[发明专利]基于共享内存池和改进型时间片轮转法的工业网络节点

说明书

本发明涉及一种基于共享内存池和改进型时间片轮转法的工业网络节，其包括改进型时间片轮转法，即工业网络节点暂停当前的时间片轮转法，并直接切换到该子节点进行数据读取，并将数据返回给上一级节点或服务器。然后继续当前的时间片轮转法，如果在本轮的轮询中，在中断之前该子节点还没有被读取过，则在本轮的轮询中，自动跳过该子节点；若中断之前该子节点已经被读取过，则保持原有的轮询顺序。本发明可实现与多子节点的实时并行通信。在众多子节点中可以对任意一个子节点进行读取或控制，使用户体验与系统中只有一个子节点并无二致；同时提实时性高，确保越重要的子节点能越快进行控制。

技术领域

本发明属于工业控制技术领域，由其涉及一种基于共享内存池和改进型时间片轮转法的工业网络节点。

背景技术

随着计算机技术的发展和工艺要求的不断提高，工业网络开始出现并广泛应用于各个领域。工业网络经历了几个阶段：计算机集中控制系统CCS，集散控制系统DCS，现场总线控制系统FCS和工业以太网。计算机集中控制系统由于其自身集中了危险，可靠性低，实时性差等缺点，慢慢地淡出了历史舞台。目前广泛应用的有集散控制系统、现场总线和工业以太网。尤其是工业以太网，由于其协议透明和统一，从而使得控制层很容易与信息层无缝对接，实现“一网到底”，因此在实际的应用中越来越广泛。

工业网络就是计算机网络技术在工业控制领域的具体应用。由于工业控制领域本身的特点，因此也对工业网络提出了一系列的要求，比如可靠性、实时性和安全性。工业网络发展至今，要求现场的数据能够发送到服务器端或云端，用户可以通过客户端或手机APP访问现场的数据并且对现场的设备进行控制。对于整个工业网络系统来说，实时性一方面体现在现场数据的变化要尽快反映到客户端，另一方面体现在从客户端或手机APP发出的控制命令要尽快到达现场层的设备，但是一旦现场设备数量庞大，实时性就是一个很大的问题。

如图1所示，假设节点1下面连接100个子节点，目前通常的做法是采用轮询的方式，读取完子节点1的数据后再读取子节点2……依次类推，等到读取完节点100以后再返回重新读取子节点1的数据。对于这种方式，最坏的情况就是客户端需要读取节点100的数据或者控制节点100的设备，假设读取一个子节点需要耗费50毫秒，此时需要等待99x50＝4950毫秒，差不多5秒钟的时间，对于现场要求紧急控制的设备来说，这是不可接受的。为了避免此问题，一般有两种方法，一种是提高对子节点的扫描频率，对于上一级节点就需要频率更快的处理器，增加了成本，如图2所示；第二种做法是减少子节点的个数，但这样就得增加中间节点的个数，效果并不显著，并且大大地增加了成本。

发明内容

本发明的目的在于克服上述技术的不足，而提供一种液基于共享内存池和改进型时间片轮转法的工业网络节点，采用以下技术方案：

一种基于共享内存池和改进型时间片轮转法的工业网络节点，其运行步骤如下：

步骤1.打开工业网络节点初始化程序；

步骤2.根据工业网络节点是否接收到上一级节点或服务器的命令进行判断，当没有接收到任何命令时，所述工业网络节点按照常规时间片轮换法运行；

步骤3a.当工业网络节点接收到上一级节点或服务器的命令为读取单个子节点的数据或对单个子节点进行控制时，所述工业控制节点运行改进型时间片轮转法；

所述的改进型时间片轮转法为：工业网络节点暂停当前的时间片轮转法，并直接切换到该子节点进行数据读取，并将数据返回给上一级节点或服务器。然后继续当前的时间片轮转法，如果在本轮的轮询中，在中断之前该子节点还没有被读取过，则在本轮的轮询中，自动跳过该子节点；若中断之前该子节点已经被读取过，则保持原有的轮询顺序；

步骤3b.当工业网络节点收到上一级节点或服务器的读取所有子节点的数据时，该工业网络节点暂停当前的时间片轮转法，将共享内存池中各个子节点的数据发送给上一级节点或服务器，然后继续当前的常规时间片轮转法；