[发明专利]工业以太网控制系统及其网络诱导延时计算方法

说明书

技术领域

本发明涉及自动化控制领域，尤其涉及一种工业以太网控制系统及其网络诱导延时计算方法。

背景技术

网络控制系统（Networked Control Systems,NCSs）的概念起于上世纪90年代，是指在某个区域内一些现场检测控制及操作设备和通信线路的集合，用以提供设备之间的数据传输，使该区域内不同地点的设备和用户实现资源共享和协调操作。在网络控制系统中，由于在各个控制回路中引入了通信网络，每个控制回路内的传感器节点、控制器节点和执行器节点之间的信息传送要分时占用网络通信线路，而网络的承载和通信带宽有限，因此系统节点太多必然造成信息的冲撞、重传等现象的发生，采样、量化、编码与解码、等待、传递的时间使得网络控制系统的信息在传输时产生时延。

在实际过程中，网络控制系统的延时是一个随机量，目前针对工业以太网控制系统，其中网络诱导延时的计算方法是采用《IEEE1588》和《GB/T25931-2010—网络测量和控制系统的精密时钟同步协议》中定义的方式，即：首先建立起全网的时钟同步，然后，再根据时间戳就可以直接计算出网络诱导延时。

本申请的发明人分析该实现方式发现，该方式对工业以太网控制系统的性能要求较高，并且需要不断地定期进行时钟同步，会增加控制网络的额外负担。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种工业以太网控制系统及其网络诱导延时计算方法，无需做全系统时钟同步即可实现网络诱导延时的计算，从而降低工业通信的复杂度。

本发明提供一种工业以太网控制系统中网络诱导延时计算方法，所述方法包括：

在所述工业以太网控制系统中某回路的第k轮询周期内，所述k≥2且为正整数：

记录所述回路中网络调度管理器NSM向所述回路中控制器/执行器节点C/AN发出请求报文的时刻t_5,j(k)，以及所述C/AN接收完毕所述NSM发送的请求报文的时刻t_6,j(k)；

提取保存的所述回路在第k-1轮询周期的所述C/AN接收所述NSM转发数据的网络诱导延时τ_mc(k-1)和所述NSM和所述C/AN之间的时间差△τ_mc(k-1)；

根据式：τ_mc(k)=τ_mc(k-1)+((t_6,j(k)-t_5,j(k))-△τ_mc(k-1))，计算所述C/AN接收所述NSM转发数据的网络诱导延时τ_mc(k)。

进一步，在记录所述t_5,j(k)和t_6,j(k)之后，所述方法还包括：根据式：△τ_mc(k)=t_6,j(k)-t_5,j(k)，计算所述第k轮询周期内所述NSM与所述C/AN之间的时间差△τ_mc(k)；

在计算所述τ_mc(k)和△τ_mc(k)之后，所述方法还包括：保存所述τ_mc(k)和△τ_mc(k)。

进一步，所述方法还包括：

在所述回路在所述第k轮询周期内：

记录所述NSM向所述回路的传感器节点SN发送请求报文的时刻t_1,i(k)；

提取保存的所述回路在第k-1轮询周期内所述NSM向所述SN发送请求报文的时刻t_1,i(k-1)；

根据式：τ_bd(k)=t_1,i(k)-t_1,i(k-1)-T，计算其它回路对本回路的影响延时τ_bd(k)，其中T为轮询周期；

保存t_1,i(k)。

进一步，所述方法还包括：

在所述回路的所述第k轮询周期内：

记录所述SN接收来自所述NSC的请求报文的时刻t_2,i(k)、所述SN根据所述NSC发送的请求报文做出应答报文的时刻t_3,i(k)、所述NSM接收完毕所述SN发送的应答报文的时刻t_4,i(k)；