[发明专利]黑板共享方式的分布式控制网BSR链路控制方法

说明书

本发明公开一种黑板共享方式的分布式控制网BSR链路控制方法，包括：A、采用环形控制网链路层结合标准通用的工业以太网物理层技术，将相邻控制器或智能体设备作为网络节点，并组成环形结构控制网络；B、每一个节点，通过向环网相邻节点自主平等的发送数据实现黑板写数据；C、每一个节点，通过向环网相邻节点，转发其它网络节点数据实现子黑板数据以及动态数据黑板集的维持；D、每一个节点，通过备份转发数据中自身需要的数据实现黑板数据的读和分享；E、实现生命周期结束的黑板数据擦除过程；F、实现双向转发、重合擦除的黑板数据擦除过程。采用本发明，能够控制数据交互的自主、平等、共享和传输时间的确定性，实现分布式网络带宽及收发缓存资源利用的高效性，实现更高的智能化控制。

技术领域

本发明涉及自动控制系统和网络传输技术，尤其涉及一种黑板共享方式的分布式控制网BSR链路控制方法，也即BSR(Blackboard Sharing Ring)协议，适用于实现自动控制，尤其适用于大型分布式控制系统(Distributed Control System，DCS)中，实现先进的多智能体控制系统，多控制器或多智能体设备之间的控制数据自主性、平等性、共享性交互、传输时间确定性，以及分布式网络带宽及收发缓存资源高效性利用的环形控制网。

背景技术

目前大型自动控制系统，如DCS控制系统，尤其高智能的控制系统，在电力、冶金、化工、新能源等各行各业正在被广泛的使用着。而其控制功能分散、监控操作集中、兼顾分而自治和综合协调的的技术特点，关键的依赖于实现控制数据传输的控制网。

当今世界上实现多控制器之间控制数据传输的控制网技术多达百种，成为国际标准的有Profinet、MODBUS TCP/IP、Ethernet IP、Ethercat等，我国的EAP标准也是其中之一。还有大量非国际标准的控制网技术。这些技术各有特点，基本能满足各自控制数据传输需求，并在各自控制系统中起着重要作用。但是综观目前的控制网技术还有不足，很多方面需要继续努力去完善。

在大型DCS控制系统中，尤其是先进的多智能体智能控制系统中，要求控制数据具备发送的高度自主性和平等性、接收的高效共享性，传输时间确定性、分布式网络带宽及收发缓存资源利用的高效性。

而目前控制网技术绝大多数依赖于IEC802.3协议的以太网技术实现。现有以太网技术并不是专门针对控制系统控制数据传输而设计的，其采用集中存储集中交换转发机制，以及采用载波监听多路访问/冲突检测(CSMA/CD)冲突退让机制解决发送冲突，本质上影响了了控制数据传输的自主性、平等性，和时间确定性性，网络物理拓扑的安全性，以及传输数据的分布式网络带宽及缓存资源的有效性利用。无法解决大负荷数据的确定性可靠性传输，无法解决网络风暴以及导致的网络拥塞以至瘫痪的问题，不能提高网络资源使用的高效性。

另外集中式网络物理链路，其可靠性依赖于交换机而无法彻底解决。虽然一些控制网技术采用IEC802.5令牌环网来提高链路的可靠性，但是令牌的分时特征，导致网络节点无法高度自主性的使用环网来发送数据。而且复杂的令牌仲裁算法，分段网络上的传输带宽及收发缓存无法得到充分利用，也导致了低效数据传输，无法满足控制数据的高效传输。

虽然环网结构的Ethercat能解决集中存储集中集中交换转发机制和CSMA/CD的不确定性，令牌环的低效性问题，但其一主多从的主从通讯方式，更加无法实现网络节点自主、平等的数据传输和共享，以及分布式网络带宽及收发缓存资源的高效利用。

IEC802.17标准的环网结构弹性分组环机制最接近解决该问题，但是其数据链路收发方式、数据帧格式，以及传输的数据依旧面向传统的TCP/IP协议数据传输服务理念，加之缺乏市场产品的支持，依旧无法满足专门面向控制领域，为实现控制器或智能体设备协同工作，而对数据传输的自主性、平等性，传输时间确定性要求。

发明内容