CN113711511A - 支持多时间同步协议的工业设备 - Google Patents

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Abstract

描述了在工业设备内支持多个时间同步协议的示例。在一个示例中，从工业设备的第一集合和工业设备的第二集合内的每个工业设备获取时间基准。时间基准提供了用于工业设备的第一集合和工业设备的第二集合的时钟和其他时钟的同步的基础。此后，从时间基准中选择主要时间基准。一旦选择，主要时间基准与从工业设备的第一集合和工业设备的第二集合获取的时间基准中的每个时间基准进行关联。通过主要时间基准被关联，可以控制与第二设备的相关通信。

Description

支持多时间同步协议的工业设备
技术领域
本主题总体涉及工业设备中的时间同步，具体涉及支持多个时间同步协议的工业设备。
背景技术
工业设施可以包括多个工业设备，其中这些设备操作以实现期望工业过程。各种工业设备可以相互结合操作或间歇操作。在后一情况下，工业设备可以完成其操作，该操作然后可以作为触发器或为设施内的另一工业设备提供输入。在这种情况下，这种工业设备的操作彼此同步。不同设备之间的同步确保了设备彼此无缝且不间断地工作，以执行期望功能。在这种情况下，同步通过由联网***启用的各种定时协议来实现。
一般而言，时间同步可以通过一个或多个协议来实现。这样的时间同步协议的示例包括但不限于时间敏感网络(TSN)的IEEE 802.1AS协议、网络时间协议(NTP)、控制网络时钟同步协议(CCNP)、IEEE 1588 PTP、MMS时间源和MB 300时钟同步。在本示例中，IEEE802.1AS定时和同步协议得到了较新的工业设备的支持，而其他时间同步协议得到了传统设备的支持。众所周知，IEEE 802.1AS定时和同步协议是时间敏感网络(TSN)标准的一部分(并且被称为TSN同步协议)，并且用于作为工业设备网络的一部分的设备之间的时间同步。在任何工业网络中，不同的工业设备可能使得它们不同的时间同步协议。为此，工业设备支持多个时间同步协议，以使工业网络内的所有设备都可以同步。
附图说明
参考以下描述和附图将更好地理解本主题的特征、方面和优点。应当指出，在不同附图中使用相同的附图标记指示相似或相同的特征和部件。
图1图示了根据一个示例的具有用于时间同步的多个工业设备的工业网络；
图2图示了根据一个示例的支持多个时间同步协议的工业设备的框图；
图3图示了由支持多个时间同步协议的工业设备实现的示例方法；以及
图4图示了用于使得示例工业设备支持多个时间同步协议的实现非暂态计算机可读介质的示例联网环境的框图。
具体实施方式
本主题涉及用于支持多个时间同步协议的***和方法。所描述的***和方法可以在工业设施和一个或多个工业设备中实施。这种工业设备的示例包括控制器、通信设备、以及以太网交换机。在变电站自动化的背景下，工业设备还可以为智能电子设备(IED)。应当指出，这些示例仅是指示性的而非详尽的。
通常，任何工业设施可以包括多个工业设备，这些工业设备的操作可以相对于彼此同步。应当指出，尽管本描述从工业设施内存在的工业设备的角度提供，但不应将其视为限制。工业设备可以位于不同的位置并且可以通过网络彼此通信。工业设备的同步通常通过联网架构来实现，其中工业设备可以从时间服务器接收定时相关信息。定时服务器可以以预先定义的时间间隔提供这种定时信息。然后，从定时服务器接收的定时信息可以被所考虑的工业设备利用，基于这些信息可以同步它们的时钟。一般而言，时间同步可以通过一个或多个协议来实现。
支持这样的多个时间同步协议通常是复杂的。例如，时间同步通过交换时间同步消息来实现。在特定时间安排这种消息的交换以确保工业设备的时钟同步。可能会发生的是，这种消息的交换可能会推迟以优先考虑其他高优先级数据流量，这可能导致工业设备彼此不同步，并且在某些情况下，可能会影响正在由工业设备执行的工业过程。处理多个时间同步协议的工业设备还可能没有选择适当的时间基准来执行内部操作。可以理解为，这种时间基准用于校正可能在工业设备内产生的时钟偏斜。
更进一步地，对于不同的多个时间同步协议，通过网络连续传达同步消息。所涉及的更多数目的时间同步协议可能导致更多数目的消息被交换，这继而可能会利用更多的带宽。附加地，可能必须对不同的设备进行专门配置，以选择并利用适当的时钟基准进行同步。在没有实现这种配置的情况下，时间同步过程可能会受到影响。
如上文所讨论的，支持多个时间同步协议是复杂的并且涉及克服某些挑战，上文已经标识了这些挑战中的一些挑战。考虑到最近工业设备已开始支持IEEE 802.1AS定时和同步协议(被称为TSN同步协议)，这种挑战具有其他相关性。众所周知，IEEE 802.1AS是一种点对点协议，并且是基于以太网标准的定时和同步标准。通常，整个工业网络可能包括一系列网段，而这些网段继而包括工业设备集合。在该工业设备集合中，某个工业设备被指定为主机，该主机然后作为该段内其他设备的时间同步的基础。主机继而从大主机节点获取其同步信息，该大主机节点为工业网络内的所有主机以及其他工业设备提供底层定时基准。
在某些情况下，节点工业设备(诸如时间主机)可以连接到多个工业设备，其中每个工业设备可以支持或符合不同的时间同步协议。在这种情况下，节点工业设备(其本身可能支持时间同步协议)可能必须定期与负责向支持不同时间同步协议的设备提供时间基准的不同的时间服务器或时间主机通信。比如，这种节点工业设备可能支持第一时间同步协议(例如，IEEE 802.1AS协议)并且可以充当时间主机，并且可以与作为另一网段的一部分的另一工业设备连接，从而支持不同的时间同步协议(例如，NTP或任何其他传统协议)。节点工业设备除了支持自己的协议外，还支持其他设备的时间同步协议，这些其他设备可能无法通过TSN同步协议直接与支持TSN协议的工业设备同步。
由于节点工业设备支持多个时间同步协议，它可能必须与不同协议的对应时间主机/时间服务器通信以获取时间基准，基于这些时间基准，可以实现时间同步。例如，支持TSN同步协议和NTP协议的节点设备将必须向TSN同步协议的时间主机和NTP协议的时间服务器都发送消息以获取适当的时间基准信息。应当指出，这可能需要利用通信带宽。在预先安排的通信要发生的情况下，请求并接收时间基准信息的延迟可能对工业网络内各种工业设备的同步产生不利影响。
为此，描述了用于在时间同步网络内支持多个时间同步协议的***和方法。在一个示例中，支持TSN同步协议的节点工业设备(TSN设备)从支持不同时间同步协议的时间主机接收时间基准。标识多个时间基准中的主要时间基准。在一个示例中，主要时间基准为符合TSN同步协议的时间基准。回到本示例，主要时间基准和其他时间基准被关联。基于该关联，控制节点工业设备与其他时间主机和/或时间服务器之间的通信。在另一示例中，基于该关联，可以校正工业设备中的任何工业设备的时钟偏移。应当指出，虽然在本说明书中提供的示例已经在TSN同步协议的背景下进行了描述，但是在没有背离本主题的范围的情况下，对于其他时间同步协议也是如此。例如，可以选择另一主要时间基准，而非基于TSN的时间基准。结合图1至图4对这些示例和其他示例进行进一步描述。
图1图示了示例工业网络100，该示例工业网络100包括(多个)工业设备的第一集合102-1、2、……、N，其中(多个)工业设备102-1、2、……、N中的每个工业设备彼此连接(直接或间接)。设备中的每个设备都支持初级时间同步协议。在一个示例中，初级时间同步协议为TSN同步协议。工业网络100还可以包括(多个)工业设备的第二集合104-1、2、......、N。另一方面，(多个)工业设备104-1、2、......、N(统称为工业设备104)支持与TSN同步协议不同的时间同步协议。这种时间同步协议的示例可以包括网络时间协议(NTP)、控制网络时钟同步协议(CCNP)、简单时间网络协议(SNTP)、IEEE1588PTP、以及MMS时间源。工业设备102、104可以被认为分别定义网段106、108。
工业网络还可以包括节点工业设备110。节点工业设备110被使得连接到工业设备102、104。在本示例中，节点工业设备110支持TSN同步协议并且节点工业设备110可以与工业设备102一起处于主从布置中以向这样的工业设备102中的每个工业设备提供时间基准。以类似方式，节点工业设备110可以向工业设备104提供时间基准信息。
为了获取工业设备102和工业设备104所支持的时间同步协议中的每个时间同步协议的时间基准，节点工业设备110还可以与第一时间主机112和第二时间主机114通信。应当指出，对于本说明，假设工业设备104支持NTP，其中第二时间主机114提供对应于NTP的时间基准。在工业设备104支持多个其他时间同步协议的情况下，这样的对应时间主机的数目可以相应变化。
节点工业设备110还可以包括时间同步模块116，以用于支持工业网络100内的多个时间同步协议。应当指出，网络100可以为基于以太网标准的LAN。工业设备102和工业设备104的互连可以通过有线连接或无线连接。
在一个示例中，时间同步模块116从第一时间主机112和第二时间主机114获取时间基准。在所接收的时间基准中，节点工业设备110可以挑选主要时间基准。主要时间基准可以被认为是优选时间基准，然后，该优选时间基准用作工业网络100内的时间同步和同步相关通信的基础。主要时间基准可以基于预先定义的准则来挑选或可以由网络管理员具体定义。
一旦选择了主要时间基准，节点工业设备110然后就可以利用所选择的主要时间基准来使从第一时间主机112和第二时间主机114获取的时间基准进行关联。利用与其他时间基准关联的主要时间基准，可以控制与第二时间主机114和工业设备104(两者都支持不同于TSN同步协议的时间同步协议)的通信。在一个示例中，可以通过通信模块118控制与第二时间主机114和任何一个或多个工业设备104的通信。应当指出，在不偏离本主题的范围的情况下，主要时间基准可以为任何其他时间基准。参考图2还对这些方面和其他示例进行更详细的描述。
图2描述了示例节点工业设备110。在本示例中，节点工业设备110支持用于跨工业网络100同步的时间敏感联网(TSN)时间同步协议。节点工业设备110可以为控制器、通信设备、或以太网交换机。在变电站自动化的背景下，节点工业设备110可以为智能电子设备(IED)。在本示例中，节点工业设备110包括(多个)处理器202、(多个)输入接口204、以及存储器206。(多个)处理器202还可以实现为(多个)信号处理器、(多个)状态机和/或基于操作指令来操纵信号的任何其他设备或部件。(多个)输入接口204可以包括多种接口，例如，用于数据输入和输出并且用于在其他***(诸如工业网络100内的***)之间交换多种操作指令的接口。(多个)输入接口204可以实现为硬件或软件。在一个示例中，(多个)输入接口204还可以将节点工业设备110与一个或多个时间主机和/或时间服务器(例如，如图1所示的第一时间主机112和第二时间主机114)通信耦合以进行时间同步。
存储器206可以存储一个或多个可执行指令，可以提取和执行该一个或多个可执行指令以启用导致支持多个时间同步协议的功能。这种指令的示例包括但不限于用于实现多种功能的节点工业设备110的固件。存储器206还可以用于存储可以在操作节点工业设备110期间生成或利用的数据。存储器206可以为非暂态计算机可读介质，该非暂态计算机可读介质包括例如易失性存储器(诸如RAM)、或非易失性存储器(诸如EPROM、闪存等)。
节点工业设备110还可以包括(多个)模块208和数据210。(多个)模块208可以实现为硬件和编程(例如，程序指令)的组合以实现一个或多个功能。在一个示例中，(多个)模块208包括时间同步模块116、通信模块118、关联模块212、以及用于实现其他功能的(多个)其他模块214。数据210包括可以在节点工业设备110的操作过程期间由(多个)模块208利用或生成的信息。在一个示例中，数据210包括(多个)时间基准216、(多个)配置参数218、关联参数220、(多个)经变换的基准222、以及其他数据224。
如图1所示，节点工业设备110在工业设备102(逻辑上分组为网段106)与工业设备104(逻辑上分组为网段108)之间是共用的。继续本示例，节点工业设备110依次连接到工业设备102以及工业设备104。工业设备102共同符合允许节点工业设备110与工业设备102通信的TSN同步协议，其中节点工业设备110还与第一时间主机112和第二时间主机114通信。
操作时，节点工业设备110从第一时间主机112和第二时间主机114获取时间基准，该时间基准中的每个时间基准被存储为(多个)时间基准216。由于第一时间主机112和第二时间主机114符合不同的时间同步协议，由此获取的时间基准也对应于这种不同的时间同步协议。在一个示例中，(多个)时间基准216可以包括与基准时钟信号、时钟偏移等有关的信息。这样的信息可以从一个或多个中央***周期性地提供给网络100内的适当工业设备。这种中央***的示例包括但不限于时间服务器。
连同(多个)时间基准216，节点工业设备110还可以包括与工业设备104有关的一个或多个配置参数218，该一个或多个配置参数符合不同于节点工业设备110所遵循的协议(即，TSN同步协议)的时间同步协议。(多个)配置参数218可以被认为定义用于同步的参数。在一个示例中，(多个)配置参数218可以包括服务器地址、更新率等。在不影响本主题的范围的情况下，其他参数也是可能的。
一旦获取了(多个)时间基准216，时间同步模块116从(多个)时间基准216中选择主要时间基准。主要时间基准可以基于多种准则(诸如准确性、更新的频率等)来选择。可替代地，主要时间基准可以由监督网络100内的时间同步过程的管理员规定。在本示例中，主要时间基准为基于TSN的时间基准(称为TSN基准)。应当指出，主要时间基准可以为符合任何其他时间同步协议(例如，网络时间协议(NTP)、控制网络时钟同步协议(CCNP)、简单时间网络协议(SNTP)、IEEE 1588PTP、以及MMS时间源)的任何时间基准。
对于前述示例，主要时间基准为基于TSN的时间基准。还应当指出，在没有偏离本主题的范围的情况下，还可以选择任何其他时间基准(与另一时间同步协议有关)作为主要时间基准。在一个示例中，主要时间基准的选择可以基于多种条件。通常认为具有高更新率的时间同步协议可能倾向于提供更准确的时间基准。在这种情况下，可以选择更新率较高的协议的时间基准作为主要时间基准。任何其他条件也可以用于从(多个)时间基准216中选择主要时间基准。
一旦标识并选择了主要时间基准，时间同步模块116就可以使主要时间基准与(多个)其他时间基准216进行关联。应当指出，对于本示例，因为只有第二时间主机114存在，(多个)时间基准216可以包括来自第二时间主机114的时间基准。然而，在工业设备104符合多个时间同步协议(其与TSN同步协议不同)的情况下，(多个)时间基准216可以包括附加时间基准。
所选择的主要时间基准通过关联模块212与(多个)其他时间基准216进行关联。在一个示例中，关联可以基于一个或多个估计偏移。应当理解，关联提供了主要时间基准与(多个)时间基准216之间的相互关系。在另一示例中，基于主要时间基准与(多个)时间基准216之间的关联，还可以生成关联参数220。为了生成关联参数220，时间同步模块116可以确定从第一时间主机112和第二时间主机114获取的时间基准之间的关系。例如，可以通过以下等式表示这些示例时间基准之间的关联：
TS1.TimeRef＝TS2.TimeRef+Δt
其中TS1和TS2指定了两个时间同步协议的相应时间基准，以及Δt为两个示例时间基准之间的差。以上文所描述的方式，还可以导出其他时间同步协议之间的类似关系，这些关系可以共同地实现作为关联参数220。
在另一示例中，主要时间基准还可以用于校正可能发生在任何工业设备104中的任何时钟偏移。由于关联参数220提供了不同时间同步协议(即，TSN同步协议和非TSN协议两者)的时间基准之间的关联，关联参数220可以用于校正可能存在于工业设备104中的任一工业设备中的时钟偏斜。例如，基于用于校正TSN设备(例如，节点工业设备110)中的时钟偏斜的校正因子，可以通过关联参数220确定用于校正支持非TSN协议的设备的时钟偏斜的对应校正因子。一旦确定了对应校正因子，同样可以用于校正支持非TSN协议的设备(即，工业设备104)中的时钟偏斜。
在另一示例中，节点工业设备110可以基于主要时间基准和关联参数220来控制和管理与诸如工业设备104之类的其他设备的同步相关通信。例如，时间同步模块116可以修改或更改一个或多个配置参数218，该一个或多个配置参数218继而改变在工业网络100内实现的同步相关通信的各种特性。
现在，对控制同步相关通信的各种示例进行解释。应当指出，这种通信控制基于主要时间基准以及基于主要时间基准与(多个)时间基准216之间的关联。所描绘的示例仅是示例性的，其中其他示例也是可能的。如所要求保护的，这样的示例也将落入本主题的范围内。
如先前所提及的，节点工业设备110要与第一时间主机112和第二时间主机114通信，以在相应时间同步协议下规定的间隔内获取时间基准和其他信息。在本实例中，时间同步模块116可以有效禁用节点工业设备110所支持的时间同步协议。关于节点工业设备110与第二时间主机114通信的示例场景来解释这个方面，该第二时间主机114为工业设备104-1提供时间同步信息，该工业设备104-1继而支持网络时间协议(NTP)。通常，为了时间同步的目的，节点工业设备110可以周期性地与适当时间服务器(例如，第二时间主机114)通信以获取根据NTP协议的时间基准。节点工业设备110可以与其相应时间服务器通信以获取适当时间基准的周期性可以取决于在NTP下指定的参数。为此，通常，节点工业设备110以这样的周期性时间间隔利用一定量的带宽来与其时间服务器通信，以便获取用于同步的时间基准。
在本示例中，时间同步模块116可以确定与第二时间主机114相关联的相关时间同步协议，即，NTP。通过用于所标识的工业设备104-1的时间同步协议，时间同步模块116可以基于关联参数220来将主要时间基准变换为目标时间基准。目标时间基准可以对应于与第二时间主机114和工业设备104-1有关的时间同步协议。在一个示例中，时间同步模块116可以将基于TSN的时间基准(其为主要时间基准)变换为基于NTP的时间基准。目标时间基准最终存储为(多个)经变换的基准222。然后，适当的(多个)经变换的基准222可以传达到工业设备104-1，基于该适当的(多个)经变换的基准222，可以实现工业设备104-1的时间同步。
应当指出，与基于NTP的时间基准相比较，(多个)经变换的基准222(其基于主要时间基准和关联参数220)可能针对时间同步和针对通过节点工业设备110实现同步相关通信提供更准确的基础。由于(多个)经变换的基准222符合NTP，则经变换的基准222然后可以被工业设备104-1用作时间基准以用于同步和同步相关通信。如果工业设备104-1要使用(多个)经变换的基准222，则节点工业设备110现在可能不再需要从其对应的时间服务器(即，第二时间主机114)拉取时间基准和/或其他信息。这样，可能不再使用已经用于提取这种基于NTP的时间基准的带宽。对应地，对于节点工业设备110，可以禁用与工业设备104-1的任何基于NTP的通信，工业设备104-1依赖于用于时间同步和同步相关通信的(多个)经变换的基准222。对于支持非TSN协议的其他工业设备104，还可以遵循类似途径。以这种方式，通过依赖于(多个)经变换的基准222而非定期轮询用于时间基准的它们相应的时间服务器的这样的工业设备104中的每个工业设备，可以节省大量带宽。
在又一示例中，可以更新节点工业设备110与第二时间主机114的消息交换率。例如，也支持NTP的节点工业设备110可以以预先定义的时间间隔周期性地与第二时间主机114交换时间同步消息以用于获取。通常，与NTP相比较，TSN同步协议被认为提供了更准确的时间基准。因此，如果节点工业设备110依赖于基于TSN时间同步协议而确定的时间基准，则这样的时间基准可能为工业设备104的同步和实现该工业设备104的时间同步提供更好的基础。如结合先前示例所解释的，由于节点工业设备110现在可以依赖于(多个)经变换的基准222，所以可以降低从节点工业设备110轮询这些基准的速率。由于节点工业设备110现在不以更频繁的速率交换消息，所以带宽可以进一步得以节省，并且用于数据流量和/或其他通信。
在其他示例中，时间同步模块116可以请求网络控制器重新调度流量以释放用于交换消息以用于同步和用于其他相关的同步相关通信的带宽。应当理解，由于同步和同步相关通信基于主要时间基准和关联参数220并且如之前以较低频率来实现，所以可以使用先前用于同步和同步相关通信的带宽来用于其他数据通信。这还减少了工业网络100内的通信网络资源上的负载。
图3图示了用于通过诸如节点工业设备110(如结合图1所描述的)之类的工业设备来支持多个时间同步协议的示例方法300。诸如节点工业设备110之类的这种工业设备的示例包括控制器、通信设备、以及以太网交换机。在变电站自动化的背景下，工业设备还可以为智能电子设备(IED)。应当指出，这些示例仅是指示性的而非详尽的。回到方法300，描述方法的次序不旨在被解释为限制，并且可以以任何次序组合任何数目的所描述的方法框以实现前述方法或备选方法。更进一步地，方法300可以通过任何合适硬件、非暂态机器可读程序指令或其组合、或通过逻辑电路***由处理资源或(多个)计算设备来实现。
在某些情况下，应当容易理解，当被执行时，存储在非暂态计算机可读介质中的程序指令可以通过相应设备实现方法300。非暂态计算机可读介质可以包括例如数字存储器、诸如一个或多个磁盘和磁带之类的磁存储介质、硬盘驱动器、或光学可读数字数据存储介质。尽管下文参考工业设备对方法300进行了描述，但是如上文所描述的，还可以利用用于执行这些方法的其他合适***。附加地，实现这些方法不限于这些示例。
在框302处，来自一个或多个时间主机和/或时间服务器的多个时间基准被获取。例如，节点工业设备110从第一时间主机112和第二时间主机114获取时间基准，这些时间基准被存储为(多个)时间基准216。如先前所解释的，第一时间主机112可以提供符合初级时间同步协议的时间基准，该初级时间同步协议也是节点工业设备110所遵循的协议。应当指出，(多个)时间基准216可以包括与基准时钟信号、时钟偏移等有关的信息。在本示例中，节点工业设备110可以被认为支持TSN时间同步协议，其中节点工业设备110通信耦合到工业设备104，该工业设备104继而支持不同于TSN时间同步协议的时间同步协议。
在框304处，从多个所获取的时间基准中选择主要时间基准。例如，一旦获取(多个)时间基准216，时间同步模块116从(多个)时间基准216中选择主要时间基准。主要时间基准可以基于诸如准确性、更新的频率等之类的多种准则来选择，或可以由监督网络100内的时间同步过程的管理员预先定义。在本示例中，主要时间基准为基于TSN的时间基准(其被称为TSN基准)。应当指出，取决于这样的时间同步协议是否满足选择准则，主要时间基准可以为符合任何其他时间同步协议(例如，网络时间协议(NTP)、控制网络时钟同步协议(CCNP)、简单时间网络协议(SNTP)、IEEE 1588PTP、以及MMS时间源)的任何时间基准。选择主要时间基准可以基于多种条件。例如，可以选择具有较高更新率的协议的时间基准作为主要时间基准。在一个示例中，主要时间基准为基于TSN的时间基准。
在框306处，主要时间基准与从各种工业设备收集的时间基准进行关联。例如，对于所标识的主要时间基准，时间同步模块116可以使主要时间基准与在存储在节点工业设备110中的(多个)时间基准216内可用的其他基准进行关联。主要时间基准和(多个)时间基准216的关联可以产生关联参数220。为了生成关联参数220，时间同步模块116可以确定所获取的时间同步协议的时间基准之间的关系。例如，这样的示例时间基准之间的关联可以通过以下等式表示：
TS1.TimeRef＝TS2.TimeRef+Δt，
其中TS1和TS2指定了两个时间同步协议的相应时间基准，以及Δt是两个示例时间基准之间的差。以上文所描述的方式，还可以导出其他时间同步协议之间的类似关系，这些关系可以共同地实现为关联参数220。
在框308处，基于主要时间基准以及主要时间基准与其他时间基准的关联，可以控制节点工业设备的同步相关通信。例如，时间同步模块116可以基于主要时间基准和关联参数220来控制和管理节点工业设备110与第二时间主机114的同步相关通信。为此，时间同步模块116可以修改或更改节点工业设备110的一个或多个配置参数218。这继而改变了在工业网络100内实现的同步相关通信的各种特性。同步相关通信一旦被控制就可以高效利用网络100的资源。下文描述了几个示例，这些示例构成了在框308处实现的步骤的一部分。这些示例被描绘为框308之后的附加框310至314。应当指出，不必执行所描述的所有步骤。在不限制本主题的范围的情况下，可以执行任何一个或所有步骤。
继续关于框308所描述的步骤，主要时间基准可以变换为与另一工业设备所支持的协议有关的时间基准(框310)。时间同步模块116可以确定与工业设备104内的设备中的一个设备(如，工业设备104-1)有关的相关时间同步协议，即，NTP。与重新取回的时间基准相对应，主要时间基准被变换为目标时间基准。目标时间基准可以对应于与工业设备104-1有关的时间基准。在一个示例中，时间同步模块116可以基于关联参数220来将基于TSN的时间基准(其为主要时间基准)变换为基于NTP的时间基准。由于(多个)经变换的基准222符合NTP，所以该(多个)经变换的基准222然后可以通过节点工业设备110用作时间基准以作为时间基准提供给工业设备104-1用于同步和同步相关通信。应当指出，用于工业设备104-1的时间基准并非通过轮询第二时间主机114获取，从而节省了带宽。
在又一示例中，可以更新消息交换率(框312)。例如，节点工业设备110可以以预先定义的频率与第二时间主机114交换NTP协议下所需的时间同步消息以获取时间基准。通常，与NTP相比较，TSN同步协议被认为提供了更准确的时间基准。因此，如果节点工业设备110要依赖于基于TSN同步协议的时间基准，则这样的时间基准很可能为工业设备104-1的同步提供更好的基础。为此，与预先定义的频率相比较，节点工业设备110可以不那么频繁地轮询第二时间主机114。
在另一示例中，可以重新调度流量以释放用于交换消息以用于同步和其他相关的同步相关通信的带宽(框314)。例如，时间同步模块116可以重新调度流量以释放用于交换消息以进行同步和其他相关的同步相关通信的带宽。应当理解，由于同步和同步相关通信基于主要时间基准和关联参数220并且以之前的较低频率来实现，所以可以使用先前用于同步和同步相关通信的带宽来用于其他数据通信。这进一步降低了工业网络100内的通信网络资源的负载。
图4图示了根据一个示例的用于通过工业设备支持多个时间同步协议的***环境400。***环境400可以包括公共联网环境或私有联网环境或其组合的至少一部分。在一个示例中，***环境400包括处理资源402，该处理资源402通过通信链路406通信耦合到计算机可读介质404。
例如，处理资源402可以包括计算设备的一个或多个处理器，诸如节点工业设备110的(多个)处理器202。计算机可读介质404可以例如为计算设备的内部存储器设备或外部存储器设备。在一个示例中，通信链路406可以为直接通信链路，诸如任何存储器读取/写入接口。在另一示例中，通信链路406可以为间接通信链路，诸如网络接口。在这种情况下，处理资源402可以通过网络408访问计算机可读介质404。网络408可以为单个网络或多个网络的组合，并且可以使用多种不同的通信协议。
处理资源402和计算机可读介质404还可以通过通信链路406耦合到数据源410和/或通过网络408耦合到联网设备412。与数据源410的耦合使得能够在离线环境中接收数据，并且与联网设备412的耦合使得能够在在线环境中接收数据。
在一个示例中，计算机可读介质404包括实现时间同步模块116的计算机可读程序指令集合。该计算机可读程序指令集合可以通过通信链路406由处理资源402访问，并随后被执行以从数据源410获取数据。当由处理资源402执行时，时间同步模块116的程序指令可以实现上文关于节点工业设备110所描述的功能。
操作时，时间同步模块414从不同的时间主机(例如，第一时间主机112和第二时间主机114)获取时间基准。应当理解，时间基准提供工业设备的第一集合和工业设备的第二集合的时钟与其他时钟的同步的基础。在一个示例中，时间基准可以存储在节点工业设备110内，例如，作为(多个)时间基准216。在(多个)时间基准216中，时间同步模块414然后可以选择主要时间基准。在一个示例中，选择主要时间基准可以基于预先定义的准则集合或可以由***管理员规定。一旦时间同步模块414标识了主要时间基准，主要时间基准就可以与(多个)其他时间基准216进行关联。
随着主要时间基准和(多个)时间基准216进行关联，时间同步模块414然后可以控制与一个或多个设备(例如，工业设备104内的工业设备104-1)的同步相关通信。同步相关通信的控制可以基于关联参数，例如，关联参数220和主要时间基准。
为了控制同步相关通信，时间同步模块414可以继而获取(多个)经变换的基准222并且将该(多个)经变换的基准222提供给第二设备，如，工业设备104-1，而非从诸如第二时间主机114之类的时间主机重新取回时间基准。(多个)经变换的基准222被使得符合工业设备104-1所支持的时间同步协议。然后，工业设备104-1可以利用(多个)经变换的基准222来实现同步相关通信。在另一示例中，时间同步模块414还可以更新用于同步相关通信的消息交换率。在另一示例中，时间同步模块414还可以重新调度与节点工业设备110与工业设备104之间的时间同步操作有关的流量。
尽管本公开的示例已经以特定于结构特征和/或方法的语言进行了描述，但是应当理解，所附权利要求不必限于所描述的特定特征或方法。相反，具体特征和方法被公开并解释作为本公开的示例。

Claims (10)

1.一种用于工业网络中的时间同步的节点工业设备，其中所述节点工业设备为工业设备的第一集合中的一个工业设备并且连接到工业设备的第二集合中的第二设备，其中所述工业设备的第一集合支持初级时间同步协议，并且所述工业设备的第二集合支持与所述初级时间同步协议不同的至少一个其他时间同步协议，并且其中所述节点工业设备支持所述初级时间同步协议和所述其他时间同步协议，所述节点工业设备包括：
处理器；
输入接口，耦合到所述处理器，其中所述输入接口用以将所述节点工业设备与对应于所述初级时间同步协议的第一时间主机和对应于所述第二时间同步协议的第二时间主机进行通信耦合；
时间同步模块，耦合到所述处理器，其中所述时间同步模块用以：
获取时间基准，其中所述时间基准从所述第一时间主机和所述工业设备的第一集合中的所述设备中的任一设备获取以及至少从所述第二时间主机获取；
从所获取的时间基准中选择主要时间基准；
基于所述主要时间基准来关联所述多个时间基准；
通信模块，用以基于所述主要时间基准和其他时间基准之间的关联来控制与所述第二时间主机的同时间同步有关的通信。
2.根据权利要求1所述的节点工业设备，其中所述时间同步模块关联所述多个时间基准以生成关联参数，所述关联参数包括以下各项中的一项：所述第一时间同步协议与所述其他时间同步协议之间的时间差、与所述第一时间同步协议和所述其他时间同步协议有关的校正的频率、以及所述工业设备的第一集合和所述工业设备的第二集合内提供的时钟精度。
3.根据权利要求2所述的节点工业设备，其中所述关联参数使所述主要时间基准至少与来自所述第二时间主机的所述时间基准进行关联。
4.根据权利要求1所述的节点工业设备，其中所述初级时间同步协议为IEEE 802.1AS定时同步协议，并且其中所述主要时间基准为基于所述IEEE 802.1AS协议的时间基准。
5.根据权利要求1所述的节点工业设备，其中用于控制与所述第二时间主机的同步相关通信的所述时间同步模块还用以：
基于所述主要时间基准的所述关联来变换从所述第二时间主机获取的时间基准，以获取经变换的基准；
将所述经变换的基准提供给所述工业设备的第二集合内的所述工业设备，以用于时间相关同步；以及
响应于获取所述经变换的基准，进一步禁用与所述第二时间主机的同步相关通信。
6.根据权利要求1所述的节点工业设备，其中所述时间同步模块用以通过以下各项中的一项还控制与所述时间同步协议中的一个时间同步协议有关的通信：
更新用于与所述第二时间主机的同步相关通信的消息交换率；以及
根据经更新的消息交换率来重新调度与时间同步操作有关的流量。
7.根据权利要求1所述的节点工业设备，其中所述时间同步模块用以基于所述关联参数来调整时钟偏斜误差。
8.根据权利要求1所述的节点工业设备，其中所述工业设备的第二集合所支持的所述时间同步协议为以下各项中的一项：简单时间网络协议(SNTP)、IEEE 1588PTP、以及MMS时间源。
9.一种由节点工业设备实现的方法，所述节点工业设备支持初级时间同步协议和其他时间同步协议以用于工业网络中的时间同步，其中所述节点工业设备为工业设备的第一集合中的一个工业设备，并且连接到工业设备的第二集合中的第二设备，其中所述工业设备的第一集合支持初级时间同步协议，并且工业设备的第二集合支持与所述初级时间同步协议不同的至少一个其他时间同步协议，所述方法包括：
从第一时间主机和至少一个第二时间主机获取时间基准，其中所述第一时间主机和所述第二时间主机通过输入接口耦合到所述节点工业设备，其中所述时间基准提供用于所述工业设备的第一集合和所述工业设备的第二集合的时钟与其他时钟的同步的基础；
从所获取的时间基准中选择主要时间基准；
基于所述主要时间基准来关联所获取的时间基准；以及
基于所述关联和所述主要时间基准中的一项来控制与所述第二时间主机的同步相关通信。
10.一种计算机可读存储介质，包括程序指令，节点工业设备支持初级时间同步协议和其他时间同步协议以用于工业网络中的时间同步，其中所述节点工业设备为工业设备的第一集合中的一个工业设备，并且连接到工业设备的第二集合中的第二设备，其中所述工业设备的第一集合支持初级时间同步协议，并且所述工业设备的第二集合支持与所述初级时间同步协议不同的至少一个其他时间同步协议，当所述程序指令在所述节点工业设备内执行时，使得所述节点工业设备：
从第一时间主机和至少一个第二时间主机获取时间基准，其中所述第一时间主机和所述第二时间主机通过输入接口耦合到所述节点工业设备，其中所述时间基准提供用于所述工业设备的第一集合和所述工业设备的第二集合的时钟与其他时钟的同步的基础；
从所获取的时间基准中选择主要时间基准；
基于所述主要时间基准来关联所获取的时间基准；以及
基于所获取的时间基准的关联和所述主要时间基准中的一项来控制与所述第二时间主机的同步相关通信，其中控制同步相关通信还包括以下各项中的一项：
生成用于所述第二设备的经变换的基准，其中所述第二设备要利用所述经变换的基准进行时间同步；
通过所述第二时间主机更新消息交换率以用于同步相关通信；以及
重新调度与用于所述工业设备的第一集合和所述工业设备的第二集合的时间同步操作有关的流量。
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