[发明专利]用于在分布式系统的数字单元中交换信息的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于在分布式系统中的数字单元中交换信息的方法。特别是，本发明可以被有利地用于解决在分布式数字控制中的通信问题，这种分布式数字控制被用于自动机械，尤其是自动包装机的操作部件的运动控制，在本技术说明书中进行具体的参考，而没有隐含地限制保护范围。

背景技术

自动机械是一种由多个直接作用于产品上的操作头组成的复杂的多用途机构。

为了获得机器的良好性能，其各个部件之间的正确协调是非常重要的。在早期的自动化中，最初的机构是以机械方式协调的，即经由主凸轮，与主轴相连，然后创建一个轨线作为该机构的其它元件的物理参考。

当今，由于电机、功率电子器件和数字控制及通信的发展，这些元件受控的方式已经大为改变。

附图1示出了基本的体系结构。从图中可看出，自动机械的运动控制系统是一种分布式系统。

该系统由称为节点的数字单元构成，这些节点通过共享通信总线与其它单元交换信息。

尤其是存在一个主节点M，即中央单元，以及许多其它从节点S_i，这些从节点与必须被控制的电机轴相连接。

该系统的每个数字节点通过其内部时钟的触发反复执行一个时间驱动的算法，其特征在于一种标称时间间隔(所谓的“循环时间”)。

一般而言，在现代的复杂系统中，每个数字节点可以同时执行不同算法，“任务”(多任务系统)，每个算法的特征在于其自己的循环时间。对于这种系统而言，在下文考虑的通信和同步问题的概括是直截了当的。主节点中的一个特定任务和从节点中的一个特定任务之间的通信应当被考虑，而不考虑主节点和从节点之间的通信。

令Δt和Δt_i分别为主节点和第i个从节点的循环时间。通常它们被设计为相等或者与固定的整数比同步。事实上，如果网络系统没有提供有效同步，则这种“设计假定”是不现实的，因为每个节点时钟都要受不准确、偏移和抖动的影响。

主节点的主要用途是所有轴的协调，这种协调是假定从节点具有速度或位置参考以追踪传动装置获得的。

在运行时，以等于主节点的循环时间的周期的采样时间对每个参考值进行采样。

然后将每个采样通过数字总线发送到从节点并且以等于从循环时间的采样时间由从节点进行采集。

应注意，不仅采样的值是相关的，而且相应的时刻也是相关的，即使这种信息不直接具备数据项。

此外，这种信息的交换模式取决于通信系统的实现，即总线协议。

无论如何，不管采用什么协议，如果主节点广播一个数据，则从节点将以可变的时间延迟得到该数据，所以，有可能定义较长和较短延迟之间的差作为系统的抖动。

最后，由于类似网络上的数据冲突或者业务拥塞的问题，传输延迟可能增大。

本发明的目的为此是提供一种用于克服以上提到的缺陷的交换信息的方法。

特别是，本发明的范围是为了解决如上所述的分布式系统中的通信和同步传输问题。

发明内容

根据本发明，描述了一种用于在分布式系统中的数字单元中交换信息的方法，其中每个数字单元都由至少一个主节点和多个从节点来定义，该方法包括以下步骤：将信息参考从所述主节点传送到所述从节点，所述信息参考以对应于由所述主节点的时钟值所定义的循环时间周期的采样时间来采样，该方法的特征在于其还包括以下步骤：估计在一个周期性的参考时间间隔期间从所述主节点到达所述从节点的所述信息参考采样的数量，以及利用所述数量来重新计算主时钟值，使得所述从节点能够在下一参考时间间隔期间重建主节点信息参考。

附图说明

下面通过举例参考附图描述本发明，附图中示出了一种交换信息设备的优选而非限制性实施例的原理和概略图，其中：

图1示出了分布式系统的典型体系结构；

图2是对主节点(a)、数据传输(b)的采样以及对从节点(c)的重新采样的原理图；

图3示出了真实时钟的漂移率；

图4示出了间隔时间窗口期间的时钟之间的关系；

图5示出了一种算法实现；

图6a和6b示出了分别用于主采样处理过程和从采样处理过程的图5的算法实现的流程图。

具体实施方式