CN1317841C - 利用置换电报识别错误和避免错误的方法和节点 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种在数据网络中借助于数据电报传送实时临界数据的方法。该电报包括一个标识、有效数据和一个传送状态。在本发明的方法中，有问题的数据电报由具有与该电报相同结构的置换电报所代替。置换电报具有与待替换的电报相同的标识，并因此通过本来用于传递没问题的数据电报的耦合节点转发。该置换电报可以包括关于传送错误类型的内容。

Description

利用置换电报识别错误和避免错误的方法和节点

技术领域

本发明涉及一种用于在数据网络，特别是在自动化系统中借助于数据电报传送实时临界数据时识别错误和避免错误的方法。

背景技术

数据网络由联网的数据网络节点构成，并使得有可能在多个用户之间进行通信。这里通信的含义是在用户之间传输数据。在此，待传输的数据作为数据电报发送，即，数据被按一个或多个分组一同打包并以这种形式通过数据网络送至相应的接收者。因此也被称为数据分组。在此，数据传输的概念完全和上述数据电报或数据分组的传输同义。

为了进行联网，例如在可开关的高性能数据网络(特别是以太网络)中通过耦合节点将用户相互连接。每个耦合节点可以与多于两个用户相连并且本身也可以是用户。用户例如有计算机、可存储编程控制器(SPS)或者与其它机器交换电子数据的机器，特别是处理电子数据的机器。

在EP 0866579A1中公开了一种数据分组传送的方法，其中，在不指明各自标识的情况下将数据分组从发送站传输到接收站。

在分布式的自动化系统中，例如在传动技术中，必须使确定的数据在确定的时间到达确定的用户并由接收者处理。这里人们称之为实时临界数据或者实时临界数据交换，因为，数据不及时到达确定的地点造成在用户处不希望的结果。

同样在现有技术中公知，在自动化系统中采用具有相等间隔特性的同步、定时的通信系统。这里，系统被理解成由至少两个用户组成，这些用户为了相互交换数据或者相互传输数据互相连接。其中，数据交换在相等间隔的通信周期内周期地进行，该通信周期由系统使用的通信时钟预先设定。用户例如是中心自动化设备，如可存储编程控制器(SPS，移动控制器)或者其它控制单元、计算机，或者与其它机器交换电子数据、特别是处理其它机器的数据的机器，以及诸如输入/输出组件的外设、传动装置、执行器、传感器。下面将控制单元理解成所有类型的调节器和控制单元。为了传送数据使用的通信系统例如有：现场总线、过程现场总线、以太网络、工业以太网络、法尔总线或者PC内部总线系统(PCI)等。其中，数据电报在预先固定的发送时刻由用户输入数据网络。

如今，自动化部件(例如控制器、传动装置，......)经常具有与周期定时通信系统的接口。这些自动化部件的运行层(快周期)(例如在一控制器中的位置调节，传动的转数和转动力矩调节)是与按该通信周期同步的。由此确定了通信时钟。另一方面，尽管一种更慢的时钟已经是满足要求的，但自动化部件的低性能算法(慢周期)(例如温度调节)同样只能通过该通信时钟与其它部件(例如，对于通风器、水泵的二进制开关，......)通信。通过仅仅使用一种通信时钟来传输系统中的所有信息对传输距离的带宽和部件的通信连通提出了高的要求。

这种高要求并不能总是得到满足，而是可能导致传送错误。可能的传送错误有：

-数据电报未出现或者延迟出现；

-在耦合节点中的数据缓冲器溢出；

-数据电报的长度出错；

-物理上的CRC(循环冗余校验)错误。

现有技术中公知的数据网络中，有问题的数据电报可以在所有通过其传递该数据电报的数据结点上触发一种错误反应。只有利用为此专门设置的电报才有可能进行错误诊断。这造成了对数据网络的附加负担，使得错误诊断变得困难和缓慢。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，避免在有问题的数据电报的传送路径上出现错误反应和提供一种改善的用于错误诊断的方法。

基于本发明的技术问题是通过独立权利要求的特征加以解决的。本发明的特定实施方式在从属权利要求中给出。

在按照本发明的方法中基本上不传递有问题的数据电报。在此，显示出优点的是，有问题的数据电报不会在其它数据节点上触发错误反应。取代传递有问题的数据电报的是，如果一个数据节点上具有确定标识的没有问题的数据电报直到对应该标识的传递时刻还没有出现，或者在传递时刻期间还没有出现的话，该数据节点发送一个具有该标识的置换电报。

在传递中可以采用保存并转发的方法和抄近路的方法。在保存并转发的方法中完全接收数据电报，并在转发之前进行临时保存。与之相反，在抄近路的方法中不临时保存数据，而是直接从接收端口传递至发送端口。

数据电报一般包括一个标识、有效数据和一个传送状态。置换电报同样包括一个标识、有效数据和一个传送状态。置换电报的标识是该待置换数据电报的标识。其有效数据可以是任意的。其传送状态标示了该置换电报的类型。该传送状态还可以额外给出出现了何种传送错误。优选的是，为了进行错误诊断不需要额外的数据电报。

耦合节点在传递时刻将直到传递时刻所接收的置换电报如同一般的数据电报一样通过一个或多个与标识对应的发送端口进行传递。在本发明的一个优选实施方式中，一个耦合节点可以接收和传递具有相同标识的多个数据电报。

一种应用情况的出发点是，首先在目标节点处接收一个不是置换电报的数据电报，并将该数据电报的有效数据和所分配的计时器值进行存储。如果该目标节点接收到另外一个具有相同标识的数据电报，则其首先验证该数据电报是否是置换电报。如果是置换电报，则完全不置换所存储的有效数据和所分配的计时器值。在本发明的一个优选实施方式中，在目标节点上采集置换电报的出现。如果另外一个数据电报不是置换电报，则还根据所存储的计时器值检查所存储的有效数据是否还是当前的。如果该有效数据还是当前的，则可以置换该有效数据，但不是一定要置换。如果该有效数据不是当前的，则原则上由另外一个数据电报的有效数据代替。在将有效数据传递到目标节点的应用之前必须完全接收并临时保存该有效数据，因为转发一个还没有完全接收的数据电报的有效数据可能导致该应用的功能出现问题。

附图说明

下面对照附图对本发明的优选实施方式作进一步的说明。图中：

图1表示按照本发明用于传送实时临界数据的数据网络的一种网络图解，

图2表示通过一个耦合节点在源节点和目标节点之间的示意连接，

图3表示现有技术中DIX以太网络帧和本发明以太网络帧的结构，

图4表示本发明用于在一个耦合节点上传送实时临界数据的方法的流程图，

图5表示在本发明用于一个目标节点上传送实时临界数据的方法的流程图。

具体实施方式

图1表示按照本发明的用于传送实时临界数据的数据网络。源节点i通过耦合节点j间接地与目标节点k连接。数据的传送通过将数据网络节点相互连接的数据总线进行。例如，数据电报可以从源节点i＝1的发送端口1通过耦合节点j＝1的接收端口2和发送端口3传递至耦合节点j＝2的接收端口4。但是，也可以直接从源节点i＝1的发送端口5发送到耦合节点j＝2的接收端口4。也可以看出，来自源节点i＝1的数据电报可以要么通过耦合节点j＝1，要么通过耦合节点j＝2到达目标节点k＝1。这说明，耦合节点和目标节点都可以通过不同的网络路径接收相同的数据电报，这些数据电报因此也具有相同的标识。

图2表示通过一个耦合节点在源节点和目标节点之间的连接。源节点存储着这样的数据，即该数据借助于源节点的一个应用，以具有确定标识的数据电报的形式获得。在由该标识预定的发送时刻，将该数据电报通过一个发送端口发送至一个或者多个耦合节点。该数据电报在所述耦合节点的一个接收端口上被接收。然后，或者将其在存储器中临时存储到传递时刻(保存并转发的方法)，或者直接传递至发送端口(抄近路的方法)。在发送时刻将该数据电报通过一个发送端口传递至其它耦合节点或者目标节点。在目标节点的接收端口上接收、然后存储并为目标节点的应用准备好该数据电报。源节点、耦合节点和目标节点是通过一个计时器同步的。

图3表示现有技术中公知的数据电报的DIX以太网络帧和本发明以太网络帧的结构。标题、目标地址、源地址、实时类型和CRC(循环冗余校验)的设置相同并占用相同的四个存储空间。此外，DIX以太网络帧包含直至1.5K字节的应用数据。在相同的存储空间上，按照本发明的以太网络帧设置了应用数据、数据状态和传送状态。

图4中的流程图说明了本发明用于在一个耦合节点上传送实时临界数据的方法步骤。该耦合节点首先等待一个或者多个没有问题的、具有特定标识的数据电报DT A，B...的出现(步骤6)。电报的数目由接收列表给出。在传递时刻之前出现的数据电报DT A，B...首先被临时存储(保存并转发的方法，步骤7)。对应的是将传递时刻接收的数据电报直接从接收端口传递至发送端口(抄近路的方法)。产生具有特定标识的置换电报DT A，B...，以替代每个预期的、直到传递时刻还没有接收的没有问题的数据电报(步骤8)。在由接收列表给出的传递时刻传递数据电报或者置换电报(步骤9)。在本发明的一个优选实施方式中，将传送错误的出现存储在出现该传送错误的节点上。

图5说明本发明用于在一个目标节点上传送实时临界数据的方法的流程图。其出发点是，首先接收一个不是置换电报的数据电报DT C(步骤10)。首先接收到一个置换电报的情况对于本发明是不重要的。将数据电报DT C连同一个对应的计时器值进行存储(步骤11)。如果在目标节点接收到其它具有相同标识的数据电报DT D(步骤12)，则必须首先检验其是否为一个置换电报(步骤13)。所存储数据电报的有效数据不应该原则上由一个置换电报的任意有效数据替代。如果该数据电报DT D不是置换电报，则在下一步骤根据对应的计时器值检查数据电报DT C是否还是当前的(步骤14)。当前的数据电报DT C可以被替代，但不一定要这样做。如果该数据电报DT C不是当前的，则替代其有效数据和其对应的计时器值(步骤15)。在本发明的一个优选实施方式中，在目标节点上采集置换电报的出现。如果数据电报DT D是一个置换电报，则原则上不替代数据电报DT C(步骤16)。

Claims (11)

1.一种在具有至少一个耦合节点的数据网络中借助于数据电报传送实时临界数据的方法，其中，该数据电报包括一个标识、有效数据和一个传送状态，而该耦合节点包括至少一个发送和接收列表，其中，该接收列表包括关于在有关耦合节点待接收的、具有确定标识的数据电报数目的内容，而该发送列表包括关于对应一标识的传递时刻和对应一标识的一个或多个发送端口的内容，所述方法具有如下步骤：

-在一个耦合节点上等待接收一个或者多个具有一标识的数据电报，直到该标识所对应的传递时刻(6)；

-对于直到所述传递时刻接收了一个或者多个具有所述标识的数据电报的情况：通过所述标识所对应的、耦合节点的发送端口传递该或这些数据电报(9)；

-对于直到所述传递时刻没有接收到一个或者多个待接收的、具有该标识的数据电报的情况：为每个待接收而没有接收到的数据电报产生一个具有所述标识和一个传送状态的置换电报(8)，该传送状态表明涉及的是一个置换电报，并通过所述标识所对应的、耦合节点的发送端口传递该置换电报(9)。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，将传送错误的出现存储在该传送错误出现的节点上。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述置换电报包含任意的有效数据。

4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述置换电报在所述传送状态中包含关于所出现的传送错误的类型的内容。

5.根据权利要求1所述的方法，其中，由至目标节点的路径上一个数据网络节点所接收的置换电报不会在数据网络节点上触发错误反应。

6.根据权利要求1所述的方法，具有下列其它的步骤：

-在一个目标节点上接收一数据电报(10)；

-当所接收的数据电报不是置换电报时存储其有效数据和所分配的计时器值(11)；

-接收至少另外一个与所接收的数据电报具有相同标识的数据电报；

-对于所述另外一个数据电报是置换电报的情况：不替代所存储的有效数据和所分配的计时器值(16)；

-对于所述另外一个数据电报不是置换电报、且所存储的有效数据按照所分配的计时器值不再是当前数据的情况：替代所存储的有效数据和所分配的计时器值(15)。

7.根据权利要求6所述的方法，其中，将所述置换电报的接收存储在所述目标节点上。

8.一种在数据网络中用于借助于数据电报传送实时临界数据的耦合节点，其中，每个电报包括一个标识、有效数据和一个传送状态，所述耦合节点具有：

-一个接收列表，其包括关于在有关耦合节点待接收的、具有确定标识的数据电报数目的内容；

-一个发送列表，其包括关于对应于一标识的传递时刻和至少一个发送端口的内容；

-用于接收一个或者多个数据电报的装置；

-用于存储所述数据电报直到所述传递时刻的装置；

-用于将所述数据电报通过所述标识所对应的发送端口传递的装置；

-用于产生一个或多个置换电报的装置。

9.根据权利要求8所述的耦合节点，其中，所述耦合节点具有用于存储传送错误的出现的装置。

10.根据权利要求8或9所述的耦合节点，其中，所述待替代的置换电报包含关于传送错误的类型的内容。

11.一种数据网络，其至少具有一个根据权利要求8至10中任一项所述的耦合节点。

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