总线的数据传输控制层(Applicat1n Bus Data Transmiss1nContrl,简称 ABDTC)；
[0073]5.面向整个总线的时序管理配置层(NICBUS Time Management Services,简称NTMS)ο
[0074]6.实时库(ARTDB)应用层。
[0075]其中，要实现多级结构扩展总线结构的发明设计内容，就必须将总线多功能应用层的具体功能实现过程分为以下三种情况，具体步骤内容将在实施方式中详细说明。
[0076]1.多功能应用层完成多级扩展结构在相同总线扩展链路传输控制。
[0077]2.多功能应用层完成多级扩展结构在异构总线扩展链路传输控制。
[0078]3.多功能应用层完成多级扩展结构的一般从站通信数据传输控制。
[0079]一.多级扩展结构的总线物理层说明。
[0080]根据图1所示，多级扩展结构的总线实现包括以下环节:
[0081]1.总线的主控制器作为系统主站，通过高速RS-485总线实现物理链路互联，总线的干线组成一级物理链路。
[0082]2.干线上所有从站，包括一般从站，同总线扩展母从站，异构总线扩展母从站一起构成了二级物理链路层。
[0083]3.所有扩展母从站的分支线，即不同类型扩展母从站的支线子站一起构成了三级物理链路。
[0084]4.在一级物理链路层，系统主站可以通过图2中的同步时序数据链路管理协议(FTCDL)实现对干线上的所有一般从站和各类扩展母从站动态链路管理能力，完成时间确定性的传输控制。
[0085]5.在二级链路物理层。DCS系统容量足够满足现场设备接入需求时，使用干线的一般从站就可以完成现场智能单元的数据传输功能。
[0086]6.在二级链路物理层。当DCS系统的时序访问周期不能改变，但需要扩大系统容量时，则使用干线的同总线扩展母从站完成扩大现场智能设备数据传输，同时保证整个系统运行的时序访问周期不会明显增加而影响系统运行。
[0087]同总线扩展母从站的是为解决采用485高速总线技术而产生的由于自身物理介质特点造成现场设备控制时间和数量收到限制的问题，其物理介质特点体现在下三个方面:系统数据传输速率需要5Mbits/s ;不支持长信息段(> 255字节);系统要求通信负载率〈30%。
[0088]负载率=每次传输的字节数/传输速度规定的字节数量；
[0089]传输速度规定的字节数量:即设备的通信速率，5M/2M/1M等；
[0090]从公式可以分析，假如让整个总线在5M的传输速度下，通信负载率不超过30%，就必须让每次传输的字节数量控制在200字节以内最合适。数据传输时要满足物理介质特点，则必须对每次打包的规模进行计算和判断，保证每次数据传输符合系统要求。但是，某些现场智能设备的数据信息数量在50字节，系统携带大量这种现场设备，将数据传输给总线主站时，报文字节远远超过了物理介质的限定，不能正常通信。为解决以上问题发明了采用面向相同总线的扩展母从站。
[0091]7.在二级链路物理层。当DCS系统时序访问周期不能改变，并且需要接入不同种类总线的现场智能设备时，使用干线的异构总线扩展母从站完成接入不同类型的现场总线智能设备的功能。
[0092]8.不同类型的总线中，扩展母从站作为系统的二级主站，扩展的支线子站作为二级主站从属关系，一起接入总线系统。通过图2中的同步时序数据链路管理协议(FTCDL)实现对支线上的所有子站的动态链路管理能力，完成时间确定性的传输控制。
[0093]二.总线通信链路协议说明。
[0094]根据图2所示，多级扩展结构的总线的通信协议包括以下环节:
[0095]1.总线的主干线和支线采用具有屏蔽双绞线的高速485技术，同时具有双通道冗余功能，保证DCS数据正常通信受外界干扰最小，总线的主干线和支线最大带宽为5Mbps。
[0096]2.在总线系统中，主站与各种类型的扩展母从站和一般从站、扩展母从站与支线子站，都采用同步时序链路管理协议(FTCDL)，用于实现主从关系的各个设备动态链路管理功能，动态链路管理功能可以完成对从站时间确定性数据传输控制，同时完成动态带电插拔现场设备的实时管理功能。
[0097]同步时序是指在整个控制系统的扫描周期中，对每个现场设备采用相同的时间间隔扫描的时序控制方法。同步时序链路管理协议(FTCDL)主要完成链路管理，通过读取所携带现场设备的逻辑地址和物理地址建立链路链表。链路管理在运行和计算过程中通过物理地址作为索引，为系统的主从关系数据传输和带电热插拔管理服务提供一种动态存储方式，同步时序链路管理协议(FTCDL)可以灵活的分配数据方便插入和删除数据。
[0098]同步时序链路管理协议(FTCDL)具体方式是:首先每个现场智能设备定义唯一的逻辑地址，通过点对点的询问方式发送逻辑地址，现场从站收到自己的逻辑地址，就回复自己的逻辑地址和物理地址。通过同步时序链路管理协议(F1DL)的链路算法，提取物理地址加入链路。在主站中建立主干线的一般从站、扩展母从站链路。在扩展母从站中建立支线子站链路。
[0099]3.在总线系统主站下，采用同总线扩展母从站时，用二级扩展数据链路管理协议(SEDL)完成同总线扩展母从站数据传输控制和数据处理。
[0100]数据链路管理协议(SEDL)是为解决以下问题而设计:在系统扫描周期时间有限定，控制系统由于需要增加大量现场设备而出现大数据信息量交互时，总线不能每次正常传输足够现场设备信息的问题。
[0101]数据链路管理协议(SEDL)具有动态分包算法:把扩展母从站携带的支线子站，自动的按照最优方式动态的分包，即分成N个包发送N次，如果时间间隔为1ms，则扩展母从站完成携带子站周期发送要N*lms，但是分包量一定控制在4个以内，这样就可以在做多增加4ms的短时间内，把大量的现场总线设备信息通过扩展母从站发送给主站。
[0102]整个算法计算中采用闭包功能，力求把控制指令和数据包装在一起，这样每个闭包完成好后，数据不会因为其他情况出现而轻易被改动，这样就实现了数据打包上锁功能。在实际链路中，会出现无法实现同步时序链路管理的问题:由于分包智能打包算法是基于链路搜索完成，同步时序链路管理协议(FTCDL)正在进行时，带电热拔现场设备的操作，根据同步时序链路管理协议(FTCDL)将拔出的现场设备剔除链路，但是在同步时序链路管理协议(FTCDL)的搜索中可能仍然会按照之前的链路搜索，此时会出现索引指向链路节点是不存在的情况。
[0103]数据链路管理协议(SEDL)为解决以上问题设计了自检算法，在每次打包前更新链路，在打包过程中不断的对下一个搜索节点判断，出现空节点或者新插入节点时立即跳过该节点继续打包，完成正常的数据打包，经过测试该方法效率高，数据打包稳定。
[0104]4.在总线系统的主站下，采用异构总线扩展母从站时，用二级扩展总线链路管理协议(SEBL)实现对异构总线扩展母从站的数据传输控制和数据处理功能。
[0105]二级扩展总线链路管理协议(SEBL)分为两部分，分别是采用数据链路管理协议(SEDL)相同的动态分包算法和对异构总线协议的转换算法。
[0106]5.在总线系统的主站下，可以直接完成面向相同总线的一般从站通信，一般从站的动态链路管理和数据处理使用同步时序链路管理协议(FTCDL)就可以完成，不需要专用协议处理。
[0107]三.多级扩展结构总线功能应用实现步骤说明。
[0108]1.根据图3所示，多功能应用层完成多级扩展结构在相同总线扩展链路传输控制，过程如下:
[0109](I)主站通过干线发送数据到同总线扩展母从站的传输控制:时序管理配置层(NTMS)根据同步时序链路管理协议(FTCDL)实现对主从关系的各个设备完成动态链路管理，面向相同总线扩展数据传输控制层(AEDTC)根据动态链路管理链表完成发送数据的优先级控制，实时库(ARTDB)负责存储数据，在严格的时序动态管理协议下启动二级扩展数据链路管理协议(SEDL)，完成动态分包的数据封装处理后通过RS485驱动器做差分信号发送。
[0110](2)同总线扩展母从站回应主站的传输控制:通过RS485驱动器接收主站轮询数据后，通过二级扩展数据链路管理协议(SEDL)对数据协议解析，启动面向同领域总线的扩展数据传输控制层(AEDTC)，启动实时库(ARTDB)将支线子站数据读取，根据严格的动