基于二次扩展的高速工业控制总线系统技术方案

本发明专利技术实施例公开了一种基于二次扩展的高速工业控制总线系统。该系统包括：挂接于高速工业控制总线上的控制节点以及至少一个终端节点；高速工业控制总线系统物理层使用OFDM调制技术，采用时分多址方法调度控制节点和终端节点；控制节点，用于根据控制节点中包括的各业务接口将分配的固定时隙划分为与各业务接口分别对应的固定子通道，并在各子通道上进行不同类型信号传输；终端节点，用于根据终端节点中包括的各业务接口将分配的固定时隙划分为与各业务接口分别对应的固定子通道，并在各子通道上进行不同类型信号传输。本发明专利技术实施例的技术方案，提高了现有的高速工业控制总线系统的抗干扰能力和数据传输的实时性，增加了系统承载的接口数量。

【技术实现步骤摘要】
基于二次扩展的高速工业控制总线系统
本专利技术实施例涉及工业
，尤其涉及一种基于二次扩展的高速工业控制总线系统。
技术介绍
在工业领域，高速工业控制总线系统通常包括多个工业设备，每个工业设备可以通过高速工业控制总线进行通信，如传输控制信号，以控制工业设备进行工业生产活动。现有的高速工业控制总线，通常采用总线型或环形总线型拓扑结构，通过一对双绞线连接多个传感器和执行器，这种结构虽然安装简单，但会在通信中引入多径干扰，对高速数据通信产生严重影响。并且，现有的高速工业控制总线一般使用基带信号进行数据传输，使得消除多径干扰需要复杂的均衡技术，实现较为困难。因此，现有工业控制总线在数据传输时的抗干扰性能和传输实时性较差，数据传输速率也较低。
技术实现思路
本专利技术实施例提供一种基于二次扩展的高速工业控制总线系统，以提高现有的高速工业控制总线系统的抗干扰能力和数据传输的实时性，提供长距离、高速、可靠、实时的数据传输通道，并通过对数据传输通道进行再次划分，增加系统承载的接口数量。本专利技术实施例提供了一种基于二次扩展的高速工业控制总线系统，包括：多个节点设备，所述多个节点设备中，包括控制节点，以及至少一个终端节点，所述控制节点以及所述至少一个终端节点挂接于高速工业控制总线上；所述高速工业控制总线系统物理层使用正交频分复用(OrthogonalFrequencyDivisionMultiplexing，OFDM)调制技术，采用时分多址方法调度所述控制节点和所述终端节点；所述控制节点，用于根据所述控制节点中包括的各业务接口将分配的固定时隙划分为与各业务接口分别对应的固定子通道，并在划分的子通道上发送与对应的业务接口匹配的同步信号和控制信号，或者在划分的子通道上发送与对应的业务接口匹配的数据信号，或者在划分的子通道上接收所述终端节点发送的数据信号；所述终端节点，用于根据所述终端节点中包括的各业务接口将分配的固定时隙划分为与各业务接口分别对应的固定子通道，并在划分的子通道上接收所述控制节点发送的同步信号和控制信号，或者在划分的子通道上发送与对应的业务接口匹配的数据信号，或者在划分的子通道上接收其它终端节点或控制节点发送的数据信号。可选的，所述控制节点具体用于：生成资源调度信息并发送给所述至少一个终端节点，所述资源调度信息用于指定各所述终端节点和控制节点所使用的固定时隙。可选的，在所述资源调度信息中，一个固定时隙对应一个OFDM符号资源；一个所述OFDM符号资源为资源调度的最小粒子。可选的，所述控制节点还用于：在生成资源调度信息之前，获取各节点设备的数据传输信息，所述数据传输信息包括：待传输数据以及传输优先级；根据各所述传输优先级，依次为各节点设备的分配与其待传输数据的数据量匹配的固定时隙。可选的，所述控制节点用于：根据各所述传输优先级，依次为各节点设备分配能够满足其传输需求的第一数量的固定时隙；或者根据各所述传输优先级，依次为各节点设备分配与其资源需求比例相匹配的第二数量的固定时隙；其中，所述资源需求比例为当前节点设备的待传输数据的数据量与各节点设备的待传输数据的数据量总和的比值。可选的，所述节点设备具体用于：采用预先设置的扩展字符描述各业务接口的帧格式。可选的，所述节点设备包括：映射器、串并变换单元、反向快速傅里叶变换(InverseFastFourierTransform，IFFT)单元以及并串变换单元；所述映射器，用于对所述节点设备的待传输比特流进行映射，得到已调信号；所述串并变换单元，用于将所述已调信号拆分为预设数量的并行的已调子信号；所述IFFT单元，用于分别对各所述已调子信号进行IFFT变换，得到对应的时域子信号；所述并串变换单元，用于将所述预设数量的时域子信号合并成一个OFDM符号。可选的，所述节点设备还包括：导频插入单元，用于在各所述已调子信号中插入导频信号，以使接收方根据所述导频信号实现信道估计和时间同步。可选的，所述节点设备还包括：保护间隔添加单元，用于在所述OFDM符号中加入保护间隔，以消除码间干扰。可选的，所述节点设备还包括：加窗单元，用于对所述OFDM符号进行加窗处理，以降低所述OFDM符号频谱的带外辐射。本专利技术实施例提供了一种基于二次扩展的高速工业控制总线系统，所述高速工业控制总线系统物理层使用OFDM调制技术，采用时分多址方法调度挂接于高速工业控制总线上的控制节点和终端节点，以使控制节点和终端节点根据自身包括的各业务接口将分配的固定时隙划分为与各业务接口分别对应的固定子通道，并在划分的子通道上进行信号传输，解决了现有的高速工业控制总线使用基带信号进行数据传输，引入多径干扰，导致传输实时性较差以及数据传输速率较低的问题，提高了现有的高速工业控制总线系统的抗干扰能力和数据传输的实时性，提供长距离、高速、可靠、实时的数据传输通道，并通过对数据传输通道进行再次划分，增加系统承载的接口数量。附图说明图1是本专利技术实施例中的一种基于二次扩展的高速工业控制总线系统的结构示意图；图2是本专利技术实施例中的OFDM调制示意图；图3是本专利技术实施例中的资源调度示意图；图4是本专利技术实施例中的帧格式示意图；图5是本专利技术实施例中的各节点设备进行二次资源划分的示意图；图6是本专利技术实施例中的物理层OFDM实现框图；图7是本专利技术实施例中的OFDM符号资源结构示意图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本专利技术，而非对本专利技术的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本专利技术相关的部分而非全部结构。图1为本专利技术实施例中的一种基于二次扩展的高速工业控制总线系统的结构示意图，本实施例可适用于根据时分多址技术和OFDM调制技术，提高现有的高速工业控制总线系统的抗干扰能力和数据传输速率的情况。如图1所示，该系统包括：多个节点设备，所述多个节点设备中，包括控制节点110，以及至少一个终端节点120，控制节点110以及至少一个终端节点120挂接于高速工业控制总线上；高速工业控制总线系统物理层使用OFDM调制技术，采用时分多址方法调度控制节点和终端节点。本实施例中，高速工业控制总线系统可以包括多个节点设备，其中，控制节点110只有一个，终端节点120可以有多个。高速工业控制总线可以采用总线型或者环形总线型的拓扑结构，控制节点110可以通过高速工业控制总线与至少一个终端节点120进行通信。在实际应用中，控制节点110可以是网络控制器等控制装置，终端节点可以是传感器、控制器等终端装置。为了提高现有的高速工业控制总线系统的抗干扰能力和频谱利用率，进而提高数据传输速率，本专利技术实施例的高速工业控制总线系统在物理层使用OFDM调制技术，如图2所示，OFDM调制技术的基本思想本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于二次扩展的高速工业控制总线系统，其特征在于，包括：多个节点设备，所述多个节点设备中包括控制节点以及至少一个终端节点，所述控制节点以及所述至少一个终端节点挂接于高速工业控制总线上；所述高速工业控制总线系统物理层使用正交频分复用OFDM调制技术，采用时分多址方法调度所述控制节点和所述终端节点；/n所述控制节点，用于根据所述控制节点中包括的各业务接口将分配的固定时隙划分为与各业务接口分别对应的固定子通道，并在划分的子通道上发送与对应的业务接口匹配的同步信号和控制信号，或者在划分的子通道上发送与对应的业务接口匹配的数据信号，或者在划分的子通道上接收所述终端节点发送的数据信号；/n所述终端节点，用于根据所述终端节点中包括的各业务接口将分配的固定时隙划分为与各业务接口分别对应的固定子通道，并在划分的子通道上接收所述控制节点发送的同步信号和控制信号，或者在划分的子通道上发送与对应的业务接口匹配的数据信号，或者在划分的子通道上接收其它终端节点或控制节点发送的数据信号。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于二次扩展的高速工业控制总线系统，其特征在于，包括：多个节点设备，所述多个节点设备中包括控制节点以及至少一个终端节点，所述控制节点以及所述至少一个终端节点挂接于高速工业控制总线上；所述高速工业控制总线系统物理层使用正交频分复用OFDM调制技术，采用时分多址方法调度所述控制节点和所述终端节点；
所述控制节点，用于根据所述控制节点中包括的各业务接口将分配的固定时隙划分为与各业务接口分别对应的固定子通道，并在划分的子通道上发送与对应的业务接口匹配的同步信号和控制信号，或者在划分的子通道上发送与对应的业务接口匹配的数据信号，或者在划分的子通道上接收所述终端节点发送的数据信号；
所述终端节点，用于根据所述终端节点中包括的各业务接口将分配的固定时隙划分为与各业务接口分别对应的固定子通道，并在划分的子通道上接收所述控制节点发送的同步信号和控制信号，或者在划分的子通道上发送与对应的业务接口匹配的数据信号，或者在划分的子通道上接收其它终端节点或控制节点发送的数据信号。


2.根据权利要求1所述的基于二次扩展的高速工业控制总线系统，其特征在于，所述控制节点具体用于：
生成资源调度信息并发送给所述至少一个终端节点，所述资源调度信息用于指定各所述终端节点和控制节点所使用的固定时隙。


3.根据权利要求2所述的基于二次扩展的高速工业控制总线系统，其特征在于，在所述资源调度信息中，一个固定时隙对应一个OFDM符号资源；
一个所述OFDM符号资源为资源调度的最小粒子。


4.根据权利要求2所述的基于二次扩展的高速工业控制总线系统，其特征在于，所述控制节点还用于：
在生成资源调度信息之前，获取各节点设备的数据传输信息，所述数据传输信息包括：待传输数据以及传输优先级；
根据各所述传输优先级，依次为各节点设备的分配与其待传输数据的数据量匹配的固定时隙。


5.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：马洪伟，
申请(专利权)人：北京东土科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11