[发明专利]一种基于EtherCAT的冗余通信方法

权利要求书

1.一种基于EtherCAT的冗余通信方法，其特征在于，一个主站与N个从站依次连接构成环路，主站设有两个网卡即网卡1和网卡2，用于实现双向环结构，包括以下步骤：

网卡1发送以太网帧并通过网卡2接收从站返回的以太网帧，则环路正常；

网卡1发送以太网帧并接收从站1返回的以太网帧，网卡2发送以太网帧并接收从站N返回的以太网帧，即表示主站与从站形成两个环路，出现上述情况的至少一种，则环路有故障。

2.按照权利要求1所述的一种基于EtherCAT的冗余通信方法，其特征在于，出现链路故障时，所述主站与从站形成两个环路，具体如下：

主站通过网卡1发送以太网帧，依次经由从站1至从站i、再依次经从站i至从站1环回后由网卡1接收，形成环路一；

当环路一形成后，主站通过网卡2发送以太网帧，依次经由从站N至从站N-j再依次经从站N-j至从站N环回后由网卡2接收，形成环路二；其中，i、j表示从站序号，i+j＜N。

3.按照权利要求1所述的一种基于EtherCAT的冗余通信方法，其特征在于：在主站配备的两个网卡中，每个网卡均可用于发送和接收数据。

4.按照权利要求1所述的一种基于EtherCAT的冗余通信方法，其特征在于，主站发送以太网帧前，配置主站中的网络信息；所述网络信息包括网络拓扑结构、每个从站的初始化命令、需要周期发送的通信命令以太网帧。

5.按照权利要求1或4所述的一种基于EtherCAT的冗余通信方法，其特征在于：主站配置工具使用从站描述文件ESI在离线模式下编译网络信息文件ENI，并使用ENI文件对主站进行配置，ESI、ENI文件均为XML格式。

6.按照权利要求1所述的一种基于EtherCAT的冗余通信方法，其特征在于，所述主站通过网卡1发送以太网帧并通过网卡2接收从站返回的以太网帧，具体如下：

主站由网卡1发送以太网帧，各从站从接收到的以太网帧中提取或插入数据,然后将处理后的以太网帧按从站序号顺序传输到下一个从站，最后从站N发回经过各从站处理后的以太网帧,并由主站的网卡2接收。

7.按照权利要求1所述的一种基于EtherCAT的冗余通信方法，其特征在于：网卡1发送的以太网帧的目的地址为网卡2的MAC，源地址为网卡1的MAC；网卡2发送的以太网帧的目的地址为网卡1的MAC，源地址为网卡2的MAC：

网卡1接收以太网帧后，判断该以太网帧的目的地址：若该以太网帧的目的地址为网卡2的MAC，则说明收到了环回的以太网帧，环路故障；否则，环路正常；

网卡2接收以太网帧后，判断该以太网帧的目的地址：若该以太网帧的目的地址为网卡1的MAC，则说明收到了环回的以太网帧，环路故障；否则，环路正常。

8.按照权利要求1所述的一种基于EtherCAT的冗余通信方法，其特征在于，主站根据返回的以太网帧确定故障从站的位置，包括以下步骤：

主站给用于各从站通信子报文的工作计数器WKC分别设定一个预期值；主站由网卡1或网卡2发送以太网帧时，所有WKC初始为0；当以太网帧经过某从站并实现数据提取或插入时，WKC增加；

主站接收到环回的以太网帧后，将各从站的WKC值分别与各从站的预期值进行对比；若相等，则对应的从站通信正确；若不相等但WKC非0，则报文处理有问题；若WKC等于0，则所对应的从站通信故障。

9.一种基于EtherCAT的主站，其特征在于，包括发送/接收单元以及与其连接的两个网卡即网卡1和网卡2；

网卡1，用于发送和接收以太网帧；

网卡2，用于发送和接收以太网帧；

发送/接收单元，用于执行以下步骤：

网卡1发送以太网帧并通过网卡2接收从站返回的以太网帧，则环路正常；

网卡1发送以太网帧并接收从站1返回的以太网帧，网卡2发送以太网帧并接收从站N返回的以太网帧，即表示主站与从站形成两个环路，出现上述情况的至少一种，则环路有故障。