转发到下一个通信端口111，该命令在此被输出。通信端口112及113处在关闭的状态。在通信端口111的输入端接收的通信帧被分别转发到通信端口112及113，并在通信端口110的输出端被输出。

同样如图1a所示，在两个通信端口110与111之间包括处理单元109。通过将通信端口110连接到主控制单元101，处理单元109可对在通信端口110的输入端从主控制单元101接收的命令进行操作。处理单元109被布置为控制从动单元的动作及状态。其中一个这样的动作可以是将从动单元102的通信端口110-113中的任何一个的状态从打开改到关闭，反之亦然。这允许主控制单元101通过为此目的发送命令至从动单元的处理单元，来控制从动单元102中的每个端口110-113的通信状态。而且，当检测到断开时，从动单元处理单元可发送指示通信端口状态改变的信号，及其身份。然后主控制单元101查询端口状态。

进一步地，处理单元109可在通信帧经过处理单元109期间，将待发送至主控制单元101的数据插入通信帧中。

图1b显示了根据现有技术的分布式控制系统的框图。主控制单元101被连接到多个从动单元102-102"'，该多个从动单元102-102"'被连接成链108。

通过可通信地将前端从动单元102的第二通信端口111连接103',104"'到多个从动单元的下一个第一从动单元102'的第一通信端口110'，以及重复可通信地连接103",103"',104",104'随后的从动单元102”直到连接上多个从动单元的后端从动单元102"'，由多个第一从动单元102,102',102",102"'构成第一从动单元链108。

在示出的例子中，从动单元链108中的每个从动单元102-102"'具有分别处于打开状态的两个通信端口110-110"',111-111"'，而剩余的通信端口处在关闭的状态，这导致在第一个打开的通信端口110-110"'被输入的通信帧要被转发到第二个打开的通信端口111-111"'，在此该通信帧被输出。同样地，在第二个打开的通信端口111-111"'被输入的通信帧被转发到第一个打开的通信端口110-110"'，在此该通信帧被输出。

实践中，从动单元链108不必是线性的。可出现主链108的从动单元的侧支，例如，链中的从动单元具有三个处于打开状态的端口，一个被连接到链的上游部分，另两个端口被分别连接到下游子链，如[1]的第10页所示。

图1b的链108中的后端从动单元102"'没有再连接到链108中其他从动单元。因此最后一个端口111"'被设为关闭的状态，这由内部连接105指示出。

这允许通信帧沿正向103-103"'通过从动单元链108发送，从而通过从动单元链108反向104-104"'回送到主控制单元101，然后可将包括由从动单元102-102"'输出的数据的通信帧转发到主控制单元101。

图1c显示了根据现有技术的具有冗余路径的分布式控制系统的另一框图。在图1c中，从动单元链108不仅利用连接103及104被前端从动单元102连接到主控制单元101的第一端口106，而且利用连接103″″及104将后端从动单元102″′连接到主控制单元101的第二端口106'。

从主控制单元101的第一端口106通过连接103发送到前端从动单元102的通信帧在从动单元链108向下转发，且通过连接103""在主控制单元101的第二端口106'被接收回。这些被接收的通信帧可在控制单元101被立即处理，或使用连接104经由第二通信端口106'被发送回，并经由连接104""回送到主控制单元101的第一端口106。其实，利用连接104-104""的路径即为冗余路径。

图1d示出根据现有技术在断开之后的分布式控制系统的框图。在示例中，在从动单元102'与102"之间断开。作为该断开的结果，从动单元102'及102"各自关闭端口111'及110"，其现处于关闭状态，如内部连接105及105'分别所示。这导致由从动单元102及102'形成第一子链114。从主控制单元101的第一通信端口106经由连接103发送的通信帧通过内部连接105及连接104″′和104""回传至第一通信端口106。当检测到端口111’和110”的状态改变时，这些端口发信号通知主控制单元101，主控制单元101由此检测到断开。

在检测到从动单元102'与102"之间的断开后，主控制单元101可将在第一端口106的输入端接收回的通信帧转发到第二通信端口106'的输出端。现通过连接104将通信帧发送至从动单元102"及102″′的第二子链115。该帧先被转发到内部关闭的端口110"，接着通过端口111"及端口110"'被转发到从动单元102"及102”'，在此该通信帧由各自的处理单元109处理。

这样主控制单元101能够补偿单元102'与102"之间的断开。应当清楚的是，从动单元102与102'之间的断开或从动单元102"与102″′之间的断开以相同的方式处理。即使是主控制单元101与从动单元102之间的断开，即，连接103及104""断开，通过经由连接104、104'、104"、104"'发送通信帧到从动单元102的由于该断开而关闭的第一通信端口110，也可被解决。随后正向发送该通信帧穿过从动单元链108并最终通过连接103""回传至主控制单元101的第二通信端口106'的输入端。

在最后一个从动单元102″′与主控制单元101之间的连接104及103""的断开导致最后一个从动单元102″′的第二通信端口111″′关闭。随后通信帧可经由主控制单元101的第一通信端口106采用连接103沿链102-102"'向下被发送，并接着经由最后一个从动单元102″′的关闭的端口111″′，通过连接104'、104"、104″′及104""回传至主控制单元101的第一通信端口106的输入端。所以在从动单元到主控制单元101的互联的任何错误都可以被补偿。

图2a显示了根据本发明的分布式控制系统的框图，其中第二从动单元201提供需要把从动单元链108连接到主控制单元101的两个端口，结果是，只要求单个通信端口106执行从主控制单元101到从动单元链108的从动单元102-102″′的通信。

从动单元201被置于主控制单元101与从动单元链108之间。从动单元201具有三个循环内部互联的通信端口210、211及212，其被设置在打开状态。每个通信端口210、211及212具有如上所述的输入端及输出端。结果，第一通信端口210的输入被可内部通信地连接到第二通信端口211的输出端，第二通信端口211的输入端被可内部通信地连接到第三通信端口212的输出端，而第三通信端口212的输入端被可内部通信地连接到第一通信端口210的输出端。

从动单元201与从动单元102-102″′类似。因此从动单元201可具有超过三个的通信端口。图2a示出了一种四端口的情况。在从动单元子链被连接到该通信端口时，这样的附加通信端口213可处在关闭的状态，或者处在打开的状态。在图2a的示例中，附加的第四通信端口213处在关闭的状态。

从主控制单元101的第一端口106经由连接203发送的命令被从从动单元201的通信端口210转发到第二通信端口211的输出端。这些通信帧通过从动单元链108被转发到连接103″″再到从动单元201的第三通信端口212的输入端。然后将该帧转发到第一通信端口210的输出端并回传至主控制单元101的第一通信端口。

通过如上所述将从动单元链108内部连接，从第三通信端口212的输出端经由连接104-104""到从动单元201的第二通信端口211的输出端建立一冗余路径。由于该冗余路径为其自身循环连接，在正常运行期间不会有通信帧被发送通过该路径。所有通信穿过主路径203,103-103"",204产生。

图2b显示了根据图2a的断开后的分布式控制系统的框图。例如从动单元102'与102”之间的断开导致输出端111'及输入端110”各自被关闭，这由内部互联105,105'指示出来。从主控制单元101的第一通信端口106经由连接203发送的通信帧经由连接103,103'被转发，并经由关闭的通信端口111'及经由连接104"',104""被回传至从动单元201，其使用了图2a中的部分冗余路径。

由于从动单元201的通信端口211及212的配置，在通信端口211的输入端接收到的通信帧被转发到第三通信端口212的输出端，并经由连接104发送至冗余路径的第二部分104,104'，再被循环地正向传输103"',103""到第三通信端口212的输入端再到第一通信端口210的输出端，从而回传至主控制单元101的第一通信端口的输入端。从图2b可得出推论，即使从动单元102,102',102"及102″′接收通信帧的顺序也与图2a相同。因此当从动单元链108中出现单个断开时，包括主控制单元101、从动单元201及从动单元链108的系统的安全运行得以维持。

在图2b的配置中，甚至前端从动单元102与从动单元201之间的断开，通过自动关闭端口211及首先经由路径104–104”'将通信帧转发至从动单元102的端口110(端口110也因该断开而关闭)而得以解决。然后通信帧沿路径103',103"(见图2a),103″′及103""经由从动单元201的端口212,213及210回到主控制单元101的第一端口106的输入端。同样的，该链的后部的连接104,103""处的断开导致从动单元201的第二通信端口212进入关闭状态。从动单元102”'的通信端口111”'也进入关闭的通信状态。现在从第一通信端口106经由连接203,103,103',103"(见图2a)发送的通信帧通过关闭的通信端口111”'经由连接104',104"(见图2a),104"',104""、关闭的通信端口212,213及连接204回传至主控制单元101的第一通信端口的输入端。

因当在各自的通信端口出现断开时，从动单元201及102-102'"的所有通信端口被配置为进入关闭状态，在主控制单元101不干预的前提下主控制单元101与从动单元102-102″′之间的通信得以维持。

在上述示例中，应当清楚的是，前端从动单元102应被连接到第二通信端口211，该第二通信端口211在第一通信端口210从主控制单元101接收通信帧后被打开，而从动单元链108的后端从动单元102″′将被连接到从动单元201的第三通信端口212。

在第一及第二通信端口210,211之间，可能会有其他通信端口，但必要的是，将通信帧从第一通信端口210的输入端转发到第二通信端口211的输出端，而来自第二通信端口的输入端的通信帧将被转发到第三通信端口212的输出端，且来自第三通信端口212的输入端的通信帧被转发到第一通信端口210的输出端。

图3a显示了根据本发明的实施例的流程图。分布式工业控制系统中的从动单元可利用系统时钟，即系统时间，用以使本地应用与参照时钟同步。为达到此目的，每个从动单元具有本地时钟，该本地时钟最初独立于参照时钟运行，且可与参照时钟同步，并可通过测量本地时钟与参照时钟之间的延迟且根据测量的传播延迟在相应的从动单元中施加时钟偏差(clock offset)来补偿本地时钟。

[2]的第9章第65-86页中说明了分布式时钟(DC)的使用。处理单元109-109'",209根据DC操作进行处理。DC操作的目的是所有从动单元具有本地时钟，并将该本地时钟与参照时钟同步。为此目的，对于DC操作，主控制单元101不得不测量用于被发送至从动单元102-102″′,201的命令的传播延迟，并发送校正值，即发送时钟偏差到每个从动单元时钟以补偿传播延迟。例如，测量到从动单元的传播延迟可通过以下方式执行：

1、主控制单元发送广播信(broadcast write)到端口；

2、当分别接收到帧的以太网前导码(Ethernet preamble)的第一个比特时，每个从动设备存储其本地时钟的时间；

3、主设备读出所有时间戳并计算关于拓扑的延迟时间。参照时钟与单个从动之间的延迟时间被写入从动的延迟寄存器。

参照图2b，为了保持从动单元102-102″′与主控制单元101的DC操作，在初始阶段由主控制单元101，经由从动单元201及从动单元链108中的从动单元102-102"'正向及反向地测量通信帧的传播延迟。

为正向地测量传播延迟，后端从动单元102″′从从动单元201的第三通信端口212处断开301。可通过将后端从动单元102″′从第二从动单元201的第三通信端口物理断开，或通过将从动单元102″′的输出端口111″′设置在关闭状态及将第三通信端口212设置在关闭状态，来执行该断开301。然后测量302在各个从动单元102-102″′中的传播延迟。该正向测量的结果被存储307于用于主控制单元101的数据存储器402中。从这些结果中，可沿正向计算DC操作所需要的时钟偏差。为恢复到系统的正常操作，将后端第一从动单元102″′重新连接303到从动单元201的第三端口212。

为了经由冗余路径沿反向测量传播延迟，将前端从动单元102从从动单元201的第二通信端口211断开。可通过将前端从动单元102从第二从动单元201的第二通信端口物理断开，或通过将从动单元102的输入端口110设置在关闭状态及将第二通信端口211设置在关闭状态，来执行断开304。现在可通过发送通信帧经由冗余路径104,104',104",104"'以测量传播延迟，通信帧在从动单元102的通信端口110经由路径103',103",103"',103""被回送至从动单元101的通信端口106的输入端。

该沿冗余路径的测量结果被存储307于主控制单元101中的数据存储器402。从这些结果中，可沿正向且经由冗余路径计算DC操作所需要的时钟偏差。为恢复到系统的正常操作，将前端第一从动单元102重新连接306到从动单元201的第二端口211。

图3b示出另一个实施例的流程图。在从动单元链108中两个从动单元之间的断开导致挨着该断开处的从动单元的通信端口关闭。端口状态的改变，连同其身份，被各个对应的从动单元通信传达回主控制单元101。由此检测308到该断开。通过识别从动单元及各自的发生状态改变的端口，通过主控制单元101确定309断开的位置。主控制单元101根据之前测量及存储的因断开产生的子链214,215中的各个从动单元的传播延迟来计算时钟偏差。在检测308所涉及的从动单元的断开及识别309该断开之后，主控制单元101根据该断开的位置计算310用于每个从动单元102-102″′的时钟偏差，即子链214,215的配置，及在子链214,215的从动单元中加载311各个时钟偏差。这允许在各个从动单元中的各个从动时钟的持续DC操作。

图4示出在上述方法及系统中使用的主控制单元的框图。该主控制单元101包括处理单元401，该处理单元401被布置为使用如上所述的从动单元201,102-102″′，用于数据获取、数据输出、控制及/或调整功能中的至少一个。主控制单元101具有通信端口106,106'的至少一个，用于利用通信帧从与通信端口106,106'连接的从动单元201,102-102″′发出及接收回命令。主控制单元101可进一步包括用于从位于更高聚合层级的控制系统组件交换数据及/或命令或指令的其他通信端口(图4未示出)。根据部署，该主控制单元101进一步具有数据存储器402，数据存储器402用于存储正向沿从动单元链108及经由从动单元链108的冗余路径测量的传播延迟。数据存储器402可被并入主控制单元101，如图4所示。或者，数据存储器402可以在系统200中是单独的模块，或者被并入另一个模块。可用可执行指令对主控制单元101编程以使处理单元401执行特定控制任务。

文献参考：

[1]EtherCAT introduction,EtherCAT Technology Group(ETG),http://www.ethercat.org/pdf/english/EtherCAT_Introduction_EN.pdf

[2]EtherCAT Slave Controller ESC Datasheet Section 1,version 2.1dated 2013-03-01,Beckhoff,

http://download.beckhoff.eom/download/Document/EtherCAT/Development_products/EtherCAT_ESC_Datasheet_Sec1_Technology_2i1.pdf