CN1898909A

CN1898909A - 通信控制系统

Info

Publication number: CN1898909A
Application number: CNA2004800385992A
Authority: CN
Inventors: 出町公二; 江桥博道; 赤羽国治; 中岛刚; 幅口健二; 村上真之; 横井丰明; 本乡健
Original assignee: Yokogawa Electric Corp
Current assignee: Yokogawa Electric Corp
Priority date: 2003-12-22
Filing date: 2004-08-11
Publication date: 2007-01-17
Anticipated expiration: 2024-08-11
Also published as: CN100579040C; EP1699174B1; US8054850B2; JP2005184616A; EP1699174A1; WO2005062537A1; JP3723980B2; US20080062954A1; EP1699174A4

Abstract

提供了一种在实时性、可伸缩性和灵活性方面满足工业应用的需要的通信控制系统。为此，本发明使得根据标准协议执行通信的通信站基于通信频带的时间划分来执行复用通信。通过将通信周期分成多个时隙以及将一通信站组和通信部分的一种类型分配到每个时隙来执行通信。

Description

通信控制系统

技术领域

本发明涉及一种用于控制在诸如过程控制的工业应用中进行的通信的通信控制系统。具体地讲，本发明涉及这样一种通信控制系统，该通信控制系统采用了一种装置，通过使用以太网(注册商标)和诸如UDP/IP(用户数据报协议/网际协议)的标准通信协议来提供实时通信。

背景技术

工业应用中的通信包括例如过程控制中的通信。由分布式控制系统执行过程控制。在诸如石油化工、钢铁、纸浆和电力的广泛领域内，分布式控制系统用于工厂操作控制。将以分布式控制系统为例来描述工业应用中的通信。

图1示出了一种通用分布式控制系统的示例性结构。

在图1中，操作监视设备1和控制器2与控制总线3连接。控制器2在操作监视设备1的监视下控制工厂4。操作监视设备1负责工厂操作和监视。操作监视设备1显示控制操作和监视的屏幕。根据工厂的规模，多个控制器被分布在工厂中。操作监视设备1和控制器2经由控制总线3彼此通信来控制工厂。

工厂4中的传感器装置5和6检测温度、压力、液位等的过程值。阀门7和8的打开程度由从控制器2提供的操作信号控制。从传感器装置5和6输出的1到20mA和1到5V的模拟信号被输入到控制器2。基于这种输入，控制器2中的控制单元(未示出)执行控制算法操作并且获得操作量。该操作量以1到20mA和1到5V的模拟信号输出。这个输出用于控制阀门7和8的打开程度。例如，通过控制打开反应炉的阀门的程度，控制了温度和压力的过程量。

传统的分布式控制系统中的控制总线专用于过程控制。由该控制总线使用的协议专用于过程控制。

近来，随着IT(信息技术)和有关web技术的显著发展，分布式控制系统的控制总线需要开放结构。在这种背景下，正在试验将通用总线和标准协议应用到控制总线中。为了将通用总线和标准协议应用到控制总线，必须满足在工业应用中的通信的需要。

专利文献1描述了一种通信系统，该通信系统确定附在接收数据上的标识符是否享有优先级，并且根据确定结果来执行通信的优先级控制，从而确保优先级数据的通信的实时性。

专利文献1：第3457636号日本专利

通常，为了提供实时通信，基于以太网(注册商标)和TCP/IP(传输控制协议/网际协议)的现有的工业应用中的通信在UDP服务上实现了周期性扫描发送。尽管这个通信系统(传统通信系统)没有充分满足可伸缩性和灵活性，但是其在一定程度上可以确保实时性。下面将对其进行描述。

为了在诸如分布式控制系统的大规模系统中执行数据交换，对传统通信系统的使用需要大容量的存储区域。

由于分布式控制系统执行广播通信，所以大量数据交换可以反映出在传统通信系统中接收通信频带不足。因此，传统通信系统在应用于大规模系统或交换大量数据时没有优势，并且没有充分满足工业应用的需要。

在传统的通信系统中，通信站之间交换的数据被固定。例如，给定通信站A、B、C和D，通信站A被设置为与通信站B、C和D交换数据。通信站A没有设置为单独地与通信站C交换数据。通信站A为了与通信站C单独地交换数据，通信站A必须改变其设置。

因此，不可能选择性地从网络上的大量信息中获得必要信息。即使当这成为可能时，用户也需要时间和工作量来改变设置。

因此，在灵活性方面，传统的通信系统不能够充分满足工业应用的需要。

实施本发明来解决这些问题。本发明的目的在于提供一种通信控制系统，该通信控制系统通过使用以太网(注册商标)上的UDP服务和诸如UDP/IP的标准通信协议来实现实时通信协议，从而在实时性以及可伸缩性和灵活性方面满足工业应用的需要。

发明内容

为了解决以上问题，本发明构成如下：

(1)一种通信控制系统，所述通信控制系统用于使得根据标准协议执行通信的通信站基于通信频带的时间划分来执行复用通信，所述通信控制系统包括：

时隙分配部分，用于将作为时间划分的基本周期性的通信周期分成多个时隙，并且将一通信站组和通信部分的一种类型分配到每个时隙；和

时分复用通信部分，用于根据由所述时隙分配部分分配的通信站组和通信部分的类型在时隙期间内执行通信。

(2)如(1)所述的通信控制系统，其中，通过基于所述各个通信站的地址将所述通信站分组来产生所述通信站组。

(3)如(1)或(2)所述的通信控制系统，其中，所述通信部分的类型包括时间同步通信、1对N非周期性数据通信、1对N周期性数据通信、1对1非周期性数据通信和1对1周期性数据通信中的至少一个。

(4)如(3)所述的通信控制系统，其中，所述1对1非周期性数据通信是确认型通信和否定确认型通信中的至少一个，所述确认型通信是所述1对1非周期性数据通信，其中，当接收站正常地接收数据时，接收站将确认返回到发送站，所述否定确认型通信是所述1对1非周期性数据通信，其中，当接收站不能够正常地接收到数据时，接收站将否定确认返回到发送站。

(5)如(1)、(2)或(4)所述的通信控制系统，其中，每个通信站配备有定时器部分和时间同步通信部分，并且

每个通信站的定时器部分的时间与所有通信站的时隙由所述时间同步通信部分同步。

(6)如(1)所述的通信控制系统，其中，所述通信部分是用于执行1对N非周期性数据通信的通信部分，并且，

所述通信部分包括：

数据发送部分，用于将数据包播发到作为多个通信站的目的的组地址；和

数据接收部分，用于当发送的数据包的目的地址是本地通信站所属的组地址时，接收发送的数据包。

(7)如(1)所述的通信控制系统，其中，所述通信部分是用于执行1对N周期性数据通信的通信部分，并且

所述通信部分包括：

数据发送部分，用于在固定的周期内将数据包播发到作为多个通信站的目的的组地址；

多个接收缓冲器，其中的每个接收缓冲器将接收到的数据包的接收时间和数据包作为一对存储；

包接收部分，当所述接收到的数据包的目的地址是本地通信站所属的组地址时，所述包接收部分将所述接收时间附在所述接收到的数据包上并且将所述数据包逐个地顺序存储在所述多个接收缓冲器中；和

接收缓冲器读取部分，用于从所述多个接收缓冲器中具有最近接收时间的接收缓冲器读取所述数据包，在短于广播的周期性的期间内完成读取，并且将所述数据包发送到高层侧。

(8)如(1)所述的通信控制系统，其中，所述通信部分是用于执行1对1非周期性数据通信和立即响应型通信的通信部分，并且

所述通信部分包括：

数据发送部分，用于将数据包发送到单一通信站，并且在在预定时间内没有从接收站返回正常确认的情况下重新发送所述数据包；和

数据接收部分，用于当正常地接收到数据包时发送正常确认。

(9)如(8)所述通信控制系统，其中，所述数据发送部分独立于所述时隙重新发送所述数据包。

(10)如(8)所述的通信控制系统，其中，所述数据接收部分独立于所述时隙来发送所述正常确认。

(11)如(1)所述的通信控制系统，其中，所述通信部分是用于执行1对1非周期性数据通信和否定确认型通信的通信部分，并且

所述通信部分包括：

数据发送部分，用于发送附有序列号的数据包，针对每次发送改变所述序列号；和

数据接收部分，用于每次接收到数据包时，检查附在所述数据包上的序列号，并且当作为检查结果检测到丢失的序列号时，将否定确认包发送到发送站。

(12)如(11)所述的通信控制系统，其中，所述数据接收部分将指定最近正常接收到的数据包的序列号附在所述否定确认包上，并且

当所述数据发送部分接收到所述否定确认包时，所述数据发送部分从未传递的数据包开始顺序地重新发送数据包，所述未传递的数据包由附在所述否定确认包上的序列号指定。

(13)如(11)所述的通信控制系统，其中，当所述数据发送部分在完成数据包的发送之后预定时间内不发送后继数据包时，所述数据发送部分将传递确认包发送到接收站，当由返回的确认包指定的序列号没有指示最近发送的数据包时，所述数据发送部分从由所述返回的确认包指定的未传递的数据包开始顺序地重新发送数据包，并且

当所述数据接收部分接收到所述传递确认包时，所述数据接收部分把指定最近接收到的数据包的序列号被附在其上的确认包返回到发送站。

(14)如(11)到(13)中的任何一个所述的通信控制系统，其中，所述数据接收部分独立于时隙执行所述否定确认包和所述确认包的发送。

(15)如(1)所述的通信控制系统，其中，所述通信部分是用于执行1对1周期性数据通信的通信部分，并且

所述通信部分包括：

发送请求部分，用于基于数据获取请求通过开始请求包来请求周期性发送寻址到特定通信站的数据包；

停止请求部分，用于通过停止请求包来请求停止周期性发送数据包；

数据发送部分，当接收到所述开始请求包时，所述数据发送部分在由所述开始请求包指定的周期内开始把由所述开始请求包指定的数据包发送到请求源的通信站，并且当接收到停止请求包时停止发送数据包；和

数据接收部分，用于接收所述数据包。

(16)如(15)所述的通信控制系统，其中，所述数据接收部分包括：

多个接收缓冲器，其中每个接收缓冲器将所述接收到的数据包的接收时间和所述数据包作为一对进行存储；

包接收部分，用于将所述接收时间附在所述接收到的数据包上，并且逐个顺序地将所述数据包存储在所述多个接收缓冲器中；和

接收缓冲器读取部分，用于从所述多个接收缓冲器中的具有最近接收时间的接收缓冲器读取所述数据包，在短于由所述开始请求包指定的周期的期间内完成读取，并且将所述数据包发送到高层侧。

(17)一种通信控制系统，用于根据标准协议控制在多个通信站之间进行的通信，所述通信控制系统包括：

多个发送队列部分，其存在于OSI分层模型的预定层之间，针对每种类型的通信提供所述发送队列部分，并且所述发送队列部分构成了发送包队列；

多个接收队列部分，其存在于OSI分层模型的预定层之间，并且针对每种类型的通信提供所述接收队列部分，并且所述接收队列部分构成了接收包队列；

发送部分，用于根据预定的优先级顺序来发送附有优先级信息的所述多个发送队列部分中的包，所述优先级信息对应于所述发送队列部分；

接收部分，用于根据所述优先级信息将接收到的包分布并存储在所述多个接收队列部分中；和

读取部分，用于根据预定的优先级顺序来读取存储在所述多个接收队列部分中的数据，并且将所述数据发送到高层侧。

(18)如(17)所述的通信控制系统，其中，在数据不存在于具有比特定发送队列部分的优先级高的优先级的发送队列部分中的情况下，所述发送部分执行所述多个发送队列部分中的所述特定发送队列部分的发送处理。

(19)如(17)所述的通信控制系统，其中，在数据不存在于具有高于特定接收队列部分的优先级的优先级的接收队列部分中的情况下，所述读取部分对所述多个接收队列部分中的所述特定接收队列部分执行读取处理。

(20)如(1)或(17)所述的通信控制系统，其中，所述发送队列部分和所述接收队列部分存在于OSI分层模型的第二层和第三层之间。

(21)如(1)或(17)所述的通信控制系统，其中，所述标准协议是UDP或IP。

从上述讨论中可以看出，本发明具有如下优点：

(1)在以太网(注册商标)和诸如UDP/IP的标准通信协议上实现使用UDP服务的实时通信协议。通信周期被分成多个时隙。每个时隙被分配一通信站组和通信部分的一种类型，并且执行通信。这样，根据信息的特性每个时隙被分配了恰当的通信系统。

这提供了一种在可伸缩性和灵活性方面满足工业应用的需要的通信控制系统。

(2)基于时间划分使用时隙来执行复用通信，从而各个通信系统彼此互不影响。

(3)仅仅当有必要时，通信站才与另一通信站执行通信。这减少了由通信站处理的数据量，从而减少了通信站的存储区域。这样的结构轻松地支持大量通信站或大量通信数据，从而在可伸缩性方面满足了工业应用的需要。

附图说明

图1示出了一般分布式控制系统的示例性结构；

图2是示出本发明的实施例的框图；

图3是示出如何将分配信息分配到时隙的说明性的图；

图4是示出本发明的另一实施例的框图；

图5是示出本发明的另一实施例的框图；

图6是示出本发明的另一实施例的框图；

图7示出通信站的连接例子；

图8是示出图7中的通信站的通信过程的时序图；

图9是示出本发明的另一实施例的框图；

图10说明了图9所示的实施例的操作；

图11说明了图9所示的实施例的操作；

图12是示出本发明的另一实施例的框图；

图13示出了图12所示的数据接收部分的示例性结构；和

图14是示出本发明的另一实施例的框图。

具体实施方式

将对照附图来详细描述本发明。

(1)第一实施例

图2是示出本发明的实施例的框图。

在图2中，通信站10连接到通信路径20。通信路径20例如是分布式控制系统中的控制总线。

通信站10根据标准协议执行通信。标准协议例如是UDP或IP。通信站10通过通信频带的时间划分来负责复用通信。

在通信站10中，时隙分配部分101将具有一定时间长度并且用作时间划分的基本周期的通信周期分成多个时隙，并且将一通信站组和通信部分的一种类型分配到每个时隙。

通过基于每个通信站的地址对通信站进行分组来产生通信站组。分组方法包括基于网络地址进行分组和基于MAC(介质访问控制)地址进行分组。

通信部分的类型包括：时间同步通信、1对n非周期性数据通信(N是等于或大于2的整数)、1对n周期性数据通信、1对1非周期性数据通信和1对1周期性数据通信。

1对1非周期性数据通信包括确认型通信和否定确认型通信。

在确认型通信中，当接收站成功地接收到数据时，接收站将确认返回到发送站。在否定确认型通信中，当接收站没有成功地接收到数据时，接收站将否定确认返回到发送站。

存储部分102存储分配信息103，该分配信息103指示分配到每个时隙的通信站组和通信部分的类型。

时分复用通信部分104在对应时隙内根据由时隙分配部分101分配的通信站组和通信部分的类型来执行通信。时分复用通信部分104中设置了通信部分，用于执行所有类型的通信(时间同步通信、1对N非周期性数据通信、1对N周期性数据通信、1对1非周期性数据通信和1对1周期性数据通信)。

每个通信站设置有时间同步通信部分105和定时器部分106。

当时间同步通信部分105将时间同步通信帧发送到每个站时，所有通信站的定时器部分106被同步。这将所有通信站的时隙同步。

图3是示出如何将分配信息分配到时隙的说明性示图。

在图3中，以表格形式给出了分配信息103。该表格的垂直轴表示通信站组G1到G4，而表格的水平轴表示通信部组C1到C4。

通信帧110中的通信周期111是具有一定长度的基本周期。通信周期111被分成多个时隙112。每个时隙被分配了一个通信站组和一种类型的通信部分。例如，第一时隙被分配了通信站组G1和通信部分组C1。第二时隙被分配了通信站组G2和通信部分组C2。每个时隙根据分配的通信站组和通信部分类型来执行通信。

这样，通信帧被分成多个时隙，用于复用通信。

根据图2所示的实施例，通信周期被分成多个时隙，并且根据信息的特性，每个时隙被分配了恰当的通信系统。这就提供了一种通信控制系统，该通信控制系统在实时性、可伸缩性和灵活性方面满足了工业应用的需要。

(2)第二实施例

图4是示出本发明的另一实施例的框图。图4示出了设置在时分复用通信部分104中的通信部分的示例性结构。

在图4中，通信部分30是用于执行1对N非周期性数据通信的通信部分。

数据发送部分301将数据包播发到作为多个通信站的目的的组地址。组地址可以从网络地址或MAC地址产生。

当发送的数据包的目的地址是本地通信站所属的组地址时，数据接收部分302接收发送的数据包。

地址文件303存储用于通信的组地址304。

(3)第三实施例

图5是示出本发明的另一实施例的框图。图5示出了设置在时分复用通信部分104中的通信部分的示例性结构。

在图5中，通信部分40是用于执行1对N周期性数据通信的通信部分。尽管为了简洁，图5中没有示出通信站，但是通信部分40位于通信站中。

数据发送部分401在固定周期性内将数据包播发到作为多个通信站的目的的组地址。

接收缓冲器402a和402b将接收到的数据包的接收时间和该数据包作为一对进行存储。

当经由通信路径20接收到的数据包的目的地址是本地通信站所属的组地址时，数据接收部分403将接收时间附在每个接收到的数据包上并且逐包地将数据包存储到接收缓冲器402a和402b中。从定时器部分404获取接收时间。

地址文件405存储用于通信的组地址406。

接收缓冲器读取部分407从包含最近接收时间的接收缓冲器402a或402b读取数据包。接收缓冲器读取部分407经由通信路径20将读取的数据包发送到高层PC 430。此时，接收缓冲器读取部分407在短于数据发送部分401的广播通信的周期的时间内完成读取过程。

存储在接收缓冲器402a和402b中的数据包是经由广播通信从另外通信站发送的数据包。

将描述图5所示的实施例的操作。

在图5中，假定：数据包a、b、c和d以这样的顺序被从通信路径20发送出，并且由包接收部分403接收到，并且每个数据包的目的地址是通信部分40所属的目的地址。数据包a、b、c和d通过广播通信从位于另外通信站的数据发送部分401被发送出。

包接收部分403将接收时间t1、t2、t3和t4分别附在数据包a、b、c和d上。

第一个接收到的数据包a和接收时间t1被存储在接收缓冲器402a中。

第二个接收到的数据包b和接收时间t2被存储在接收缓冲器402b中。

以相似的方法，存储被交替改变；数据包c和接收时间t3被存储在接收缓冲器402a中，数据包d和接收时间t4被存储在接收缓冲器402b中。

接收缓冲器读取部分407从包含最近接收时间的接收缓冲器402a或402b读取数据包。

在数据包a和接收时间t1被存储在接收缓冲器402a中的时间点，接收缓冲器读取部分407从接收缓冲器402a读取数据包a和接收时间t1。

在数据包b和接收时间t2被存储在接收缓冲器402b中的时间点，接收时间t2是最近时间。接收缓冲器读取部分407从接收缓冲器402b读取数据包b和接收时间t2。

以相似的方法，数据包c和接收时间t3作为一对以及数据包d和接收时间t4作为一对以这样顺序被读取。

接收缓冲器读取部分407在短于数据包发送的周期(数据发送部分401的广播通信周期)的时间内完成读取过程。数据包a、b、c和d被读取。

接收缓冲器读取部分407将读取的数据包和接收时间发送到高层PC 430。换言之，最近数据被发送到PC 430。

根据图5所示的实施例，可以读取最近数据包，这使得高层侧能够监视最近数据。例如，可以从高层侧监视监视点的开关的最近状态。

尽管在本实施例中提供了两个接收缓冲器，但是也可以提供三个或更多接收缓冲器。当提供了三个接收缓冲器A、B、和C时，接收到的数据包以A、B和C的顺序逐个地存储在这三个接收缓冲器中。

(4)第四实施例

图6是示出本发明的另一实施例的框图。图6示出了设置在时分复用通信部分104中的通信部分的示例性结构。

在图6中，通信部分50是用于执行1对1非周期性立即响应数据通信的通信部分。尽管为了简洁图6中没有示出通信站，但是通信部分50位于通信站中。

数据发送部分501将数据包播发到单一通信站，并且在在预定时间内没有从接收站返回正常确认的情况下重新发送数据包。数据发送部分501基于定时器部分502的时间计数来识别已经经过预定时间。

当正常地接收到数据包时数据接收部分503发送正常确认。

数据发送部分501独立于分配到本地通信站的时隙重新发送数据包。

数据接收部分503独立于分配到本地通信站的时隙发送正常确认。

基于特定例子来描述其。

图7示出了通信站的连接例子。

在图7中，通信站1A、1B和1C连接到通信路径20。这些通信站1A、1B和1C被分别分配时隙。通信站1A、1B和1C使用通信路径20来执行基于时分的通信。通信站1A、1B和1C被分别称作通信站A、通信站B和通信站C。

图8是示出图7中的通信站的通信过程的时序图。

如图8所示，通信站A、通信站B和通信站C被分别分配时隙TA、TB和TC(TC没有示出)。

在时隙TA中，通信站A将数据包发送到另一通信站。在所示例子中，通信站A将数据包1发送到通信站C。即使在时隙TA的时间区域内通信站C将正常确认510返回到通信站A。通信站C独立于本地通信站的时隙返回正常确认510。

图中的实线箭头表示在本地通信站的时隙内的通信。图中的虚线箭头表示本地通信站的时隙以外的时隙内执行的通信。

相似地，通信站B和通信站C在时隙TB和TC内发送数据包。

假定：通信站A在时隙TA内已经将数据包2发送到通信站C，并且来自通信站C的正常确认丢失并在经过预定时间以后没有从通信站C返回正常确认。此时，通信站A独立于时隙TA重新发送数据包。在图中，在步骤520中，通信站A在时隙TB内将数据包2重新发送到通信站C。与此响应，通信站C在时隙TB内返回正常确认。

根据图6的实施例，数据包的重新发送和正常确认独立于涉及的通信站的时隙而被执行。即使在存在大量通信站的环境下，这也防止了通信的响应延迟时间的增加。因此，可以提供适于大规模通信系统的通信控制系统。

(5)第五实施例

图9是示出本发明的另一实施例的框图。图9示出了设置在时分复用通信部分104中的通信部分的示例性结构。

在图9中，通信部分60是用于执行1对1非周期性否定确认数据通信的通信部分。

数据发送部分601发送附有序列号的数据包，每次执行发送时该序列号改变。

数据接收部分602每当接收到数据包时，检查附在数据包上的序列号，并且当作为检查的结果检测到丢失的序列号时，将否定确认包发送到发送站。

存储部分603存储了用于通信的序列号604。

在该通信部分60，当检测到丢失的序列号时，数据接收部分602发送否定确认包，该否定确认包附有指定最近正常接收到的数据包的序列号。

当发送站中的数据发送部分601接收到否定确认包时，其顺序地从未传递的数据包开始重新发送数据包，该未传递的数据包由附在该否定确认包上的序列号指定。

当数据发送部分601在数据包发送完成后的预定时间内不发送后续数据包时，其发送传递确认包。在响应于该传递确认包从接收站返回的确认包所指示的序列号不表示最近发送的数据包的情况下，数据发送部分601从由返回的确认包所指定的未传递的数据包开始顺序地重新发送数据包。

当数据接收部分602接收到该传递确认包时，其将确认包返回到发送站，该确认包附有指定最近接收到的数据包的序列号。

图10是示出图9所示的实施例的通信过程的示例的流程图。

发送站中的数据发送部分601顺序地将附有序列号的数据包发送到接收站。每次执行发送时数据发送部分601改变将被附在数据包上的序列号，例如，S1、S2等。

假定具有序列号S1到S7的数据包已经被发送而对应于序列号S6的数据没有被接收到。在这种情况下，接收站中的数据接收部分602在接收到序列号S7的数据时检测到了序列号S6的丢失。

当接收站中的数据接收部分602接收到序列号S7时，其立即将否定确认包S6’通知发送站，该否定确认包S6’包括关于丢失的数据的序列号S6的信息。当发送站接收到该通知时，其从序列号S6开始以S6、S7、S8等顺序来重新发送数据包。

在这种情况下，尽管序列号S7的数据包由接收通信站接收两次，但是相同数据被覆写在接收到的数据文件上，从而不产生问题。

这样，图9中的实施例的通信是否定确认型通信，其中，接收方将任何丢失的接收包的非正常性通知发送方。

图11是示出图9所示的实施例中的传递确认包和确认包的通信过程的流程图。

在来自发送站的传递完成序列号是S7的情况下，包括S7的传递确认包被从发送站发送到接收站。接收站确认S7的接收并且将包括关于S7的信息的确认包S7’发送到发送站。

根据这样的通信过程，发送站和接收站知道最近发送完成序列号，从而保持下一个数据包发送的序列号的相等。

在如上所述的发送站和接收站之间的使用序列号的通信过程中，两个站拥有序列号的共同信息。

例如，发送站和接收站拥有共同规则，该共同规则是：序列号从1增加并且最大值是逐次加1而获得。序列号可以不从1增加。例如，只要共同规则由发送站和接收站拥有，则序列号可以是递增的偶数或奇数或者是随机可变数。在存储部分603中的共同规则由发送站和接收站拥有。

数据接收部分602可以独立于对应的时隙来发送否定确认包和确认包。在这种情况下使用的通信过程与图7所示的通信过程相似。

通过图9所示的实施例获得了以下优点。

接收站检查每个数据包的序列号，并且当检测到序列号丢失时将否定确认包发送到发送站。这提供了以下优点：

(1)没有必要每次执行发送时都产生正常确认。因此，可以保证数据包传输的最大吞吐量。

(2)当在接收到的包中检测到序列号丢失时，否定确认包被发送到发送站，而非在预定数目的包被发送以后进行接收确认。这使得可以实时检测故障。

(6)第六实施例

图12是示出本发明的另一实施例的框图。图12示出了设置在时分复用通信部分104中的通信部分的示例性结构。

在图9中，通信部分70是用于执行1对1周期性数据通信的通信部分。

在图12中，发送请求部分701基于数据获取请求通过开始请求包来请求周期性发送寻址到特定通信站的数据包。

停止请求部分702通过停止请求包来请求停止周期性发送数据包。

当数据发送部分703接收到开始请求包时，其在由该开始请求包指定的周期中开始将由该开始请求包指定的数据包发送到请求通信站。当数据发送部分703接收到停止请求包时，其停止发送数据包。

数据接收部分704接收数据包。

图13示出了数据接收部分704的示例性结构。

在图13中，接收缓冲器720a和720b、包接收部分721、定时器部分722和接收缓冲器读取部分723分别具有与接收缓冲器402a和402b、包接收部分403、定时器部分404和接收缓冲器读取部分407的结构相同的结构。

数据接收部分704也将接收时间附在接收到的数据包上，并且将数据包逐个地存储到多个接收缓冲器中。数据接收部分704从该多个接收缓冲器读取附有最近接收时间的数据包，并且将其发送到高层侧。

在图12所示的实施例中，通信站不主动地发送数据包，而是当接收到数据获取请求时才将数据包发送到请求通信站。当接收到停止请求时，该通信站停止发送。即，仅仅当必要时，该通信站才与另一目标通信站进行通信。与1对N广播通信相比较，这降低了整体通信量，从而减少了该通信站的存储区域。对大量通信站或大量通信数据而言，这种结构尤其有效。

(7)第七实施例

图14是示出本发明的另一实施例的框图。

在图14中，通信站80连接到通信路径20。该通信站根据诸如UDP或IP的标准协议来执行通信。

发送队列部分801a到801c存在于OSI(开放系统互联)分层模型的第二层和第三层之间，并且组成了发送包的队列。每个通信类型都设置了这样的发送队列部分801a到801c。

接收队列部分802a到802c存在于OSI(开放系统互联)分层模型的第二层和第三层之间，并且组成了接收包的队列。每个通信类型都设置了这样的接收队列部分802a到802c。

发送部分803具有OSI分层模型的第一和第二层的功能，并且以预定的优先级顺序发送发送队列部分801a到801c中的包，该包附有对应于发送队列部分801a到801c的优先级信息。

接收部分804具有OSI分层模型的第一和第二层的功能，并且根据所附的优先级信息来划分和存储接收队列部分802a到802c中的接收到的包。

读取部分805根据预定的优先级顺序来读取存储在接收队列部分802a到802c中的数据，并且将该数据发送到高层PC 430。

发送队列部分801a、801b、801c具有降序的优先级。发送队列部分801a、801b、801c中分别设置有用于高优先级数据、中优先级数据和低优先级数据的队列。

接收队列部分802a、802b、802c具有降序的优先级。接收队列部分802a、802b、802c中分别设置有用于高优先级数据、中优先级数据和低优先级数据的队列。

当给定这样的优先级时，例如，当发送队列部分801a中不存在数据时，发送部分803执行发送队列部分801b的发送处理。

当接收队列部分802a和802b中不存在数据时，读取部分805执行接收队列部分802c的接收处理。

可以在图14所示的实施例中执行图2所示的实施例的使用时隙的时分复用通信。

根据图14所示的实施例，提供了给定特性的缓冲器。这使得在需要实时性的传输路径上优先级数据能够超越非优先级数据，从而实现优先级数据的实时通信。

在如上所述的实施例中，通信站位于操作监视设备或分布式控制系统的控制器中。

Claims

1.一种通信控制系统，所述通信控制系统用于使得根据标准协议执行通信的通信站基于通信频带的时间划分来执行复用通信，所述通信控制系统包括：

时隙分配部分，用于将作为时间划分的基本周期的通信周期分成多个时隙，并且将一通信站组和通信部分的一种类型分配到每个时隙；和

时分复用通信部分，用于根据由所述时隙分配部分分配的通信站组和通信部分类型在时隙期间内执行通信。

2.如权利要求1所述的通信控制系统，其中，通过基于所述各个通信站的地址将所述通信站分组来产生所述通信站组。

3.如权利要求1或2所述的通信控制系统，其中，所述通信部分类型包括时间同步通信、1对N非周期性数据通信、1对N周期性数据通信、1对1非周期性数据通信和1对1周期性数据通信中的至少一个。

4.如权利要求3所述的通信控制系统，其中，所述1对1非周期性数据通信是确认型通信和否定确认型通信中的至少一个，所述确认型通信是所述1对1非周期性数据通信，其中，当接收站正常地接收到数据时，接收站将确认返回到发送站，所述否定确认型通信是所述1对1非周期性数据通信，其中，当接收站不能够正常地接收到数据时，接收站将否定确认返回到发送站。

5.如权利要求1、2或4所述的通信控制系统，其中，每个通信站配备有定时器部分和时间同步通信部分，并且

每个通信站的定时器部分的时间与所有通信站的时隙由所述时间同步通信部分来同步。

6.如权利要求1所述的通信控制系统，其中，所述通信部分是用于执行1对N非周期性数据通信的通信部分，并且，

所述通信部分包括：

7.如权利要求1所述的通信控制系统，其中，所述通信部分是用于执行1对N周期性数据通信的通信部分，并且

所述通信部分包括：

多个接收缓冲器，其中的每个缓冲器将接收到的数据包的接收时间和数据包作为一对存储；

包接收部分，用于当所述接收到的数据包的目的地址是本地通信站所属的组地址时，所述包接收部分将所述接收时间附在所述接收到的数据包上并且将所述数据包逐个地顺序存储在所述多个接收缓冲器中；和

接收缓冲器读取部分，用于从所述多个接收缓冲器中的具有最近接收时间的接收缓冲器读取所述数据包，在短于广播的周期的期间内完成读取，并且将所述数据包发送到高层侧。

8.如权利要求1所述的通信控制系统，其中，所述通信部分是用于执行1对1非周期性数据通信和立即响应型通信的通信部分，并且

所述通信部分包括：

9.如权利要求8所述通信控制系统，其中，所述数据发送部分独立于所述时隙重新发送所述数据包。

10.如权利要求8所述的通信控制系统，其中，所述数据接收部分独立于所述时隙来发送所述正常确认。

11.如权利要求1所述的通信控制系统，其中，所述通信部分是用于执行1对1非周期性数据通信和否定确认型通信的通信部分，并且

所述通信部分包括：

数据接收部分，用于每次接收到数据包时，检查附在所述数据包上的序列号，并且当作为检查的结果检测到丢失的序列号时，将否定确认包发送到发送站。

12.如权利要求11所述的通信控制系统，其中，所述数据接收部分把指定最近正常接收到的数据包的序列号附在所述否定确认包上，并且

13.如权利要求11所述的通信控制系统，其中，当所述数据发送部分在完成数据包的发送之后预定时间内不发送后继数据包时，所述数据发送部分将传递确认包发送到接收站，当由返回的确认包指定的序列号没有指示最近发送的数据包时，所述数据发送部分从由所述返回的确认包指定的未传递的数据包开始顺序地重新发送数据包，并且

14、如权利要求11到13中的任何一个所述的通信控制系统，其中，所述数据接收部分独立于时隙执行所述否定确认包和所述确认包的发送。

15、如权利要求1所述的通信控制系统，其中，所述通信部分是用于执行1对1周期性数据通信的通信部分，并且

所述通信部分包括：

数据发送部分，用于当接收到所述开始请求包时，所述数据发送部分在由所述开始请求包指定的周期内开始把由所述开始请求包指定的数据包发送到请求源的通信站，并且当接收到停止请求包时停止发送数据包；和

数据接收部分，用于接收所述数据包。

16.如权利要求15所述的通信控制系统，其中，所述数据接收部分包括：

17.一种通信控制系统，用于根据标准协议控制在多个通信站之间进行的通信，所述通信控制系统包括：

多个发送队列部分，其存在于OSI分层模型的预定层之间，针对每种类型通信提供所述发送队列部分，并且所述接收队列部分构成了发送包队列；

多个接收队列部分，其存在于OSI分层模型的预定层之间，针对每种类型通信提供所述接收队列部分，并且所述接收队列部分构成了接收包队列；

18.如权利要求17所述的通信控制系统，其中，在数据不存在于具有比特定发送队列部分的优先级高的优先级的发送队列部分中的情况下，所述发送部分执行所述多个发送队列部分中的所述特定发送队列部分的发送处理。

19.如权利要求17所述的通信控制系统，其中，在数据不存在于具有比特定接收队列部分的优先级高的优先级的接收队列部分中的情况下，所述读取部分执行所述多个接收队列部分中的所述特定接收队列部分的读取处理。

20.如权利要求1或17所述的通信控制系统，其中，所述发送队列部分和所述接收队列部分存在于OSI分层模型的第二层和第三层之间。

21.如权利要求1或17所述的通信控制系统，其中，所述标准协议是UDP或IP。