本發(fā)明應(yīng)用于工業(yè)自動化技術(shù)領(lǐng)域，提出一種基于i/o總線的數(shù)據(jù)發(fā)送優(yōu)化方法。

背景技術(shù)：

i/o總線在工業(yè)自動化等領(lǐng)域有很廣闊的應(yīng)用，在工業(yè)現(xiàn)場i/o總線各類節(jié)點(diǎn)當(dāng)中，ai節(jié)點(diǎn)由于其數(shù)據(jù)連續(xù)變化的特性，上送的數(shù)據(jù)量相對較大，易造成i/o總線數(shù)據(jù)幀沖突。為盡可能避免此類沖突，降低i/o總線發(fā)生數(shù)據(jù)沖突和仲裁機(jī)率，提高工業(yè)現(xiàn)場i/o總線數(shù)據(jù)發(fā)送穩(wěn)定性，提出一種基于i/o總線的數(shù)據(jù)發(fā)送優(yōu)化方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的，在于提供一種總線數(shù)據(jù)的發(fā)送方法，通過對各類型數(shù)據(jù)發(fā)送方式和時(shí)機(jī)的控制，減少了多個(gè)i/o節(jié)點(diǎn)同時(shí)工作時(shí)的數(shù)據(jù)幀沖突，降低了i/o總線發(fā)生仲裁機(jī)率，提高工業(yè)現(xiàn)場i/o總線數(shù)據(jù)發(fā)送穩(wěn)定性。

為了達(dá)成上述目的，本發(fā)明的解決方案是：一種基于i/o總線的數(shù)據(jù)發(fā)送優(yōu)化方法，其特征在于包括如下步驟：

步驟一，在工業(yè)現(xiàn)場i/o總線的應(yīng)用場合中，現(xiàn)場采集單元由iolink與各類i/o節(jié)點(diǎn)組成，各i/o節(jié)點(diǎn)與iolink之間采用總線傳輸數(shù)據(jù)；

步驟二，iolink通過i/o總線與各i/o節(jié)點(diǎn)完成時(shí)鐘同步，保證各i/o節(jié)點(diǎn)同一時(shí)刻的時(shí)間標(biāo)記相同；

步驟三，i/o節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)按照類型進(jìn)行分類，分別使用不同策略或獨(dú)享不同時(shí)間片經(jīng)i/o總線向iolink發(fā)送數(shù)據(jù)；

步驟四，di節(jié)點(diǎn)采用變位結(jié)合周期分時(shí)上送的方式，當(dāng)數(shù)字量通道產(chǎn)生變位之后，立即上送該變位信號，否則以一定周期(秒級)分時(shí)上送所有通道數(shù)字量信號；

步驟五，ai節(jié)點(diǎn)采用周期分時(shí)發(fā)送方式，在同一時(shí)刻只有其中的一個(gè)節(jié)點(diǎn)向i/o總線發(fā)送數(shù)據(jù)。

上述步驟一中，i/o節(jié)點(diǎn)包括數(shù)字量輸入節(jié)點(diǎn)、模擬量輸入節(jié)點(diǎn)。

上述步驟二中，各i/o節(jié)點(diǎn)均能夠識別自身的通訊地址，并保證一個(gè)iolink管理下的各個(gè)i/o節(jié)點(diǎn)地址唯一，進(jìn)而結(jié)合同步時(shí)鐘產(chǎn)生固定的時(shí)間遞增序列從而為各i/o節(jié)點(diǎn)劃分獨(dú)立時(shí)間片。

上述步驟三中，iolink對各i/o節(jié)點(diǎn)運(yùn)行狀態(tài)的查詢數(shù)據(jù)可利用iolink所在節(jié)點(diǎn)的時(shí)間片完成發(fā)送。

上述步驟四中，各i/o節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)處理和主動發(fā)送任務(wù)由各節(jié)點(diǎn)自身處理完成而不依賴于iolink。

本方案的有益效果為：采用上述方法后，減少了現(xiàn)場i/o采集單元中多個(gè)i/o節(jié)點(diǎn)同時(shí)工作時(shí)的數(shù)據(jù)幀沖突，降低了i/o總線發(fā)生仲裁機(jī)率，提高了工業(yè)現(xiàn)場i/o總線數(shù)據(jù)發(fā)送穩(wěn)定性，相對于常規(guī)i/o總線數(shù)據(jù)收發(fā)方式，不增加硬件成本，實(shí)現(xiàn)過程簡單，并且能夠滿足一般工業(yè)現(xiàn)場實(shí)時(shí)性要求。

附圖說明

圖1本發(fā)明數(shù)據(jù)發(fā)送方案示意圖；

圖2本發(fā)明中ai節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)發(fā)送判斷流程示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施例對本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)說明。

圖1描述了本發(fā)明數(shù)據(jù)發(fā)送方案，現(xiàn)場i/o采集單元由i/o管理節(jié)點(diǎn)(iolink)和各類i/o節(jié)點(diǎn)組成，各i/o節(jié)點(diǎn)與iolink之間采用總線傳輸數(shù)據(jù)并完成時(shí)鐘同步；i/o節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)按照類型進(jìn)行分類，分別使用不同策略或獨(dú)享不同時(shí)間片經(jīng)i/o總線向iolink發(fā)送數(shù)據(jù)；數(shù)字量輸入(di)節(jié)點(diǎn)采用變位結(jié)合周期分時(shí)上送的方式；模擬量輸入(ai)節(jié)點(diǎn)采用周期分時(shí)發(fā)送方式，在同一時(shí)刻時(shí)僅有一個(gè)ai節(jié)點(diǎn)向i/o總線發(fā)送數(shù)據(jù)。

以現(xiàn)場i/o采集單元為例，每塊卡件作為一個(gè)i/o節(jié)點(diǎn)，iolink卡件通訊地址為1，各類i/o卡件通訊地址依次增加，i/o總線帶寬按照1mbps計(jì)算，一塊i/o卡件的通道數(shù)按照8計(jì)算，一個(gè)通道數(shù)據(jù)為16bit，發(fā)送完成時(shí)間小于1ms，考慮可靠發(fā)送，單塊卡件發(fā)送時(shí)間按照3ms(ts)考慮，每塊卡件的發(fā)送延時(shí)計(jì)算方法如下：

發(fā)送延時(shí)(單位ms)＝(通訊地址–2)*3；

若該i/o采集單元最多容納14塊i/o卡件，按照滿配ai卡件計(jì)算，輪循周期為14×3ms＝42ms，則由此得出每塊卡件的發(fā)送周期(t)需大于等于42ms，考慮裕量按照50ms設(shè)置，iolink卡件的查詢報(bào)文時(shí)間片可利用其中剩余空閑的8ms完成。在圖2中，針對ai卡件，當(dāng)每次數(shù)據(jù)采集任務(wù)結(jié)束后進(jìn)入步驟201的數(shù)據(jù)發(fā)送任務(wù)，在數(shù)據(jù)發(fā)送前需要滿足步驟202的條件：

同步時(shí)間標(biāo)識(單位ms)％50＝(通訊地址–2)*3；

滿足上述條件后，進(jìn)入步驟203進(jìn)行數(shù)據(jù)發(fā)送，不滿足則不進(jìn)行數(shù)據(jù)發(fā)送。

從實(shí)現(xiàn)效果來看：每一輪發(fā)送周期開始后，通訊地址為2的ai卡件延時(shí)0ms發(fā)送，通訊地址為3的ai卡件延時(shí)3ms發(fā)送，通訊地址為4的ai卡件延時(shí)6ms發(fā)送，依次類推……直到完成一輪所有ai卡件的數(shù)據(jù)發(fā)送，等待下一周期發(fā)送開始。

由于工業(yè)現(xiàn)場數(shù)字量信號與模擬量信號變化特性不同，數(shù)字量信號動作頻率較低，采用變位結(jié)合秒級周期分時(shí)發(fā)送方式，兼顧信號上送實(shí)時(shí)性和i/o總線負(fù)荷；而模擬量信號實(shí)時(shí)發(fā)生變化，數(shù)據(jù)量較大，無論是采用定周期上送還是采用變化上送的方式，卡件均是各自為陣，發(fā)送數(shù)據(jù)無序不定，而采用上述方法后，同一時(shí)刻所有ai卡件中僅有一塊向i/o總線發(fā)送數(shù)據(jù)；類似的，di卡件周期性發(fā)送數(shù)據(jù)也參照上述過程。相較現(xiàn)有做法而言，該優(yōu)化方法減少了多個(gè)i/o卡件同時(shí)工作時(shí)的數(shù)據(jù)幀沖突，在保證數(shù)據(jù)發(fā)送實(shí)時(shí)性的同時(shí)，降低了i/o總線發(fā)生仲裁機(jī)率，提高了工業(yè)現(xiàn)場i/o總線數(shù)據(jù)發(fā)送穩(wěn)定性。

以上實(shí)施例僅為說明本發(fā)明的技術(shù)思想，不能以此限定本發(fā)明的保護(hù)范圍，凡是按照本發(fā)明提出的技術(shù)思想，在技術(shù)方案基礎(chǔ)上所做的任何改動，均落入本發(fā)明保護(hù)范圍之內(nèi)。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供了一種基于I/O總線的數(shù)據(jù)發(fā)送優(yōu)化方法，在工業(yè)現(xiàn)場I/O總線的應(yīng)用場合中，現(xiàn)場I/O采集單元由I/O管理節(jié)點(diǎn)(IOLINK)和各類I/O節(jié)點(diǎn)組成，各I/O節(jié)點(diǎn)與IOLINK之間采用總線傳輸數(shù)據(jù)并完成時(shí)鐘同步；I/O節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)按照類型進(jìn)行分類，分別使用不同策略或獨(dú)享不同時(shí)間片經(jīng)I/O總線向IOLINK發(fā)送數(shù)據(jù)；數(shù)字量輸入(DI)節(jié)點(diǎn)采用變位結(jié)合周期分時(shí)上送的方式；模擬量輸入(AI)節(jié)點(diǎn)采用周期分時(shí)發(fā)送方式，在同一時(shí)刻時(shí)僅有一個(gè)AI節(jié)點(diǎn)向I/O總線發(fā)送數(shù)據(jù)，便于減少多個(gè)I/O節(jié)點(diǎn)同時(shí)工作時(shí)的數(shù)據(jù)幀沖突，降低了I/O總線發(fā)生仲裁機(jī)率，提高了工業(yè)現(xiàn)場I/O總線數(shù)據(jù)發(fā)送穩(wěn)定性，該方案相對于常規(guī)I/O總線數(shù)據(jù)收發(fā)方式，不增加硬件成本，實(shí)現(xiàn)過程簡單，能夠滿足一般工業(yè)現(xiàn)場實(shí)時(shí)性要求。

技術(shù)研發(fā)人員：徐深;徐衛(wèi)峰;臧峰;吳波;牛洪海
受保護(hù)的技術(shù)使用者：南京南瑞繼保電氣有限公司;南京南瑞繼保工程技術(shù)有限公司
技術(shù)研發(fā)日：2017.06.26
技術(shù)公布日：2017.09.15