[发明专利]一种分布式控制系统中的地址冲突检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及工业总线通信技术领域，具体是一种分布式控制系统中的地址冲突检测方法。

背景技术

如今的工业控制领域正朝着信息化、智能化、网络化不断发展，影响着通信效率的工业总线技术越来越受到行业的重视。传统的工业通信总线大多采用RS485总线，但是RS485总线有总线利用率低、传输速率低、通信距离短等缺点，并且缺乏完备的错误检测机制，导致其安全性较差，不适合应用在安全相关的工业领域。安全相关的工业领域包括核电、水利、交通、矿山等关系着重大公共安全的行业，一般有着严格的安全性要求。控制器局域网CAN（Controller Area Network）总线是一种能有效支持分布式实时控制的串行通信网络。近年来，由于CAN总线具有高可靠性、高传输速率、良好的勘误检错能力和低廉的成本优势，逐渐成为应用最广泛的现场总线之一。

安全相关的工业领域相比一般的工业领域对安全性要求更高，而且往往应用环境恶劣，存在着大量的干扰，例如电磁、温度、粉尘等影响。由于以上不利环境因素的影响或认为的疏忽，CAN总线对可能出现的地址冲突问题有固定的地址冲突处理机制：例如两个模块（A和B）同时发送具有相同地址的CAN报文时，由于地址相同，所以仲裁域相同，由于数据内容不同，所以数据域不同。发送器对发送位的电平与被监控的总线电平进行比较，在数据域发现电平不相同则判定发送错误，发送错误计数器增加。两个模块的发送错误计数器都在增加，计数器先到达255的CAN控制器（假设为模块A）会主动脱离总线，剩下模块B的CAN控制器工作。这种处理结果在某些情况下是不安全的，如果模块A的CAN报文地址正确，模块B出现错误导致其CAN报文地址与模块A相同，在此情况下，根据地址冲突处理结果，模块A的CAN控制器脱离总线，模块B的CAN控制器正常工作，这与实际要求相反。为了提高通信的安全性，必须做到地址冲突的CAN控制器均不能工作，模块同时脱离总线。

发明内容

本发明的目的在于提供一种分布式控制系统中的地址冲突检测方法，通过该方法能够确保系统中下位机模块的地址唯一，避免地址冲突。

本发明的技术方案为：

一种分布式控制系统中的地址冲突检测方法，所述方法包括：将一个上位机模块作为主机，将若干个下位机模块作为从机，采用CAN总线连接在所述主机与所述从机之间；所述主机上电或复位后，通过所述CAN总线周期性轮询预先配置的节点地址，向所述节点地址发起注册过程，所述注册过程包括：

所述主机向所述节点地址发送请求设备序列号命令；

所述节点地址上的从机对接收到请求设备序列号命令的次数进行判断，若未超过预设阈值，则向所述主机返回保存在硬件中的合法设备序列号，若超过预设阈值，则向所述主机返回固定的非法设备序列号；

若所述主机接收到所述合法设备序列号，则对其进行保存，并向相应节点地址发送允许注册命令，所述相应节点地址上的从机接收到所述允许注册命令并对其中包含的设备序列号进行确认后，向所述主机返回接受注册应答并等待所述主机分配节点标识符；

所述主机接收到所述接受注册应答后，向相应节点地址发送多次地址冲突测试命令，所述相应节点地址上处于等待节点标识符状态的从机对所述地址冲突测试命令不作应答，若所述相应节点地址上还存在地址冲突从机，则所述地址冲突从机接收到所述地址冲突测试命令后，向所述主机返回固定的非法设备序列号；

若所述主机接收到所述非法设备序列号，则停止相应节点地址上的当前注册过程，并向所述相应节点地址重新发起注册过程；

若所述主机发送多次地址冲突测试命令，均未接收到相应节点地址上的从机的应答，则向所述相应节点地址发送节点标识符；

所述相应节点地址上的从机接收到所述节点标识符后，向所述主机返回注册成功应答，所述主机接收到所述注册成功应答后，判定相应节点地址的注册过程完成。

所述的分布式控制系统中的地址冲突检测方法，所述方法还包括：

所述主机检测到某个已注册成功的从机连续5次没有应答或者应答的数据不对，则取消该从机的注册成功状态，并向该从机的节点地址重新发起注册过程。

所述的分布式控制系统中的地址冲突检测方法，所述方法还包括：

若系统在所有从机已注册成功后再添加一个从机，且该新添加从机的节点地址与其中一个已注册成功的从机的节点地址相同，则所述主机不向该新添加从机的节点地址重新发起注册过程。

所述的分布式控制系统中的地址冲突检测方法，所述预设阈值为3次。