[发明专利]现场总线网络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，尤其涉及一种现场总线网络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，目前针对现场总线网络控制系统，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，该方式对现场总线网络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，本发明提供了一种现场总线网络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，可有效简化工业通信的复杂度。

本发明提供了一种现场总线网络控制系统网络诱导延时计算方法，所述方法包括：

在所述现场总线网络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：

记录该回路中网络调度管理器NSM向该回路中控制器/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的第k-1轮询周期中所述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与所述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))，计算所述第k轮询周期内的所述C/AN接收所述NSM转发数据的网络诱导延时τ_mc(k)。

进一步，在记录的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)；

在计算得到τ_mc(k)和△τ_mc(k)之后，所述方法还包括：保存τ_mc(k)和△τ_mc(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NSM向该回路的传感器节点SN发送请求报文的时刻t_1,i(k)；

提取保存的所述回路的第k-1轮询期内所述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)为所述回路的第k+1轮询周期计算τ_bd(k+1)做准备。

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接收所述NSC发送的请求报文的时刻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)；