[发明专利]一种基于EtherCAT的冗余通信方法

说明书

本发明公开一种基于EtherCAT的冗余通信方法，解决工业以太网通信实时性、确定性与可靠性的问题。本方法基于EtherCAT提供具有实时性和确定性的工业以太网，利用冗余通信提高网络可靠性，解决上述问题。所述冗余通信是指使用环形网络拓扑结构，主站采用双网卡，利用EtherCAT从站控制芯片的自动环回功能，设计双向环结构，使网络在故障点处自动环回；在EtherCAT主站添加冗余控制层，在不影响应用层功能的前提下，判断链路故障点，同时对应用层屏蔽冗余信息和操作，消除链路故障对网络产生的影响，使网络具有自愈功能，提高网络可靠性。

技术领域

本发明涉及EtherCAT冗余通信方法，具体说是一种用于工业生产的基于EtherCAT的冗余通信方法。

背景技术

传统工业以太网采用CSMA/CD介质访问控制机制，网络上的每个节点需要通过竞争来取得发送权，其延时不可预见，发送后还有可能会产生数据碰撞，是一种非确定性的网络，无法保证数据传输实时性的要求，而且单点故障难以隔离，容易扩散造成整个网络的瘫痪，难以满足当今工业生产对工业以太网的需求。

发明内容

针对传统工业以太网实时性、确定性和可靠性的不足之处，本发明要解决的技术问题是提供一种用于工业生产的基于EtherCAT的冗余通信方法。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种基于EtherCAT的冗余通信方法，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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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：