專利名稱：基于傳遞時差的數(shù)控系統(tǒng)現(xiàn)場總線時間同步方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及現(xiàn)場總線技術(shù)領(lǐng)域，具體的說是一種基于傳遞時差的數(shù)控系統(tǒng)現(xiàn)場總 線時間同步方法及裝置。
背景技術(shù)：
數(shù)控系統(tǒng)現(xiàn)場總線(以下簡稱數(shù)控總線)是用于實(shí)現(xiàn)數(shù)控裝置(CNC)、主軸單 元、伺服驅(qū)動單元、I/O等部件之間數(shù)據(jù)實(shí)時通信的串行、數(shù)字化、多點(diǎn)、雙向通信網(wǎng)絡(luò)(如 圖1所示)，是實(shí)現(xiàn)全數(shù)字控制、簡化設(shè)備連接、提高系統(tǒng)控制精度和可靠性的關(guān)鍵技術(shù)，具 有高速、高實(shí)時性、高同步性、高可靠性等設(shè)計(jì)要求及運(yùn)行特點(diǎn)。數(shù)控系統(tǒng)現(xiàn)場總線的時間同步(也稱執(zhí)行時間同步)是指總線上所連接的各個 從站在接收到主站的命令后在同一時刻點(diǎn)同時執(zhí)行。數(shù)控系統(tǒng)現(xiàn)場總線系統(tǒng)中，主站與從站設(shè)備之間通過基于異步通信方式的串行總 線，以線形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)(如圖2、3、4所示)或者環(huán)形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)(如圖5所示)互聯(lián)在一起，組 成通信網(wǎng)絡(luò)。主站發(fā)出的數(shù)據(jù)幀按照總線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，依次通過各個從站并實(shí)現(xiàn)主站與從站之間 的數(shù)據(jù)及命令等信息傳輸。在上述傳輸過程中，數(shù)據(jù)幀在總線傳輸過程中以及在經(jīng)過每個 從站轉(zhuǎn)發(fā)過程均需要消耗一定時間，因而導(dǎo)致各個從站接收主站同一時刻發(fā)出數(shù)據(jù)的時間 各不相同。數(shù)控系統(tǒng)現(xiàn)場總線面向數(shù)控機(jī)床、大型復(fù)合加工中心等具有實(shí)時同步控制需求的 應(yīng)用環(huán)境，必須支持?jǐn)?shù)控總線所連接各個部件的控制命令執(zhí)行時間的精確同步，如機(jī)床各 伺服軸、主軸等部件之間的精確同步動作，需提供精確的時鐘同步機(jī)制。因而，各個從站在接收到主站所發(fā)出的諸如同步執(zhí)行等命令時，需要利用總線提 供的時間同步機(jī)制實(shí)現(xiàn)在同一時刻同步執(zhí)行主站命令。數(shù)控系統(tǒng)現(xiàn)場總線的時間同步精度 是決定機(jī)床加工精度的關(guān)鍵因素之一，是實(shí)現(xiàn)精確多軸聯(lián)動的基礎(chǔ)，也是當(dāng)前國內(nèi)外數(shù)控 領(lǐng)域的熱門研究課題之一。當(dāng)前數(shù)控系統(tǒng)現(xiàn)場總線產(chǎn)品采取的時間同步技術(shù)，主要采用基于IEC61588標(biāo)準(zhǔn) 的時鐘同步方式。該同步方式主要應(yīng)用于復(fù)雜拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的工業(yè)現(xiàn)場總線環(huán)境，其主要原理 是在每個站點(diǎn)上均維持一個時鐘，在總線通信過程中，不斷維護(hù)這些時鐘之間的同步計(jì)時 精度，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)時間同步的技術(shù)。該方法適用范圍廣，但實(shí)現(xiàn)復(fù)雜，且占用網(wǎng)絡(luò)資源較多，增 加了短周期的周期性實(shí)時數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶?shí)現(xiàn)難度。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述不足之處，本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種實(shí)現(xiàn) 方法簡單的針對數(shù)控系統(tǒng)現(xiàn)場總線應(yīng)用環(huán)境的基于傳遞時差計(jì)算的高精度執(zhí)行時間同步 方法及裝置，以實(shí)現(xiàn)數(shù)控系統(tǒng)現(xiàn)場總線在通信過程中的高效執(zhí)行時間同步。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是
本發(fā)明一種基于傳遞時差的數(shù)控系統(tǒng)現(xiàn)場總線時間同步方法，用于線形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 或者環(huán)形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的基于全雙工異步串行通信的數(shù)控系統(tǒng)現(xiàn)場總線系統(tǒng)中，包括以下步 驟分別在拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的主站或從站中設(shè)置計(jì)數(shù)器，以計(jì)算主站與各從站間的通信延 時；各從站按主站與該從站之間的通信延時，通過計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)實(shí)現(xiàn)各從站的執(zhí)行時間 同步。所述計(jì)算主站與各從站間的通信延時通過以下步驟得到當(dāng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)為單線形時，主站發(fā)送數(shù)據(jù)幀沿總線經(jīng)各從站傳遞至總線末端從站， 再由末端從站返回?cái)?shù)據(jù)幀延總線經(jīng)各從站反向傳遞至主站，主站記錄上述過程中由發(fā)送數(shù) 據(jù)幀至接收數(shù)據(jù)幀的主站發(fā)收時間差tMara，各從站記錄接收主站發(fā)出的數(shù)據(jù)幀的時間與 發(fā)送給主站數(shù)據(jù)幀的從站收發(fā)時間差A(yù)tDYk;主站將主站發(fā)收時間差發(fā)送至各從站，各從站利用主站發(fā)收時間差和 本從站收發(fā)時間差A(yù)timt，計(jì)算從主站發(fā)出數(shù)據(jù)幀到本從站接收該數(shù)據(jù)幀的通信延時Atk:Atk = (tMCL0CK_AtDYk)+2。當(dāng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)為雙線形時，主站第一端口發(fā)送數(shù)據(jù)幀沿總線經(jīng)各從站傳遞至總線末 端從站，再由末端從站返回?cái)?shù)據(jù)幀延總線經(jīng)各從站反向傳遞至主站第一端口，同時主站第 二端口發(fā)送數(shù)據(jù)幀沿總線經(jīng)各從站傳遞至總線末端從站，再由末端從站返回?cái)?shù)據(jù)幀延總線 經(jīng)各從站反向傳遞至主站第二端口 ；主站同時記錄上述過程中兩個端口的由發(fā)送數(shù)據(jù)幀至 接收數(shù)據(jù)幀的主站發(fā)收時間差tMaraA、tMaraB，各從站記錄接收主站發(fā)出的數(shù)據(jù)幀的時間與 發(fā)送給主站數(shù)據(jù)幀的從站收發(fā)時間差A(yù)timt;主站將主站發(fā)收時間差tMaraA、tMCL0CKB發(fā)送至各自端口連接的從站，各從站利用主 站發(fā)收時間差tMaraiA或及本從站收發(fā)時間差A(yù)timt，分別通過以下公式計(jì)算從主站第 一端口或第二端口發(fā)出數(shù)據(jù)幀到本從站接收該數(shù)據(jù)幀的通信延時Atk Atk = (tMCL0CKA- Δ tDYk) + 2 ；
Atk = (tMCL0CKB- Δ tDYk) + 2。所述計(jì)算主站與各從站間的通信延時通過以下步驟得到當(dāng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)為環(huán)形時，主站由第一端口發(fā)送數(shù)據(jù)幀沿總線經(jīng)各從站傳遞至主站的 第二端口，再由第二端口返回該數(shù)據(jù)幀延總線經(jīng)各從站反向傳遞至主站第一端口，主站記 錄上述過程中第一端口由發(fā)送數(shù)據(jù)幀至接收數(shù)據(jù)幀的主站發(fā)收時間差tMa(KKA，各從站記錄 接收主站第一端口發(fā)出的數(shù)據(jù)幀的時間與發(fā)送給主站第一端口數(shù)據(jù)幀的從站收發(fā)時間差
A ^ADYk ；主站將主站發(fā)收時間差發(fā)送至各從站，各從站利用主站發(fā)收時間差tMaraA 和本從站收發(fā)時間差△、■，計(jì)算從主站第一端口發(fā)出數(shù)據(jù)幀到本從站接收該數(shù)據(jù)幀的通 信延時AtAkΔ tAk — (tMCL0CKA_ Δ tADYk) τ20當(dāng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)為環(huán)形并采用冗余通信方式時，計(jì)算主站與各從站間的通信延時還包 括以下步驟主站由第二端口發(fā)送數(shù)據(jù)幀沿總線經(jīng)各從站傳遞至主站的第一端口，再由第一端口返回該數(shù)據(jù)幀延總線經(jīng)各從站反向傳遞至主站第二端口，主站記錄上述過程中第二端口 由發(fā)送數(shù)據(jù)幀至接收數(shù)據(jù)幀的主站發(fā)收時間差tMaraB，各從站記錄接收主站第二端口發(fā)出 的數(shù)據(jù)幀的時間與發(fā)送給主站第二端口數(shù)據(jù)幀的從站收發(fā)時間差A(yù)tBDYk ；主站將主站發(fā)收時間差發(fā)送至各從站，各從站利用主站發(fā)收時間差tMaraB 和本從站收發(fā)時間差△、■，計(jì)算從主站第二端口發(fā)出數(shù)據(jù)幀到本從站接收該數(shù)據(jù)幀的通 信延時AtBk:Δ tBk — (tMCL0CKB_ A tBDYk) ~2o所述計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)實(shí)現(xiàn)各從站的執(zhí)行時間同步為對于每個從站，當(dāng)收到主站發(fā)出的需要同步執(zhí)行的數(shù)據(jù)幀時，根據(jù)該從站通信延 時Δ tk和主站發(fā)出的同步命令執(zhí)行延時，通過該從站計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)實(shí)現(xiàn)延時后，執(zhí)行同步命 令。本發(fā)明一種實(shí)現(xiàn)基于傳遞時差的數(shù)控系統(tǒng)現(xiàn)場總線時間同步方法的裝置，由啟停 信號多路選擇及分配控制器、通信延時計(jì)算模塊組成，其中啟停信號多路選擇及分配控制 器接收主站或者從站通信端口輸出的發(fā)送啟動、接收啟動信號以及總線拓?fù)渲甘拘盘?；?停信號多路選擇及分配控制器與通信延時計(jì)算模塊通過接收啟動、發(fā)送啟動指示信號與該 啟停信號多路選擇及分配控制器連接。所述通信延時計(jì)算模塊包括啟停控制器、通信延時計(jì)數(shù)器、減法運(yùn)算器、收發(fā)時間 差計(jì)數(shù)器以及歸零比較器，其中啟?？刂破?，通過接收啟動、發(fā)送啟動指示信號與啟停信號多路選擇及分配控制 器相連，并接收通信延時計(jì)算模塊外部輸入的總線拓?fù)渲甘拘盘枺煌ㄟ^啟/停信號和清零 控制信號與收發(fā)時間差計(jì)數(shù)器相連；通過運(yùn)算控制信號與減法運(yùn)算器相連，同時接收減法 運(yùn)算器輸出的運(yùn)算狀態(tài)指示信號；通過啟/停信號和鎖存控制信號與通信延時計(jì)數(shù)器連 接；收發(fā)時間差計(jì)數(shù)器，輸出數(shù)據(jù)至減法運(yùn)算器；減法運(yùn)算器，輸入端與收發(fā)時間差計(jì)數(shù)器相連，同時接有由通信延時計(jì)算模塊外 部輸入的發(fā)收時間差數(shù)據(jù)，運(yùn)算結(jié)果數(shù)據(jù)經(jīng)通信延時計(jì)數(shù)器輸出至歸零比較器；歸零比較器，輸出同步指示信號，同時反饋回啟?？刂破?。所述啟停信號多路選擇及分配控制器由多路選擇器構(gòu)成，在總線拓?fù)渲甘拘盘柕?控制下，將輸入的A、B端口接收啟動指示信號、發(fā)送啟動指示信號，組合出通信延時計(jì)算模 塊可以使用的接收啟動、發(fā)送啟動指示信號，輸出至通信延時計(jì)算模塊。所述啟停控制器采用可編程邏輯器件或微處理器實(shí)現(xiàn)，根據(jù)接收啟動、發(fā)送啟動 指示信號以及歸零比較器輸出的歸零狀態(tài)指示信號，對收發(fā)時間差計(jì)數(shù)器實(shí)現(xiàn)啟/停、清 零控制\減法運(yùn)算器的運(yùn)算控制以及通信延時計(jì)數(shù)器的啟/停、鎖存控制。本發(fā)明具有以下有益效果及優(yōu)點(diǎn)1.實(shí)現(xiàn)簡單。本發(fā)明滿足基于線形拓?fù)溥B接及環(huán)形拓?fù)溥B接方式的數(shù)控系統(tǒng)現(xiàn)場 總線的精確同步通信要求，并且在上述兩種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)條件下同步計(jì)算方法相同，同步處理 機(jī)制設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)簡單，總線在進(jìn)行同步通信過程中，從站僅僅需要計(jì)算、保存數(shù)據(jù)通信所消耗 的時間，該時間延遲的計(jì)算可以通過高精度延時計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)實(shí)現(xiàn)，不需要維護(hù)全局時鐘信息。
2.占用資源少。傳輸延遲計(jì)算過程，可以通過定義的延遲計(jì)算通信幀完成，亦可 以將延遲計(jì)算數(shù)據(jù)附帶在主站與從站之間的同步或者異步通信數(shù)據(jù)幀實(shí)現(xiàn)。占用通信帶寬 小，每個從站進(jìn)行延時計(jì)算過程，最少僅需要兩次延時信息交換。3.現(xiàn)場布線簡單。延時計(jì)算幀以及同步啟動命令的傳輸與一般通信幀傳輸通路相 同，不需要額外信號線路，也不需要部署獨(dú)立的執(zhí)行時間同步啟動信號線路。


圖1為數(shù)控系統(tǒng)中主_從站通信示意圖；圖2為數(shù)控系統(tǒng)現(xiàn)場總線線形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖(單線形連接，主站第一端口即端口 A 連接)；圖3為數(shù)控系統(tǒng)現(xiàn)場總線線形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖(單線形連接，主站第二端口即端口 B 連接)；圖4為數(shù)控系統(tǒng)現(xiàn)場總線線形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖(雙線形連接，主站第一、二端口即端口 A、B連接)；圖5為數(shù)控系統(tǒng)現(xiàn)場總線環(huán)形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖(環(huán)形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)或采用冗余通信方式的 環(huán)形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu))；圖6為本發(fā)明方法流程圖(從站部分)；圖7為本發(fā)明方法流程圖(主站部分)；圖8為本發(fā)明方法中線形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)延時計(jì)算示意圖(適用于單線形、雙線形拓?fù)?結(jié)構(gòu)連接)；圖9為本發(fā)明方法中環(huán)形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)延時計(jì)算示意圖(適用于環(huán)形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及采用 冗余通信方式的環(huán)形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu))；圖10為本發(fā)明裝置結(jié)構(gòu)框圖；圖11為本發(fā)明裝置中啟停信號多路選擇及分配控制器結(jié)構(gòu)框圖；圖12為本發(fā)明方法中同步性能測試數(shù)據(jù)示波器屏幕截圖(該示波器屏幕截圖僅 截取了觸發(fā)時刻“TO”之后的400nS時間段，數(shù)字通道標(biāo)號0-9為截屏后添加)。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明基于傳遞時差的數(shù)控系統(tǒng)現(xiàn)場總線時間同步方法針對的數(shù)控系統(tǒng)現(xiàn)場總 線為線形拓?fù)溥B接或者環(huán)形拓?fù)溥B接結(jié)構(gòu)的異步串行通信總線。規(guī)定的總線中，主站、從站 均有兩個完整的通信接口 第一端口(端口 A)及第二端口(端口 B)，總線連接拓?fù)浒ň€ 形拓?fù)浜铜h(huán)形拓?fù)鋬煞N結(jié)構(gòu)，其中線形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖2、3、4所示，圖2為主站第一端口(端 口 A)連接的數(shù)控系統(tǒng)現(xiàn)場總線線形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖(單線形連接拓?fù)浣Y(jié)構(gòu))；圖3為主站第二 端口(端口 B)連接的數(shù)控系統(tǒng)現(xiàn)場總線線形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖(單線形連接拓?fù)浣Y(jié)構(gòu))；圖4為 主站第一、二端口即端口(端口 A、B)連接的數(shù)控系統(tǒng)現(xiàn)場總線線形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖(雙線形連 接拓?fù)浣Y(jié)構(gòu))；環(huán)形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖5所示，其中圖5所示的環(huán)形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)也用于采用冗余通 信方式的環(huán)形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)總線連接。如圖6、圖7所示，本發(fā)明方法包括以下步驟分別在拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的主站或從站中設(shè)置計(jì)數(shù)器，以計(jì)算主站與各從站間的通信延
8時；各從站按主站與該從站之間的通信延時，通過計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)實(shí)現(xiàn)各從站的執(zhí)行時間 同步。1.延時計(jì)算方法(1)采用單線形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)時(即總線拓?fù)溥B接結(jié)構(gòu)如圖2或圖3所示)，從站只計(jì) 算到所連接的主站接口的通信延時，即從站第一端口與主站第一端口進(jìn)行數(shù)據(jù)收發(fā)或從站 的第二端口與主站的第二端口進(jìn)行數(shù)據(jù)收發(fā)，以主站第一端口(端口 A)所與連接的從站的 延時計(jì)算為例(如圖8所示)，包括以下步驟當(dāng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)為單線形時，主站發(fā)送數(shù)據(jù)幀沿總線經(jīng)各從站傳遞至總線末端從站， 再由末端從站返回?cái)?shù)據(jù)幀延總線經(jīng)各從站反向傳遞至主站，主站記錄上述過程中由發(fā)送數(shù) 據(jù)幀至接收數(shù)據(jù)幀的主站發(fā)收時間差tMara，各從站記錄接收主站發(fā)出的數(shù)據(jù)幀的時間與 發(fā)送給主站數(shù)據(jù)幀的從站收發(fā)時間差A(yù)tDYk;主站將主站發(fā)收時間差發(fā)送至各從站，各從站利用主站發(fā)收時間差和 本從站收發(fā)時間差A(yù)timt，計(jì)算從主站發(fā)出數(shù)據(jù)幀到本從站接收該數(shù)據(jù)幀的通信延時Atk:Atk = (tMCL0CK- Δ tDYk) + 2。下面以主站第一端口連接從站為例，給出延時計(jì)算方法。定義主站第一端口(端口 A)發(fā)出數(shù)據(jù)幀的時刻為Taxm，主站第一端口(端口 A)接 收到經(jīng)過各個從站轉(zhuǎn)發(fā)返回至主站第一端口(端口 A)數(shù)據(jù)幀的時刻為TAKM。設(shè)第k號從站接收到主站第一端口(端口 A)發(fā)出數(shù)據(jù)幀所需通信延時為Atk，該 數(shù)據(jù)幀由k號從站的第一端口(端口 A)接收，接收時刻記為TAKk，并由B號端口繼續(xù)向下轉(zhuǎn) 發(fā)，向下繼續(xù)轉(zhuǎn)發(fā)的時刻記為TBXk ；此后在該數(shù)據(jù)幀轉(zhuǎn)發(fā)至最后一個從站節(jié)點(diǎn)后，將由最后 一個從站節(jié)點(diǎn)向主站反向轉(zhuǎn)發(fā)，設(shè)第k號從站第二端口(端口 B)接收到所返回的數(shù)據(jù)幀時 刻為TBKk，通過該從站第二端口(端口 B)向主站方向繼續(xù)轉(zhuǎn)發(fā)的時刻記為TAxk，且記數(shù)據(jù)幀 由k號從站第一端口(端口 A)發(fā)送至主站第一端口(端口 A)的通信延時記為At' k。此外，設(shè)TAxk-T碰=AtDYk ；則有(Taem-Taxm)= Δ tk+ Δ tDYk+ At' k；Atk = T碰-Taxm ；At' k = TAEM-TAxk ；AtDYk = TAxk-TAEk ；Atk與At' k分別為主站M將數(shù)據(jù)發(fā)送至從站k以及從站k將數(shù)據(jù)發(fā)送至主站 M所消耗的時間，根據(jù)本延時計(jì)算方法約定條件，這兩部分?jǐn)?shù)據(jù)傳輸?shù)穆窂较嗟龋粗髡镜?一端口(端口 A)發(fā)送數(shù)據(jù)至從站k的第一端口(端口 A)耗時與從站k的第一端口(端口 A)發(fā)送數(shù)據(jù)至主站的第一端口(端口 A)耗時近似相等，即存在Atk At' k。則可以計(jì)算出Taem-Taxm= 2 X Δ tk+ Δ tDYk其中設(shè)tMara表示主站從發(fā)出數(shù)據(jù)幀至接收到該數(shù)據(jù)幀的總消耗時間，可以表示
tfCLocK — Tarm-Taxmo則可以計(jì)算出tMCL。CK= 2 X Δ tk+ Δ tDYk ；即Δtk = (tMCL0CK- Δ tDYk) + 2 ；根據(jù)上述關(guān)系可以得出，通過計(jì)算主站第一端口(端口 A)從發(fā)送至接收到數(shù)據(jù)幀的總耗時tMara，以及從站k的第一端口(端口 A)接收到主站數(shù)據(jù)至第一端口(端口 A)開 始反向發(fā)送該數(shù)據(jù)時間差A(yù)tDYk= (TAxk-TAEk)兩部分既可以計(jì)算出從站k的延時時間Atk。而以及Δ tDYk的計(jì)算可以分別通過主站以及從站k上面設(shè)置的計(jì)數(shù)器進(jìn)行 延時計(jì)數(shù)。線形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)總線連接情況下，主站的第二端口(端口 B)所連接從站延時時間與 第一端口(端口 A)的延時時間計(jì)算方法相同，不再重復(fù)描述。(2)當(dāng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)為雙線形時(總線拓?fù)溥B接結(jié)構(gòu)如圖4所示)，該拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)可以看 作主站同時連接有兩條單線形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)(圖2、圖3所示)的總線結(jié)構(gòu)，主站第一端口發(fā)送 數(shù)據(jù)幀沿總線經(jīng)各從站傳遞至總線末端從站，再由末端從站返回?cái)?shù)據(jù)幀延總線經(jīng)各從站反 向傳遞至主站第一端口，同時主站第二端口發(fā)送數(shù)據(jù)幀沿總線經(jīng)各從站傳遞至總線末端從 站，再由末端從站返回?cái)?shù)據(jù)幀延總線經(jīng)各從站反向傳遞至主站第二端口 ；該拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中主 站每個端口與所連接的從站構(gòu)成的延時時間計(jì)算方法與單線形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)相同，延時計(jì)算亦 如圖8所示；主站同時記錄上述過程中兩個端口的由發(fā)送數(shù)據(jù)幀至接收數(shù)據(jù)幀的主站發(fā)收 時間差tMa。CKA、tMaraiB，各從站記錄接收主站發(fā)出的數(shù)據(jù)幀的時間與發(fā)送給主站數(shù)據(jù)幀的從 站收發(fā)時間差A(yù)tDYk;主站將主站發(fā)收時間差tMaraA、tMCL0CKB發(fā)送至各自端口連接的從站，各從站利用主 站發(fā)收時間差tMaraiA或及本從站收發(fā)時間差A(yù)timt，分別通過以下公式計(jì)算從主站第 一端口或第二端口發(fā)出數(shù)據(jù)幀到本從站接收該數(shù)據(jù)幀的通信延時Atk Atk = (tMCL0CKA- Δ tDYk) + 2 ；Atk = (tMCL0CKB- Δ tDYk) + 2。(3)當(dāng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)為環(huán)形時，如圖5所示，主站由第一端口發(fā)送數(shù)據(jù)幀沿總線經(jīng)各 從站傳遞至主站的第二端口，再由第二端口返回該數(shù)據(jù)幀延總線經(jīng)各從站反向傳遞至主站 第一端口，主站記錄上述過程中第一端口由發(fā)送數(shù)據(jù)幀至接收數(shù)據(jù)幀的主站發(fā)收時間差 tM^KA，各從站記錄接收主站第一端口發(fā)出的數(shù)據(jù)幀的時間與發(fā)送給主站第一端口數(shù)據(jù)幀 的從站收發(fā)時間差A(yù)tADYk;主站將主站發(fā)收時間差發(fā)送至各從站，各從站利用主站發(fā)收時間差tMaraA 和本從站收發(fā)時間差△、■，計(jì)算從主站第一端口發(fā)出數(shù)據(jù)幀到本從站接收該數(shù)據(jù)幀的通 信延時AtAkΔ tAk — (tMCL0CKA_ Δ tADYk) τ20此種情況下，延時計(jì)算分主站第一端口至第二端口通信延時計(jì)算以及主站第二端 口至第一端口通信延時計(jì)算兩部分，延時計(jì)算如圖9所示。下述部分以主站第一端口發(fā)起 延時計(jì)算過程為例，給出延時計(jì)算方法。根據(jù)圖9所示，由主站的第一端口發(fā)起的延時計(jì)算過程包括1)主站第一端口發(fā) 送延時計(jì)算數(shù)據(jù)幀，通過從站順序轉(zhuǎn)發(fā)至主站第二端口 ；2)主站第二端口接收到該數(shù)據(jù)幀 后再通過該第二端口反向發(fā)送數(shù)據(jù)幀，再次經(jīng)過從站轉(zhuǎn)發(fā)至主站第一端口，一次延時計(jì)算 完成。設(shè)定主站第一端口發(fā)出數(shù)據(jù)幀的時刻為Taxm，主站第二端口接收到該幀數(shù)據(jù)的時 間為Tbem，主站第二端口發(fā)出數(shù)據(jù)幀的時刻為Tbxm，主站第一端口接收到該幀數(shù)據(jù)的時間為
Tarmo
10
設(shè)第k號從站接收到主站第一端口發(fā)出數(shù)據(jù)幀的通信延時記為AtAk，該數(shù)據(jù)幀由 k號從站第一端口接收，第二端口繼續(xù)向下轉(zhuǎn)發(fā)，從站k接收該數(shù)據(jù)幀的時刻記為TAKk，向主 站第二端口方向繼續(xù)轉(zhuǎn)發(fā)的時刻記為TBXk。此外，第k號從站第二端口接收到的由主站第二端口發(fā)起的延時計(jì)算數(shù)據(jù)幀的時 刻為TBKk，通過該從站第一端口向主站第一端口方向繼續(xù)轉(zhuǎn)發(fā)的時刻記為TAxk。并且記由主 站第二端口發(fā)起的延時計(jì)算數(shù)據(jù)幀，在從站k的第一端口轉(zhuǎn)發(fā)至主站第一端口通信耗時記 為 At' Ak。根據(jù)本延時計(jì)算方法約定的條件，從站k的第一端口發(fā)送數(shù)據(jù)至主站的第一端口 耗時與主站第一端口發(fā)送數(shù)據(jù)至從站k的第一端口耗時相等，即存在AtAk At' Ak。可以定義tMCL。CKA= (Taem-Taxm)根據(jù)圖9，可以得出(Taem-Taxm) = AtAk+At' Ak+(TAxk_TMk)通過計(jì)算可以得出tMCL0CK = 2 X Δ tAk+ (TAxk-TAEk)即Δ tAk 一 (ticLocKA- (TAxk~TAEk)) ~2同理可以得到由主站端口 B發(fā)起的延時計(jì)算過程中，從站k的延時計(jì)算公式為Δ tBk 一 (tMCL0CKB_ (TBXk_TBEk)) ~2根據(jù)上述關(guān)系可以得出，通過計(jì)算耗時tMa(KKA，tMaraB，以及從站k的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)耗時 (TAxk-TAEk)及(TBXk-TBEk)既可以計(jì)算出延時時間AtkA以及AtkeotMCL0CKA, tMCL0CKB, (TAxk-TAEk)，(TBXk-TBEk)的計(jì)算可以分別通過主站以及從站k上面設(shè) 置的計(jì)數(shù)器進(jìn)行延時計(jì)數(shù)。各從站完成延時時間計(jì)算后，在接收到同步命令數(shù)據(jù)幀時，首先通過計(jì)數(shù)器延時 計(jì)數(shù)的方式進(jìn)行延時，然后執(zhí)行同步命令，以實(shí)現(xiàn)各個從站在同一同步通信周期內(nèi)的執(zhí)行 時間同步。(4)當(dāng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)為環(huán)形并采用冗余通信方式時，總線拓?fù)溥B接結(jié)構(gòu)與環(huán)形結(jié)構(gòu)相 同，如圖5所示，計(jì)算主站與各從站間的通信延時計(jì)算按照環(huán)形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)條件下的延時計(jì) 算方法處理，如圖9所示，此后還包括以下步驟主站由第二端口發(fā)送數(shù)據(jù)幀沿總線經(jīng)各從站傳遞至主站的第一端口，再由第一端 口返回該數(shù)據(jù)幀延總線經(jīng)各從站反向傳遞至主站第二端口，主站記錄上述過程中第二端口 由發(fā)送數(shù)據(jù)幀至接收數(shù)據(jù)幀的主站發(fā)收時間差tMaraB，各從站記錄接收主站第二端口發(fā)出 的數(shù)據(jù)幀的時間與發(fā)送給主站第二端口數(shù)據(jù)幀的從站收發(fā)時間差A(yù)tBDYk ；主站將主站發(fā)收時間差發(fā)送至各從站，各從站利用主站發(fā)收時間差tMaraB 和本從站收發(fā)時間差△、■，計(jì)算從主站第二端口發(fā)出數(shù)據(jù)幀到本從站接收該數(shù)據(jù)幀的通 信延時AtBk:Δ tBk — (tMCL0CKB_ A tBDYk) t20針對線性、環(huán)形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)延時計(jì)算過程中，在線性拓?fù)錀l件下，連接在主站A端口 或B端口所發(fā)起的通信延時計(jì)算，各自為獨(dú)立的延時計(jì)算處理過程；在環(huán)形拓?fù)錀l件下，由 主站A端口或B端口所發(fā)起的通信延時計(jì)算，各自為獨(dú)立的延時計(jì)算處理過程。
2.計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)實(shí)現(xiàn)各從站的執(zhí)行時間同步為對于每個從站，當(dāng)收到主站發(fā)出的需要同步執(zhí)行的數(shù)據(jù)幀時，根據(jù)該從站通信延 時Δ tk和主站發(fā)出的同步命令執(zhí)行延時，通過該從站計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)實(shí)現(xiàn)延時后，執(zhí)行同步命 令。執(zhí)行時間同步方法時差延時計(jì)數(shù)處理后，tMara等計(jì)算結(jié)果可通過發(fā)送時間同步幀或附加在其它數(shù) 據(jù)通信幀的方式傳遞給相應(yīng)從站。各個從站在接收命令后，首先通過延時計(jì)數(shù)器延遲時間，之后執(zhí)行相應(yīng)的命 令，即可實(shí)現(xiàn)各個從站的命令執(zhí)行時間同步。3.實(shí)現(xiàn)上述方法的裝置包括以下部分本發(fā)明裝置結(jié)構(gòu)框圖如圖10所示。本發(fā)明裝置由啟停信號多路選擇及分配控制器、通信延時計(jì)算模塊組成，其中啟 停信號多路選擇及分配控制器接收主站或者從站通信端口輸出的發(fā)送啟動、接收啟動信號 以及主站或從站的總線拓?fù)渲甘拘盘?；啟停信號多路選擇及分配控制器與通信延時計(jì)算模 塊通過接收啟動、發(fā)送啟動指示信號連接；所述通信延時計(jì)算模塊包括啟?？刂破鳌⑼ㄐ叛?時計(jì)數(shù)器、減法運(yùn)算器、收發(fā)時間差計(jì)數(shù)器以及歸零比較器，其中啟?？刂破?，通過接收啟 動、發(fā)送啟動指示信號與啟停信號多路選擇及分配控制器相連，并接收由模塊外部輸入的 總線拓?fù)渲甘拘盘?，此外，通過啟/停信號和清零控制信號與收發(fā)時間差計(jì)數(shù)器相連，通過 運(yùn)算控制信號與減法運(yùn)算器相連，同時接收減法運(yùn)算器輸出的運(yùn)算狀態(tài)指示信號，通過啟/ 停信號和鎖存控制信號與通信延時計(jì)數(shù)器連接；收發(fā)時間差計(jì)數(shù)器，輸出數(shù)據(jù)至減法運(yùn)算 器；減法運(yùn)算器，輸入端與收發(fā)時間差計(jì)數(shù)器相連，同時接有發(fā)收時間差數(shù)據(jù)，運(yùn)算結(jié)果數(shù) 據(jù)經(jīng)通信延時計(jì)數(shù)器輸出至歸零比較器；歸零比較器，輸出同步指示信號，同時反饋回啟停 控制器。通信延時計(jì)算模塊內(nèi)部的啟?？刂破?，內(nèi)部處理邏輯主要為根據(jù)接收啟動、發(fā)送 啟動信號控制收發(fā)時間差計(jì)數(shù)器的啟/停、清零控制；控制減法運(yùn)算器將收發(fā)時間差計(jì)數(shù) 器計(jì)數(shù)值與發(fā)收時間差計(jì)數(shù)數(shù)值進(jìn)行減法運(yùn)算；控制通信延時計(jì)數(shù)器的啟/停、鎖存控制， 實(shí)現(xiàn)延時計(jì)數(shù)；接收歸零比較器輸出的同步信號反饋以及減法運(yùn)算器的運(yùn)算狀態(tài)指示信 號，實(shí)現(xiàn)對通信延時計(jì)算過程中通信延時計(jì)算模塊內(nèi)部其它組件的操作控制；啟?？刂破?可采用可編程邏輯器件(PAL、GAL、CPLD、FPGA)或微處理器等實(shí)現(xiàn)。所述啟停信號多路選擇及分配控制器如圖11所示，由多路選擇器構(gòu)成，在總線拓 撲指示信號的控制下，將輸入的A、B端口接收啟動指示信號、發(fā)送啟動指示信號，組合出通 信延時計(jì)算模塊可以使用的接收啟動、發(fā)送啟動指示信號，輸出至通信延時計(jì)算模塊。所述啟?？刂破鞑捎每删幊踢壿嬈骷?PAL、GAL、CPLD、FPGA)或微處理器實(shí)現(xiàn)，啟 停控制器內(nèi)部處理邏輯主要為根據(jù)接收啟動、發(fā)送啟動指示信號以及歸零比較器輸出的 同步信號反饋，即歸零狀態(tài)指示信號，對收發(fā)時間差計(jì)數(shù)器實(shí)現(xiàn)啟/停、清零控制，減法運(yùn) 算器的運(yùn)算控制以及通信延時計(jì)數(shù)器的啟/停、鎖存控制。在不同總線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)條件下，使用本方法進(jìn)行延時計(jì)算所需要的端口發(fā)送、接收 啟動信號不相同，啟停信號多路選擇及分配控制器完成A、B端口的發(fā)送、接收啟動信號的 組合，通過該啟停信號多路選擇及分配控制器，由A端口及B端口分別獲取的數(shù)據(jù)幀發(fā)送、接收啟動指示信號，被重新組合為有效的數(shù)據(jù)幀啟停信號，提供給相應(yīng)的通信延時計(jì)算模 塊。通信延時計(jì)算模塊內(nèi)部由收發(fā)時間差計(jì)數(shù)器、減法運(yùn)算器、通信延時計(jì)數(shù)器、歸零 比較器以及啟?？刂七壿嫷戎饕M成部分構(gòu)成。從站在初始化及需要重新計(jì)算同步延時時刻，通過收發(fā)時間差計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)，計(jì)算 收發(fā)時間差Δ tDYk，并與由主站獲取的發(fā)收時間差tMara進(jìn)行減法運(yùn)算，計(jì)算出通信延時 Atko此后，當(dāng)需要進(jìn)行同步的時候，通信延時計(jì)數(shù)器裝入通信延時Atk并進(jìn)行遞減運(yùn)算計(jì) 時，當(dāng)計(jì)數(shù)歸零時即為該站點(diǎn)同步執(zhí)行時刻。4.性能測試本發(fā)明方法在總線平臺上進(jìn)行測試。從站部分的傳輸延時計(jì)時以及執(zhí)行啟動之 前的延時處理部分均采用VHDL語言描述設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)，并最終下載到Xilinx Spartan3-500e FPGA芯片中進(jìn)行實(shí)際測試。主站CNC工控機(jī)硬件平臺配置為Intel Pentium 4雙核3. OOGHz CPU，512MB內(nèi) 存，操作系統(tǒng)為Linux徹(&站9(內(nèi)核2.4.20)。主站負(fù)責(zé)周期性發(fā)送同步數(shù)據(jù)幀及同步啟 動命令。時間同步測試工具為Tektronix MSO 4054示波器，該示波器包含4路模擬輸入通 道以及16路數(shù)字輸入通道。從站執(zhí)行時間的同步性測試方法時，每個從站由FPGA芯片引出執(zhí)行啟動信號 測試引腳，該引腳在默認(rèn)置為低電平，同步通信中，當(dāng)從站同步執(zhí)行計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)延時處理 完成并到達(dá)同步執(zhí)行時刻時，將該引腳設(shè)置為高電平。各從站的同步測試信號同時接入 Tektronix MSO 4054示波器，通過示波器讀出執(zhí)行啟動信號引腳電平的變化，可以測量出 本數(shù)控系統(tǒng)現(xiàn)場總線執(zhí)行時間同步方法的同步性能。圖12列出一組同步性能測試數(shù)據(jù)，從站的執(zhí)行啟動信號測試引腳均分別連接在 Tektronix MSO 4054示波器的數(shù)字通道的0至9號端口。通過反復(fù)測試，在連接16個從站點(diǎn)條件，總線上各個從站之間的執(zhí)行時間同步的 誤差小于0. 5uS。
1權(quán)利要求
一種基于傳遞時差的數(shù)控系統(tǒng)現(xiàn)場總線時間同步方法，用于線形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)或者環(huán)形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的基于全雙工異步串行通信的數(shù)控系統(tǒng)現(xiàn)場總線系統(tǒng)中，其特征在于包括以下步驟分別在拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的主站或從站中設(shè)置計(jì)數(shù)器，以計(jì)算主站與各從站間的通信延時；各從站按主站與該從站之間的通信延時，通過計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)實(shí)現(xiàn)各從站的執(zhí)行時間同步。
2.按權(quán)利要求1所述的基于傳遞時差的數(shù)控系統(tǒng)現(xiàn)場總線時間同步方法，其特征在 于所述計(jì)算主站與各從站間的通信延時通過以下步驟得到當(dāng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)為單線形時，主站發(fā)送數(shù)據(jù)幀沿總線經(jīng)各從站傳遞至總線末端從站，再由 末端從站返回?cái)?shù)據(jù)幀延總線經(jīng)各從站反向傳遞至主站，主站記錄上述過程中由發(fā)送數(shù)據(jù)幀 至接收數(shù)據(jù)幀的主站發(fā)收時間差，各從站記錄接收主站發(fā)出的數(shù)據(jù)幀的時間與發(fā)送 給主站數(shù)據(jù)幀的從站收發(fā)時間差A(yù)tDYk;主站將主站發(fā)收時間差發(fā)送至各從站，各從站利用主站發(fā)收時間差和本從 站收發(fā)時間差Δ tDYk，計(jì)算從主站發(fā)出數(shù)據(jù)幀到本從站接收該數(shù)據(jù)幀的通信延時Atk:A tk — (tMCL0CK_ A tDYk) τ 2 ο
3.按權(quán)利要求1所述的基于傳遞時差的數(shù)控系統(tǒng)現(xiàn)場總線時間同步方法，其特征在于當(dāng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)為雙線形時，主站第一端口發(fā)送數(shù)據(jù)幀沿總線經(jīng)各從站傳遞至總線末端從 站，再由末端從站返回?cái)?shù)據(jù)幀延總線經(jīng)各從站反向傳遞至主站第一端口，同時主站第二端 口發(fā)送數(shù)據(jù)幀沿總線經(jīng)各從站傳遞至總線末端從站，再由末端從站返回?cái)?shù)據(jù)幀延總線經(jīng)各 從站反向傳遞至主站第二端口 ；主站同時記錄上述過程中兩個端口的由發(fā)送數(shù)據(jù)幀至接收 數(shù)據(jù)幀的主站發(fā)收時間差tMaraiA、tMaraiB，各從站記錄接收主站發(fā)出的數(shù)據(jù)幀的時間與發(fā)送 給主站數(shù)據(jù)幀的從站收發(fā)時間差A(yù)tDYk;主站將主站發(fā)收時間差tM。皿M、tMCL0CKB發(fā)送至各自端口連接的從站，各從站利用主站發(fā) 收時間差tMaraiA或及本從站收發(fā)時間差A(yù)timt，分別通過以下公式計(jì)算從主站第一端 口或第二端口發(fā)出數(shù)據(jù)幀到本從站接收該數(shù)據(jù)幀的通信延時Atk A tk — (tMCLOCKA- A tDYk) τ 2 ； A tk — (tMCLOCKB- A tDYk) T 2 O
4.按權(quán)利要求1所述的基于傳遞時差的數(shù)控系統(tǒng)現(xiàn)場總線時間同步方法，其特征在 于所述計(jì)算主站與各從站間的通信延時通過以下步驟得到當(dāng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)為環(huán)形時，主站由第一端口發(fā)送數(shù)據(jù)幀沿總線經(jīng)各從站傳遞至主站的第 二端口，再由第二端口返回該數(shù)據(jù)幀延總線經(jīng)各從站反向傳遞至主站第一端口，主站記錄 上述過程中第一端口由發(fā)送數(shù)據(jù)幀至接收數(shù)據(jù)幀的主站發(fā)收時間差tMaraA，各從站記錄 接收主站第一端口發(fā)出的數(shù)據(jù)幀的時間與發(fā)送給主站第一端口數(shù)據(jù)幀的從站收發(fā)時間差A(yù) ^ADYk ；主站將主站發(fā)收時間差tMaraA發(fā)送至各從站，各從站利用主站發(fā)收時間差和本 從站收發(fā)時間差△ tADYk，計(jì)算從主站第一端口發(fā)出數(shù)據(jù)幀到本從站接收該數(shù)據(jù)幀的通信延 時 AtAk:A ^Ak — ( Imclocka-八 ^ADYk) 丁 2。
5.按權(quán)利要求4所述的基于傳遞時差的數(shù)控系統(tǒng)現(xiàn)場總線時間同步方法，其特征在于當(dāng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)為環(huán)形并采用冗余通信方式時，計(jì)算主站與各從站間的通信延時還包括以 下步驟主站由第二端口發(fā)送數(shù)據(jù)幀沿總線經(jīng)各從站傳遞至主站的第一端口，再由第一端口返 回該數(shù)據(jù)幀延總線經(jīng)各從站反向傳遞至主站第二端口，主站記錄上述過程中第二端口由發(fā) 送數(shù)據(jù)幀至接收數(shù)據(jù)幀的主站發(fā)收時間差，各從站記錄接收主站第二端口發(fā)出的數(shù) 據(jù)幀的時間與發(fā)送給主站第二端口數(shù)據(jù)幀的從站收發(fā)時間差A(yù)tBDYk ；主站將主站發(fā)收時間差tMaraB發(fā)送至各從站，各從站利用主站發(fā)收時間差和本 從站收發(fā)時間差△ tBDYk，計(jì)算從主站第二端口發(fā)出數(shù)據(jù)幀到本從站接收該數(shù)據(jù)幀的通信延 時 Δ tBk A ^Bk — (Imclockb-八 ^BDYk) 丁2。
6.按權(quán)利要求ι所述的基于傳遞時差的數(shù)控系統(tǒng)現(xiàn)場總線時間同步方法，其特征在 于所述計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)實(shí)現(xiàn)各從站的執(zhí)行時間同步為對于每個從站，當(dāng)收到主站發(fā)出的需要同步執(zhí)行的數(shù)據(jù)幀時，根據(jù)該從站通信延時 Atk和主站發(fā)出的同步命令執(zhí)行延時，通過該從站計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)實(shí)現(xiàn)延時后，執(zhí)行同步命令。
7.一種實(shí)現(xiàn)基于傳遞時差的數(shù)控系統(tǒng)現(xiàn)場總線時間同步方法的裝置，其特征在于由 啟停信號多路選擇及分配控制器、通信延時計(jì)算模塊組成，其中啟停信號多路選擇及分配 控制器接收主站或者從站通信端口輸出的發(fā)送啟動、接收啟動信號以及總線拓?fù)渲甘拘?號；啟停信號多路選擇及分配控制器與通信延時計(jì)算模塊通過接收啟動、發(fā)送啟動指示信 號與該啟停信號多路選擇及分配控制器連接。
8.按權(quán)利要求7所述的實(shí)現(xiàn)基于傳遞時差的數(shù)控系統(tǒng)現(xiàn)場總線時間同步方法的裝置， 其特征在于所述通信延時計(jì)算模塊包括啟?？刂破?、通信延時計(jì)數(shù)器、減法運(yùn)算器、收發(fā) 時間差計(jì)數(shù)器以及歸零比較器，其中啟停控制器，通過接收啟動、發(fā)送啟動指示信號與啟停信號多路選擇及分配控制器相 連，并接收通信延時計(jì)算模塊外部輸入的總線拓?fù)渲甘拘盘?；通過啟/停信號和清零控制 信號與收發(fā)時間差計(jì)數(shù)器相連；通過運(yùn)算控制信號與減法運(yùn)算器相連，同時接收減法運(yùn)算 器輸出的運(yùn)算狀態(tài)指示信號；通過啟/停信號和鎖存控制信號與通信延時計(jì)數(shù)器連接；收發(fā)時間差計(jì)數(shù)器，輸出數(shù)據(jù)至減法運(yùn)算器；減法運(yùn)算器，輸入端與收發(fā)時間差計(jì)數(shù)器相連，同時接有由通信延時計(jì)算模塊外部輸 入的發(fā)收時間差數(shù)據(jù)，運(yùn)算結(jié)果數(shù)據(jù)經(jīng)通信延時計(jì)數(shù)器輸出至歸零比較器；歸零比較器，輸出同步指示信號，同時反饋回啟?？刂破鳌?br> 9.按權(quán)利要求7所述的實(shí)現(xiàn)基于傳遞時差的數(shù)控系統(tǒng)現(xiàn)場總線時間同步方法的裝置， 其特征在于所述啟停信號多路選擇及分配控制器由多路選擇器構(gòu)成，在總線拓?fù)渲甘拘?號的控制下，將輸入的A、B端口接收啟動指示信號、發(fā)送啟動指示信號，組合出通信延時計(jì) 算模塊可以使用的接收啟動、發(fā)送啟動指示信號，輸出至通信延時計(jì)算模塊。
10.按權(quán)利要求7所述的實(shí)現(xiàn)基于傳遞時差的數(shù)控系統(tǒng)現(xiàn)場總線時間同步方法的裝 置，其特征在于所述啟?？刂破鞑捎每删幊踢壿嬈骷蛭⑻幚砥鲗?shí)現(xiàn)，根據(jù)接收啟動、發(fā) 送啟動指示信號以及歸零比較器輸出的歸零狀態(tài)指示信號，對收發(fā)時間差計(jì)數(shù)器實(shí)現(xiàn)啟/停、清零控制\減法運(yùn)算器的運(yùn)算控制以及通信延時計(jì)數(shù)器的啟/停、鎖存控制。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種基于傳遞時差的數(shù)控系統(tǒng)現(xiàn)場總線時間同步方法及裝置，方法包括分別在拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的主站或從站中設(shè)置計(jì)數(shù)器，以計(jì)算主站與各從站間的通信延時；各從站按主站與該從站之間的通信延時，通過計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)實(shí)現(xiàn)各從站的執(zhí)行時間同步；裝置由啟停信號多路選擇及分配控制器、通信延時計(jì)算模塊組成，啟停信號多路選擇及分配控制器接收主站或者從站通信端口輸出的發(fā)送啟動、接收啟動信號以及總線拓?fù)渲甘拘盘枺粏⑼Ｐ盘柖嗦愤x擇及分配控制器與通信延時計(jì)算模塊通過接收啟動、發(fā)送啟動指示信號與該啟停信號多路選擇及分配控制器連接。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)簡單，占用資源少，不需額外信號線路，也不需要部署獨(dú)立的執(zhí)行時間同步啟動信號線路。
文檔編號H04L29/06GK101958785SQ20091001259
公開日2011年1月26日 申請日期2009年7月17日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月17日
發(fā)明者于東, 劉明烈, 劉蔭忠, 尹震宇, 楊東升, 聶林, 胡毅 申請人:中國科學(xué)院沈陽計(jì)算技術(shù)研究所有限公司;沈陽高精數(shù)控技術(shù)有限公司