(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
バスコントローラーと、少なくとも１つのバス端末とを含み、前記バスコントローラーと各バス端末は、２線式データ伝送ネットワークを通じて接続しており、
前記バスコントローラーは、各バス端末とクロック同期を行い、そして、自身と各バス端末にタイムスライスを割り当て、ならびに自身のタイムスライスに基づいて第１伝送待機データを送信し、
前記バス端末は、自身のタイムスライスに基づいて第２伝送待機データを送信し、
前記第２伝送待機データを送信するとき、リアルタイムデータと非リアルタイムデータに分けられたデータのうちのリアルタイムデータが、優先的に送信され、
前記バスコントローラーは、バス端末からの第２伝送待機データのデータ量が含まれるタイムスライス獲得要請を受信し、前記第２伝送待機データのデータ量および割り当てされていないタイムスライスに基づいて、前記第２伝送待機データにタイムスライスを割り当て、タイムスライスの割り当て情報を獲得し、
前記バス端末は、前記第２伝送待機データのデータ識別に基づいて、前記第２伝送待機データがプリセットの突発的イベントのデータであるかどうかを確認し、プリセットの突発的イベントのデータであれば、プリセットの突発的イベントデータの伝送を開始し、プリセットの突発的イベントのデータではなければ、前記第２伝送待機データが時間確実性を求めているデータであるかどうかを確認し、時間確実性を求めているデータであれば、前記タイムスライス獲得要請を行い、
前記バスコントローラーは、前記２線式データ伝送ネットワーク上の設備のＭＡＣアドレスを学習し、学習したすべてのＭＡＣアドレスに対して、対応しているＩＰアドレスとバス設備アドレスを割り当て、学習したＭＡＣアドレスおよび対応しているＩＰアドレスとバス設備アドレスに基づいて、前もって構築した３次元対応関係を更新し、前記２線式データ伝送ネットワークから受信したすべてのデータに対して、当該データ中に含まれているＭＡＣアドレス、ＩＰアドレスとバス設備アドレス間の対応関係が３次元対応関係に含まれているかどうかを検出し、含まれていれば、当該データを合法的なデータ、含まれていなければ、当該データを不法なデータと認定するのに用い、
前記バスコントローラーは、３次元対応関係を各バス端末に送信するのに用い、
前記バス端末は、２線式データ伝送ネットワークから受信したすべてのデータに対して、当該データに含まれているＭＡＣアドレス、ＩＰアドレスとバス設備アドレス間の対応関係が前記３次元対応関係に含まれているかどうかを検出し、含まれていれば、当該データを合法的なデータ、含まれていなければ、当該データを不法なデータと認定するのに用い、
前記バスコントローラー及び前記バス端末は、前記データにプリセットのデータライブラリフィーチャーの少なくとも１つの特徴が含まれているかどうかを検出し、検査結果が是であれば、前記データが合法的なデータであると認定し、検査結果が否であれば、警報情報を出すことを特徴とする、産業ネットワークのフィールドレベルブロードバンドバスのアーキテクチャシステム。
【請求項２】
前記バスコントローラーは、データを採集した後に当該データがリアルタイムデータかそれとも非リアルタイムデータかを確認し、リアルタイムデータであれば当該リアルタイムデータを第１リアルタイムデータコンテナに記憶し、非リアルタイムデータであれば、当該非リアルタイムデータを第１非リアルタイムデータコンテナに記憶するのに用い、
前記バス端末は、データを採集した後に当該データがリアルタイムデータかそれとも非リアルタイムデータかを確認し、リアルタイムデータであれば当該リアルタイムデータを第２リアルタイムデータコンテナに記憶し、非リアルタイムデータであれば、当該非リアルタイムデータを第２非リアルタイムデータコンテナに記憶するのに用いることを特徴とする請求項１に記載の産業ネットワークのフィールドレベルブロードバンドバスのアーキテクチャシステム。
【請求項３】
前記バスコントローラーは、自身のタイムスライスにあるかどうかをモニタリングし、自身のタイムスライスにあれば、当該タイムスライス内で第１リアルタイムデータコンテナの中からリアルタイムデータを獲得して前記第１伝送待機データとして送信し、リアルタイムデータコンテナが空であれば、第１非リアルタイムデータコンテナの中からデータを獲得して前記第１伝送待機データとして送信するのに用い、
前記バス端末は、自身のタイムスライスにあるかどうかをモニタリングし、自身のタイムスライスにあれば、当該タイムスライス内で第２リアルタイムデータコンテナの中からリアルタイムデータを獲得して第２伝送待機データとして送信し、リアルタイムデータコンテナが空であれば、第２非リアルタイムデータコンテナの中からデータを獲得して第２送信データとして送信するのに用いることを特徴とする請求項２に記載の産業ネットワークのフィールドレベルブロードバンドバスのアーキテクチャシステム。
【請求項４】
前記バスコントローラーは、自身のタイムスライスになければ、第１非リアルタイムデータコンテナの中からデータを獲得して、そして伝送波多重アクセスおよび衝突判定技術を用いて獲得した非リアルタイムデータを送信するのに用い、
前記バス端末はさらに、自身のタイムスライスになければ、第２非リアルタイムデータコンテナの中からデータを獲得して、そして伝送波多重アクセスおよび衝突判定技術を用いて獲得した非リアルタイムデータを送信するのに用いることを特徴とする請求項３に記載の産業ネットワークのフィールドレベルブロードバンドバスのアーキテクチャシステム。
【請求項５】
データを採集した後に当該データがリアルタイムデータであると確認した場合、前記バスコントローラーと前記バス端末は、タイム駆動イーサネット技術あるいはＴＤＭＡ技術をもとにタイムスライスに基づいてデータを送信することを実現させるのに用いることを特徴とする、請求項１ないし４のいずれか１項に記載の産業ネットワークのフィールドレベルブロードバンドバスのアーキテクチャシステム。
【請求項６】
前記バスコントローラーは、エクストラネットに送信する必要があるデータを獲得した後、当該データを前記エクストラネットの書式に対応したメッセージに変換して、前記エクストラネットに送信するのに用いることを特徴とする請求項１に記載の産業ネットワークのフィールドレベルブロードバンドバスのアーキテクチャシステム。
【請求項７】
前記バスコントローラーは、自身のタイムスライスに基づいて、直交周波数分割多重技術あるいはベースバンド伝送方式を用いて第１伝送待機データを送信するのに用い、
前記バス端末は、自身のタイムスライスに基づいて、直交周波数分割多重技術あるいはベースバンド伝送方式を用いて第２伝送待機データを送信するのに用いることを特徴とする請求項１に記載の産業ネットワークのフィールドレベルブロードバンドバスのアーキテクチャシステム。
【請求項８】
前記直交周波数分割多重技術が物理層に応用されることを特徴とする請求項７に記載の産業ネットワークのフィールドレベルブロードバンドバスのアーキテクチャシステム。
【請求項９】
前記バスコントローラーに接続し、前記２線式データ伝送ネットワーク上の少なくとも１つの設備の構成情報あるいはモニタリング命令をバスコントローラーに送信し、前記バスコントローラーに構成情報を対応している設備に送信させ、
バスコントローラーが送信した前記２線式データ伝送ネットワーク上の少なくとも１つの設備が形成した運行状態情報を受信するのに用いるバス構成とモニタリングユニットを含むことを特徴とする、請求項１に記載の産業ネットワークのフィールドレベルブロードバンドバスのアーキテクチャシステム。
【請求項１０】
前記バス構成とモニタリングユニットおよび前記バスコントローラーはＲＳ４８５バスを通じて通信し、
または、前記バスコントローラーは、前記バス構成とモニタリングユニットにタイムスライスを割り当てるのに用い、前記バス構成とモニタリングユニットは自身のタイムスライス、ならびに直交周波数分割多重技術あるいはベースバンド伝送技術に基づいて前記バスコントローラーと通信するのに用いることを特徴とする、請求項９に記載の産業ネットワークのフィールドレベルブロードバンドバスのアーキテクチャシステム。
【請求項１１】
バスコントローラーと接続し、前記バスコントローラー、各バス端末に対してデータ採集とリアルタイム制御を行うのに用いる応用モニタリング装置を含むことを特徴とする請求項１に記載の産業ネットワークのフィールドレベルブロードバンドバスのアーキテクチャシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は通信技術領域、特に産業ネットワークのフィールドレベルブロードバンドバスのアーキテクチャシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
オートメーション化と製造技術において、シリアルバスシステムが頻繁に使われるようになってきており、ユーザーがみんなシリアルバスを通じてネットワークに接続し、バスのデータ変換はマスター・スレーブ原理を通じて実行するようになっている。従来技術においてエンタープライズ・サービス・バスコントロール機能を有するバスシステムが実現されている。図１に示すように、当該システムは制御ユニット、ゲートウェイ、アクチュエーターとセンサーを通じてそれぞれバスモニターに加えることによって、バスデータのリアルタイムモニタリングができるようになった。当該システムはゲートウェイを用いることによってネットワーク間の接続を実現したが、複数のバスモニターによってバスシステムの構造を複雑にしてしまい、ハードウエアコストが割高になり、後の維持管理も困難になっている。
【０００３】
現在イーサネット（登録商標）とＣＡＮバス技術は依然として最も広く使われている技術であるにもかかわらず、次のような弊害がある。
【０００４】
１１）、イーサネットはＣＳＭＡスラッシュＣＤ衝突判定方式を採用しているため、ネットワークの負荷が比較的重い（４０%より大きい）とき、ネットワークの確実性が産業制御のリアルタイム要求を満足させることができない。例えば２線式イーサネット伝送装置はＣＳＭＡスラッシュＣＤ衝突判定方式を用いてデータ通信を行っているが、当該伝送方式はシステム伝送信頼性の低下を招いている。
【０００５】
２２）、ＣＡＮバスの仕事特徴と仕事方式において、そのイベントトリガーメカニズムによってネットワークイベント間の衝突が発生しやすくなっているため、情報チャンネルの出力が間違いたり詰まったりして、システムの信頼を低下させており、仲裁方式で衝突の問題を解決することができるとしても、優先レベルの低いデータ伝送に依然としてリアルタイム性が乏しい。タースレーブモデルを採用した場合、分散制御システムにおいて異なるステーション間に必要な通信接続を行わなければならず、任意時刻の１つのノードが自発的にネットワーク上のその他のノードに情報を送信したときタースレーブを区別しないため、それぞれのノード間に自由通信を実現すると同時に通信チャンネルを広く占用してしまい、通信チャンネルのデータ伝送速度に影響を与え、伝送性能を低下させている。
【０００６】
現在、ネットワーク伝送はすでに世界中に及び、データ伝送の安全性がわれわれの仕事、生活ひいては国家安全にも直接影響するため、高い性能、高い信頼性と高いリアルタイム性の産業ネットワーク通信システムの構築が急務である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の実施例は産業ネットワークのフィールドレベルブロードバンドバスのアーキテクチャシステムを提供し、従来技術の産業制御ステムの性能が低く、データ伝送のリアルタイム性と信頼性が低い問題を解決する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明が提供した産業ネットワークのフィールドレベルブロードバンドバスのアーキテクチャシステムは、バスコントローラー、少なくとも１つのバス端末を含み、前記バスコントローラーと各バス端末は２線式データ伝送ネットワークを通じて接続されており、ここで、前記バスコントローラーは各バス端末とクロック同期を行い、かつ自身と各バス端末にタイムスライスを割り当て、そして自身のタイムスライスに基づいて第１伝送待機データを送信し、前記バス端末は、自身のタイムスライスに基づいて第２伝送待機データを送信する。
【０００９】
さらに、前記バスコントローラーはまた、データを採集した後に当該データがリアルタイムデータかそれとも非リアルタイムデータかを確認し、リアルタイムデータであれば当該リアルタイムデータを第１リアルタイムデータコンテナに記憶し、非リアルタイムデータであれば、当該非リアルタイムデータを第１非リアルタイムデータコンテナに記憶する。
【００１０】
前記バス端末はさらに、データを採集した後に当該データがリアルタイムデータかそれとも非リアルタイムデータかを確認し、リアルタイムデータであれば当該リアルタイムデータを第２リアルタイムデータコンテナに記憶し、非リアルタイムデータであれば、当該非リアルタイムデータを第２非リアルタイムデータコンテナに記憶する。
【００１１】
さらに、前記バスコントローラーは具体的に、自身のタイムスライスにあるかどうかをモニタリングし、自身のタイムスライスにあれば、当該タイムスライス内で第１リアルタイムデータコンテナの中からリアルタイムデータを獲得して前記第１伝送待機データとして送信し、リアルタイムデータコンテナが空であれば、第１非リアルタイムデータコンテナの中からデータを獲得して前記第１伝送待機データとして送信する。
【００１２】
前記バス端末は具体的に、自身のタイムスライスにあるかどうかをモニタリングし、自身のタイムスライスにあれば、当該タイムスライス内で第２リアルタイムデータコンテナの中からリアルタイムデータを獲得して前記第２伝送待機データとして送信し、リアルタイムデータコンテナが空であれば、第２非リアルタイムデータコンテナの中からデータを獲得して前記第２伝送待機データとして送信する。
【００１３】
さらに、前記バスコントローラーはまた、自身のタイムスライスになければ、第１非リアルタイムデータコンテナの中からデータを獲得して、そして伝送波多重アクセスおよび衝突判定技術を用いて獲得した非リアルタイムデータを送信するのに用いる。
【００１４】
前記バス端末はさらに、自身のタイムスライスになければ、第２非リアルタイムデータコンテナの中からデータを獲得して、そして伝送波多重アクセスと衝突判定技術を用いて獲得した非リアルタイムデータを送信するのに用いる。
【００１５】
さらに、データを採集した後に当該データがリアルタイムデータであると確認した場合、前記バスコントローラーと前記バス端末は具体的に時間駆動およびイーサネット技術あるいはＴＤＭＡ（ｔｉｍｅ ｄｉｖｉｓｉｏｎ ｍｕｌｔｉｐｌｅ ａｃｃｅｓｓ、時分割多元接続）技術をもとにタイムスライスに基づいて伝送待機データを送信するのに用いる。
【００１６】
さらに、前記バスコントローラーはまた、エクストラネットに送信する必要のあるデータを獲得した後、当該データを前記エクストラネットの書式に対応しているメッセージに変換して、前記エクストラネットに送信するのに用いる。
【００１７】
さらに、前記バスコントローラーはまた、前記２線式データ伝送ネットワーク上の設備のＭＡＣアドレスを学習し、そして学習したすべてのＭＡＣアドレスに対して、対応しているIPアドレスとバス設備アドレスを割り当て、そして学習したＭＡＣアドレスおよび対応しているIPアドレスとバス設備アドレスに基づいて、前もって構築した３次元関係を更新し、そして、前記２線式データ伝送ネットワーク上で受信したすべてのデータに対して、当該データ中に含まれているＭＡＣアドレス、IPアドレスとバス設備アドレス間の対応関係が前記３次元対応関係に含まれているかどうかを検出し、そうであれば、当該データを合法的なデータ、そうでなければは、当該データを不法なデータに認定するのに用いる。
【００１８】
さらに、前記バスコントローラーはまた、３次元対応関係を各バス端末に送信するのに用い、前記バス端末はさらに、前記２線式データ伝送ネットワーク上から受信したすべてのデータに対して、当該データの中に含まれているＭＡＣアドレス、IPアドレスとバス設備アドレス間の対応関係が前記３次元対応関係の中に含まれているかどうかを検出し、そうであれば、当該データを合法的なデータ、そうでなければは、当該データを不法なデータに認定するのに用いる。
【００１９】
さらに、前記バスコントローラーは具体的に、自身のタイムスライスに基づいて、直交周波数分割多重技術あるいはベースバンド伝送方式を用いて第１伝送待機データを送信するのに用いる。
【００２０】
前記バス端末は、自身のタイムスライスに基づいて、直交周波数分割多重技術あるいはベースバンド伝送方式を用いて第２伝送待機データを送信するのに用いる。さらに、前記直交周波数分割多重技術は物理層に用いる。
【００２１】
さらに、前記システムは、前記バスコントローラーと接続し、前記２線式データ伝送ネットワーク上の少なくとも１つの設備の構成情報あるいはモニタリング命令をバスコントローラーに送信し、前記バスコントローラーに構成情報を対応する設備に送信させ、そして、バスコントローラーが送信した前記２線式データ伝送ネットワーク上の少なくとも１つの設備が形成した運行状態の情報を受信するのに用いるバス構成とモニタリングユニットを含む。
【００２２】
さらに、前記バス構成とモニタリングユニットおよび前記バスコントローラーがＲＳ４８５バスを通じて通信し、あるいは、前記バスコントローラーはさらに、前記バス構成とモニタリングユニットにタイムスライスを割り当てるのに用い、前記バス構成とモニタリングユニットは自身のタイムスライス、ならびに直交周波数分割多重技術あるいはベースバンド伝送技術に基づいて前記バスコントローラーと通信するのに用いる。
【００２３】
さらに、前記システムは、また、バスコントローラーと接続し、前記バスコントローラー、各バス端末に対してデータ採集とリアルタイム制御を行うのに用いる応用モニタリング装置を含む。
【発明の効果】
【００２４】
本発明の有益な効果は次の通りである。本発明が提供した産業ネットワークのフィールドレベルブロードバンドのバスのアーキテクチャシステムにおいて、クロック同期、そしてバスコントローラーにより自身および各バス端末にタイムスライスを割り当て、バスコントローラーと各バス端末は自身のタイムスライス内でデータを送信することを通じて、データ送信の適時性と時間確実性を保障することができる。それゆえに、本発明の実施例は高い性能、高い信頼性、高いリアルタイム性の産業ネットワークのフィールドレベルブロードバンドのバスのアーキテクチャシステムを実現した。そのほか、２線式データ伝送ネットワークの伝送媒体はツイストペア線あるいはシールド付きツイストペア線であってもよく、当該システムはバスを利用した伝統的産業制御施設に適するようにしており、従来の配線とトポロジーを変えずに高性能のイーサネット通信を提供し、産業モニタリングシステムフィールドレベルのネットワークの伝統的なフィールドバスから産業イーサネットバスへの転換を実現させるために高い性能、高い信頼性、高いリアルタイム性と高い安全性の解決手段を提供した。そのため、本発明実施例が提供した解決手段は優れた汎用性を有している。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】図１は従来技術における前記シリアルバスシステムの構造図である。
【図２】図２は本発明の実施例における前記産業ネットワーク通信システムの構造図１である。
【図３】図３は本発明の実施例における前記産業ネットワーク通信システムの構造図２である。
【図４】図４は本発明の実施例における前記バスコントローラーの構造図である。
【図５】図５は本発明の実施例における前記バス端末の構造図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
本発明の実施例の技術的解決手段をさらに明確に説明するために、次は実施例を説明するために必要な図面を簡単に紹介する。言うまでもないが、次に説明する図面は単に本発明の幾つかの実施例であり、当該領域の一般的な技術者にとって、創造的な労働をしなくても、これらの図面に基づいて容易にその他の図面を獲得できることが明白である。
【００２７】
本発明の目的、技術的解決手段および長所を一層明らかにするために、次は図面に合わせて、本発明をさらに詳細に説明し、当然なことながら、ここで説明する実施例は本発明実施例の一部に過ぎず、すべての実施例ではない。 本発明の実施例に基づいて、当該領域の一般的な技術者が創造的労働をせずに獲得したその他のあらゆる実施例は、すべて本発明の保護範囲に属するものである。
【００２８】
産業制御システムにおける現場データの採集と制御に用い、図２は本発明の実施例が提供した前記産業ネットワークのフィールドレベルブロードバンドバスのアーキテクチャシステムの構造図を示す。当該システムはバスコントローラー２０１、少なくとも１つのバス端末２０２を含む。前記バスコントローラー２０１と各バス端末２０２が２線式データ伝送ネットワークを通じて接続される。
【００２９】
前記バスコントローラー２０１は各バス端末２０２とクロック同期を行い、そして、自身と各バス端末２０２にタイムスライスを割り当て、ならびに、自身のタイムスライスに基づいて第１伝送待機データを送信する。
【００３０】
前記バス端末２０２は、自身のタイムスライスに基づいて第２伝送待機データを送信する。
【００３１】
ここで、１つの実施例において、バスコントローラー２０１と各バス端末２０２はタイム駆動イーサネットあるいはＴＤＭＡ技術をもとにタイムスライスに基づいてデータ送信を実現する。
【００３２】
ここで、１つの実施例において、精密なクロック同期プロトコルはIEEE１５８８プロトコルであってもよく、当然なことながら、具体的に実施するとき、従来技術のその他の精密なクロック同期を実現できるプロトコルを用いてもよいので、本発明はそれを限定しない。
【００３３】
本発明の実施例が提供した産業ネットワークのフィールドレベルブロードバンドのバスのアーキテクチャシステムによれば、精密なクロック同期プロトコルによるクロック同期を行い、そしてバスコントローラー２０１により自身と各バス端末２０２にタイムスライスを割り当て、バスコントローラー２０１と各バス端末２０２は自身のタイムスライス内でデータを送信することを通じて、データ送信の適時性と時間確実性を保障することができる。それゆえに、本発明の実施例は高い性能、高い信頼性、高いリアルタイム性の産業ネットワークのフィールドレベルブロードバンドバスのアーキテクチャシステムを実現した。そのほか、２線式データ伝送ネットワークの伝送媒体はツイストペア線あるいはシールド付きツイストペア線であってもよく、当該システムはバスを利用した伝統的な産業制御施設にも適しているため、本発明の実施例が提供した解決手段は汎用性を有している。
【００３４】
本発明の実施例が提供した産業ネットワークのフィールドレベルブロードバンドバスのアーキテクチャシステムをさらに理解するために、次はさらに説明する。
【００３５】
ここで、１つの実施例において、実際に応用する場合、ブロードバンドバスのデータをリアルタイムデータと非リアルタイムデータに分けることができ、ここで、リアルタイムデータはデータ伝送時間の確実性と適時性に対する要求が比較的高く、非リアルタイムデータの要求が比較的に低いため、本発明の実施例において、前もってデータをリアルタイムデータと非リアルタイムデータに分けて、異なるデータに異なる送信方法を用いることができる。
【００３６】
また、具体的に、前記バスコントローラー２０１は、データを採集した後に当該データがリアルタイムデータかまたは非リアルタイムデーかを確認し、リアルタイムデータであれば当該リアルタイムデータを第１リアルタイムデータコンテナに記憶し、非リアルタイムデータであれば、当該非リアルタイムデータを第１非リアルタイムデータコンテナに記憶するのに用いる。
【００３７】
前記バス端末２０２はまた、データを採集した後に当該データがリアルタイムデータかまたは非リアルタイムデータかを確認し、リアルタイムデータであれば当該リアルタイムデータを第２リアルタイムデータコンテナに記憶し、非リアルタイムデータであれば、当該非リアルタイムデータを第２非リアルタイムデータコンテナに記憶するのに用いる。
【００３８】
このように、第１伝送待機データを送信するとき、優先的にリアルタイムデータを送信することができる。具体的には、前記バスコントローラー２０１は自身のタイムスライスにあるかどうかをモニタリングし、自身のタイムスライスにあれば、当該タイムスライス内で第１リアルタイムデータコンテナの中からリアルタイムデータを獲得して前記第１伝送待機データとして送信し、リアルタイムデータコンテナが空であれば、第１非リアルタイムデータコンテナの中からデータを獲得して前記第１伝送待機データとして送信するのに用いる。
【００３９】
同じく、第２伝送待機データを送信したとき、優先的にリアルタイムデータを送信することができる。前記バス端末２０２は具体的には、自身のタイムスライスにあるかどうかをモニタリングし、自身のタイムスライスにあれば、当該タイムスライス内で第２リアルタイムデータコンテナの中からリアルタイムデータを獲得して前記第２伝送待機データとして送信し、リアルタイムデータコンテナが空であれば、第２非リアルタイムデータコンテナの中からデータを獲得して前記第２送信データとして送信するのに用いる。
【００４０】
説明すべきなのは、バスコントローラー２０１と各バス端末２０２は、毎回非リアルタイムデータを送信した前に、対応しているリアルタイムデータコンテナ（第１リアルタイムデータコンテナあるいは第２リアルタイムデータコンテナ）が空になっているかどうかを確認する必要がある。バスコントローラー２０１を例にして、それを説明すると、バスコントローラー２０１は第１リアルタイムデータコンテナの中からデータを獲得し、第１リアルタイムデータコンテナが空であれば、第１非リアルタイムデータコンテナの中からデータを獲得して前記第１伝送待機データとして送信し、それから、引き続き第１リアルタイムデータコンテナの中からデータを獲得することを確認し、第１リアルタイムデータコンテナが空であれば、再び第１非リアルタイムデータコンテナの中からデータを獲得して前記第１伝送待機データとして送信する。こうする原因は、リアルタイムデータが不定期的に発生し、そしてリアルタイムデータコンテナの中に加わる可能性があり、例えば、非リアルタイムデータを送信したとき、新しいリアルタイムデータの生成があり、リアルタイムデータを直ちに発送するために、毎回非リアルタイムデータを送信する前にリアルタイムデータコンテナが空になっているのを確認する必要がある。
【００４１】
ここで、１つの実施の例において、データ伝送資源を合理的に利用するために、前記バスコントローラー２０１はまた、自身のタイムスライスになければ、第１非リアルタイムデータコンテナの中からデータを獲得して、そして伝送波多重アクセスおよび衝突判定技術を用いて獲得した非リアルタイムデータを送信するのに用いる。
【００４２】
前記バス端末２０２はまた、自身のタイムスライスになければ、第２非リアルタイムデータコンテナの中からデータを獲得して、そして伝送波多重アクセスと衝突判定技術を用いて獲得した非リアルタイムデータを送信するのに用いる。
【００４３】
このように、合理的な時期を選んで非リアルタイムデータを送信することを実現し、データ送信の効率とデータ伝送資源の利用率を高めた。
【００４４】
ここで、１つの実施例において、データを採集した後に当該データがリアルタイムデータであると確認した場合、前記バスコントローラー２０１と前記バス端末２０２は具体的にタイム駆動イーサネット技術あるいはＴＤＭＡ技術をもとにタイムスライスに基づいてデータを送信することを実現するのに用いる。
【００４５】
ここで、１つの実施例において、産業のイーサネットのブロードバンドバスとその他のネットワーク間の良好な通信を実現するために、産業イーサネットのブロードバンドバスとその他のフィールドバスネットワークとのチームネットを実現した。また、本発明の実施例において、前記バスコントローラー２０１は、エクストラネットに送信する必要のあるデータを獲した後、当該データを前記エクストラネットの書式に対応しているメッセージに変換して、そして前記エクストラネットに送信するのに用いる。ここで、当該エクストラネットは次の通信技術ネットワーク、例えば（Ｐｒｏｃｅｓｓ Ｆｉｅｌｄ Ｂｕｓ、プロセスフィールドバス）、Ｍｏｄｂｕｓ（Ｍｏｄｂｕｓ ｐｒｏｔｏｃｏｌ、Ｍｏｄｂｕｓプロトコル）、can（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ、コントローラエリアネットワーク）、ＣＡＮｏｐｅｎあるいはＲＳ４８５/ＣＡＮなどに基づくものである。
【００４６】
ここで、１つの実施例において、本発明の実施例が提供したシステムの安全性を高めるために、前記バスコントローラー２０１はまた、前記２線式データ伝送ネットワーク上の設備のＭＡＣアドレスを学習し、そして学習したすべてのＭＡＣアドレスに対して、対応しているIPアドレスとバス設備アドレスを割り当て、そして学習したＭＡＣアドレスおよび対応しているIPアドレスとバス設備アドレスに基づいて、前もって構築した３次元対応関係を更新する。
【００４７】
そして、前記２線式データ伝送ネットワークから受信したすべてのデータに対して、当該データに含まれているＭＡＣアドレス、IPアドレスとバス設備アドレス間の対応関係が前記３次元対応関係に含まれているかどうかを検出し、そうであれば、当該データを合法的データ、そうでなければ、当該データを不法なデータに認定するのに用いる。
【００４８】
このように、３次元対応関係がホワイトリストに相当し、ホワイトリストの設備が送信したデータは合法的データ、ホワイトリスト以外の設備が送信したデータは不法なデータであるため、不法なデータがバスコントローラー２０１を通じて拡散していくことを効果的に回避することができる。
【００４９】
ここで、１つの実施例において、本発明の実施例が提供したシステムの安全性をさらに高めるために、前記バスコントローラー２０１はまた、３次元対応関係を各バス端末２０２に送信するのに用いる。
【００５０】
前記バス端末２０２はまた、前記２線式データ伝送ネットワークから受信したすべてのデータに対して、当該データに含まれているＭＡＣアドレス、ＩＰアドレスとバス設備アドレス間の対応関係が前記３次元対応関係に含まれているかどうかを検出し、そうであれば、当該データを合法的なデータ、そうでなければ、当該データを不法なデータに認定するのに用いる。
【００５１】
このように、３次元対応関係をバス端末２０２に送信し、バス端末２０２にもホワイトリストを持たせて、ホワイトリスト内の設備が送信したデータは合法的なデータ、ホワイトリスト以外の設備が送信したデータは不法なデータであるため、不法なデータがバス端末２０２を通じて拡散していくことを効果的に回避することができる。
【００５２】
ここで、１つの実施例において、データ伝送の効率を高めるために、前記バスコントローラー２０１は具体的に、自身のタイムスライスに基づいて、直交周波数分割多重技術あるいはベースバンド伝送方式を用いて第１伝送待機データを送信するのに用いる。
【００５３】
前記バス端末２０２は具体的に、自身のタイムスライスに基づいて、直交周波数分割多重技術あるいはベースバンド伝送方式を用いて第２伝送待機データを送信するのに用いる。
【００５４】
ここで、１つの実施例において、前記直交周波数分割多重技術が物理層に応用されている。例えば、バスコントローラー２０１とバス端末２０２は物理層において直交周波数分割多重技術を用いてイーサネットのデータを調整して１対のデータウェアにおけるイーサネットメッセージの高速伝送を実現した。そのほか、バスコントローラー２０１とバス端末２０２は繋帯伝送方式を用いてイーサネットメッセージの伝送を実現することができる。
【００５５】
また、ここで、１つの実施例において、各バス端末２０２、バス端末２０２に取り付けた設備などに対するモニタリングを実現するために、図３に示したように、前記システムは、前記バスコントローラー２０１に接続し、前記２線式データ伝送ネットワーク上の少なくとも１つの設備の構成情報あるいはモニタリング命令をバスコントローラー２０１に送信し、前記バスコントローラー２０１に構成情報を対応している設備に送信させ、そして、バスコントローラー２０１が送信した前記２線式データ伝送ネットワーク上の少なくとも１つの設備の運行状態情報を受信するのに用いるバス構成とモニタリングユニット２０３を含む。
【００５６】
ここで、１つの実施例において、前記バス構成とモニタリングユニット２０３および前記バスコントローラー２０１はＲＳ４８５バスを通じて通信し、このようにして、通信方式は比較的簡単で、データ量のより小さい情況に適している。
【００５７】
データ量が比較的大きいとき、前記バスコントローラー２０１はまた、前記バス構成とモニタリングユニット２０３にタイムスライスを割り当てるのに用い、前記バス構成とモニタリングユニット２０３は自身のタイムスライス、および直交周波数分割多重技術あるいはベースバンド伝送技術に基づいてスコントローラー２０１と通信するのに用いる。このように、本発明の実施例が提供したシステム内の構成情報とモニタリング命令は系統の統一性と全体性を有しており、大量構成とモニタリングを必要とする産業現場に対応して良好な便宜性を提供している。
【００５８】
また、ここで、１つの実施例において、バス構成とモニタリングユニットは主に本発明が提供したシステム自身のパラメーター構成に用いる。そのほか、産業現場設備に対するパラメーター構成を実現するために、図３に示したように、前記システムは、バスコントローラー２０１に接続し、前記バスコントローラー２０１、各バス端末２０２に対してデータ採集とリアルタイム制御を行うのに用いる応用モニタリング装置２０４を含む。
【００５９】
ここで、応用モニタリング装置２０４は産業イーサネットのブロードバンドバスを通じてバスコントローラー２０１、各バス端末２０２に対してデータ採集とリアルタイム制御を含むリアルタイムアクセスを行う。このように、バスコントローラー２０１との直結に基づいて、バスコントローラー２０１はバスシステムのデータ伝送タイムスロットに対する統一割り当てを担い、応用モニタリング装置は伝送する必要のある構成パラメーターあるいは採集命令とリアルタイム制御指令をバスコントローラー２０１が統一わりあてたデータ伝送タイムスロットに基づいて直接伝送することができるため、応用層モニタリングシステムのデータ採集とリアルタイム制御のリアルタイムアクセスがもっと快速と便利になっている。
【００６０】
ここで、産業イーサネットのブロードバンドバスは２線式のデータ伝送ネットワークであってもよいし、イーサネットのネットケーブル、４８５バスあるいはシリアルバスなどが実現できる通信ネットワークでもよい。具体的に実施するとき、実際の需要に基づいて設定することができるため、本発明はそれを限定しない。
【００６１】
本発明実施例のバスコントローラーは次の方法に基づいて各バス端末にタイムスライスを割り当てることができる。
【００６２】
バスコントローラーは、バス端末が送信したタイムスライス獲得要請を受信し、前記タイムスライス獲得要請の中に第２伝送待機データのデータ量が含まれており、前記第２伝送待機データのデータ量および割り当てされていないタイムスライスに基づいて、前記第２伝送待機データにタイムスライスを割り当て、タイムスライスの割り当て情報を獲得し、前記タイムスライスの割り当て情報を前記バス端末２０２に送信し、前記バス端末２０２は前記タイムスライスの割り当て情報に基づいて、前記第２伝送待機データを送信する。
【００６３】
ここで、１つの実施例において、１つのタイムスライスが伝送できる数量が限られており、第２伝送待機データのデータ量に基づいてどれだけのタイムスライスを割り当てるかを確認することができる。それゆえに、タイムスライスの割り当て情報の中に割り当てた各タイムスライスのタイムスライス識別を含むことができ、バス端末２０２は自身がどんなタイムスライスを占用しているかを確認するのに用いる。
【００６４】
このように、バスコントローラー２０１はバス端末２０２のタイムスライス獲得要請に基づいて、バス端末２０２にタイムスライスを割り当て、バス端末２０２は自身が割り当てたタイムスライスに第２伝送待機データを送信することができる。このように、バス端末２０２もタイムスライス伝送待機データに基づいて、データ伝送の時間確実性を保障することができる。
【００６５】
ここで、１つの実施例において、重要な第２伝送待機データを優先的に伝送することを実現させるために、前記タイムスライス獲得要請の中にまた前記第２伝送待機データのデータ識別が含まれており、前記バスコントローラー２０１が当該データ識別に基づいて前記第２伝送待機データの伝送等級を確認する。重要な第２伝送待機データを通じて対応している伝送等級が比較的高く、伝送等級の高いデータに優先的にタイムスライスを割り当てるため、重要なデータの優先的送信を実現した。それゆえに、図４示したように、前記バスコントローラー２０１は具体的には、前もって記憶したデータ識別と伝送優先レベルの対応関係に基づいて、前記第２伝送待機データ識別が対応している伝送優先レベルを確認するのに用いる優先レベル確認ユニット４０１を含みんでもよい。
【００６６】
ここで、１つの実施例において、データ識別は業務タイプを表示する識別であってもよく、例えば、データ識別は圧力センサーデータ、温度センサーデータなどを区別するのに用いる。表１はデータ識別と対応している優先レベルの例で、当然なことながら、表１は単に本発明の実施例を説明するためのものに過ぎず、本発明の実施例を制限するものではない。
【００６７】
【表１】
0006431511.tif 000002
【００６８】
確認した伝送優先レベル、前記第２伝送待機データのデータ量および割り当てていないタイムスライスに基づいて、前記第２伝送待機データにタイムスライスを割り当て、タイムスライス割り当て情報を獲得するのに用いるタイムスライス割り当てユニット４０２を含んでもよい。
【００６９】
ここで、１つの実施例において、産業プロセス制御中に突発的なイベントによってデータが生成される可能性があり、ある突発的なイベントのデータは直ちに伝送する必要があるため、本発明の実施例において、バス端末２０２はまた第２伝送待機データを獲得した後に、前記第２伝送待機データのデータ識別に基づいて、前記第２伝送待機データがプリセットの突発的イベントのデータであるかどうかを確認するのに用いてもよく、プリセットの突発的イベントのデータであれば、プリセットの突発的イベントデータの伝送を開始する。このように、本発明の実施例においてプリセットの突発的イベントのデータに遭遇したとき、現在の時間が対応しているタイムスライスに伝送待機データが含まれているかどうかに関わらず、すべて優先的にプリセットの突発的イベントのデータを送信し、重要な突発的イベントのデータの優先的伝送を保障し、産業プロセスバスコントローラー２０１の順調な進行を保障することができる。
【００７０】
ここで、１つの実施例において、プリセットの突発的イベントデータでなければ、バス端末は前記第２伝送待機データのデータ識別に基づいて、前記第２伝送待機データは時間確実性が求めているデータであるかどうかを確認し、そうであれば、前記タイムスライスを獲得する要請の操作を形成する。
【００７１】
ここで、１つの実施例において、従来技術の中では、伝送するデータの安全を保障するために、通常伝送するデータを暗号化した後に伝送するので、データを伝送する過程に改竄されないことを保障することができるが、暗号化した原始データが安全であるかどうかは保障できない。例えば、現在のセンサー（例えば圧力センサー、温度センサー）はますますインテリジェント化されており、採集したデータが暗号化される前にセンサーによって改竄（例えばセンサー中の悪意のあるプログラムによる改竄、センサー異常によるデータ改竄など）される可能性もある。それゆえに、本発明の実施例において伝送するデータの安全性をさらに高めるために、図４示したように、前記バスコントローラー２０１はさらに、データ伝送装置が送信したデータを受信するのに用いる受信ユニット４０３と、前記データにプリセットのデータライブラリフィーチャーの少なくとも１つの特徴が含まれているかどうかを検出するのに用いる検出ユニット４０４と、検出ユニットの検査結果が是であれば、前記データが合法的なデータであると認定するのに用いる第１処理ユニット４０５と、検出ユニットの検査結果が否であれば、警報情報を出すのに用いる第２処理ユニット４０６と、を含む。
【００７２】
ここで、１つの実施例において、バスコントローラー２０１は前記データが合法的なデータであると確認した場合、前記ホストコンピュータに対する後続処理、例えば、当該データを次の設備に伝送する必要がある場合、当該データを送信する。当該データに基づいて自身に対する制御を行う必要があれば、当該データに基づいて相応の操作を行う。
【００７３】
ここで、１つの実施例において、従業員が当該警報の情報に基づいて相応の処理を行うために、警報情報に当該データの出所を含んでもよい。
【００７４】
ここで、１つの実施例において、図４に示したように、バスコントローラー２０１は、次の方法に基づいて前記プリセットデータのライブラリフィーチャーを構築するのに用いるプリセットデータライブラリフィーチャー構築ユニット４０７をさらに含んでもよく。データの伝送装置からプリセットデータライブラリフィーチャーを構築するための少なくとも１つの見本データを採集して、見本データ集合を形成し、見本データ集合に基づいて、少なくともデータ伝送装置がデータを送信するときのデータ持続時間分布特徴、データ伝送装置がデータ送信するときのデータ量分布特徴、データ伝送装置がデータを送信するときの送信時間分布特徴、指定したデータの数値範囲特徴、データ伝送装置識別、ネットワークプロトコル情報、前記データが対応している業務タイプなどのデータの特徴情報を１つ獲得して、獲得したデータ特徴情報に基づいて、プリセットデータのライブラリフィーチャーを形成する。
【００７５】
例えば、データの伝送装置は圧力センサー、温度センサーおよび流量センサーを含んでいれば、これらのデータ伝送装置の中から相応のデータを採集して見本データとして、見本データ集合を形成する。
【００７６】
理解しやすくするために、ここで例を挙げて前記各データの特徴情報を説明する。
【００７７】
（１）、データ伝送装置がデータを送信するときのデータ持続時間分布特徴。例えば、一部のデータ伝送装置は業務タイプの相違に基づいて、毎回データを送信するときに、持続的送信の時間が異なり、例えばデータ伝送装置Aの毎回のデータ送信持続時間が１分間であるが、データ伝送装置Ｂの毎回のデータ送信の持続時間が３０秒である。
【００７８】
（２）、データ伝送装置がデータを送信するデータ量分布特徴。例えば、データ伝送装置ＡがデータＴ１、データＴ２を送信し、データＴ１のデータ量はＴ１’、データＴ２のデータ量はT２’であれば、データ伝送装置Ａのデータ量分布特徴はＴ１’とT２’である。好ましくは、当該分布特徴はさらに時間段を含んでもよく、例えば時間段１はデータT  １を送信すれば、時間段１が対応しているデータ量はＴ１’、同じく、時間段１はデータＴ２を送信すれば、時間段２が対応しているデータ量はＴ２’である。
【００７９】
（３）、データ伝送装置がデータを送信するときの送信時間分布特徴。例えば、データ伝送装置Aは、通常時間ＴＩＭＥ１、ＴＩＭＥ２、ＴＩＭＥ３、ＴＩＭＥ４のときにデータを送信するとすれば、データ伝送装置AがTIME５に送信したデータを受信したら異常データになる。
【００８０】
（４）指定したデータの数値範囲特徴。例えば、圧力センサーが検出した数値が通常一定の数値範囲内にあれば、圧力センサーのデータにとって、そのデータ特徴は当該数値範囲であるはずである。当然なことながら、さらに精密に分けるならば、異なる圧力センサーの数値範囲が異なってもよい。
【００８１】
（５）、データ伝送装置識別。
当該データ伝送装置識別は唯一当該設備を識別できる識別であり、例えばＭＡＣ（Ｍｅｄｉａ Ａｃｃｅｓｓ Ｃｏｎｔｒｏｌ、物理アドレス）アドレス、ＩＰ（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ、ネットワーク間接続プロトコル）アドレスなど。
【００８２】
（６）、ネットワークプロトコル情報。例えば、ＵＤＰ（Ｕｓｅｒ Ｄａｔａｇｒａｍ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ，ユーザーデータグラムプロトコル)、ＴＣＰ（Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｐｒｏｔｏｃｏｌ，伝送制御プロトコル）などのネットワークプロトコル。
【００８３】
（７）、前記データが対応している業務タイプ。当該業務タイプは、例えば流量検出、温度検出、速度検出、圧力検出などである。具体的に実施するとき、ユーザーは実際の需要に基づいて業務タイプを定定義することができ、そのすべては本発明の実施例に適用されるものであるため、本発明の実施例はそれを限定しない。
【００８４】
ここで、１つの実施例において、図５に示したように、バス端末２０２が受信したデータに対する特徴検査を行いやすく、データの保安を保障するために、前記バス端末２０２は、データ伝送装置が送信したデータを受信するのに用いるバス端末受信ユニット５０１と、前記データの中にプリセットデータのライブラリフィーチャーの少なくとも１つの特徴が含まれているかどうかを検出するのに用いるバス端末検出ユニット５０２と、検出ユニットの検査結果が是であれば、前記データが合法的なデータであると確認するのに用いるバス端末第１処理ユニット５０３と、検出ユニットの検査結果が否であれば、警報情報を出すのに用いるバス端末第２処理ユニット５０４とをさらに含む。
【００８５】
ここで、１つの実施例において、バス端末２０２はプリセットデータのライブラリフィーチャーを構築することができ、その実行方法はバスコントローラー２０１と同じであるため、ここでその説明を省略する。
【００８６】
本発明の好ましい実施例について説明したが、当該領域の技術者が一旦その基本的な創造性概念を察知すれば、これらの実施例に対する変更と改正を行うことができる。そのため、本発明の請求範囲は好ましい実施例および本発明の範囲に包括されたすべての変更と改正を含む。
【００８７】
言うまでもないが、当該領域の技術者は本発明の精神と範囲を逸脱しない限り本発明に対する種々の変更と修正を行ってもよい。仮に本発明のこれらの変更と修正は本発明の請求範囲に属するものであれば、本発明はこれらの変更と修正を意図的に含むものとする。
【図１】
0006431511.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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