工業(yè)以太網的實時性與控制通信系統(tǒng)研究.pdf

1、工業(yè)網絡控制系統(tǒng)是實現企業(yè)信息化與自動化的基礎,現今的集散控制系統(tǒng)由于大量模擬儀表的存在很難完成企業(yè)信息的縱向集成,現場總線控制系統(tǒng)沒有唯一的國際標準使得各廠家的設備難以兼容。并且,隨著企業(yè)信息化的發(fā)展,這兩種網絡控制系統(tǒng)已經很難滿足高帶寬數據通信的要求。與此同時,在企業(yè)管理層廣泛應用的以太網技術迅速發(fā)展,其成本低廉、高速、標準化等優(yōu)點使其向控制層發(fā)展形成工業(yè)以太網,達到現代工業(yè)網絡控制系統(tǒng)分散管理、一體化信息集成的目標。
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2、太網技術發(fā)展之初,并非是為工業(yè)控制系統(tǒng)所設計,因此其實時性、網絡生存性和總線供電問題等就成為應用于工業(yè)控制系統(tǒng)的主要障礙。本文對以太網應用于工業(yè)控制系統(tǒng)的諸多關鍵技術進行了分析,特別在實時性方面從理論上深入研究CSMA/CD和BEB介質訪問控制機制的延時性能,指出傳統(tǒng)以太網采用的平等優(yōu)先級難以滿足工業(yè)重要數據傳輸的確定性要求?；?IEEE802.1P&Q協(xié)議和自動化控制任務的實時性要求提出一種新型引入優(yōu)先級的工業(yè)以太網數據交換機制,通

3、過配合全雙工以太網交換技術和虛擬局域網等,在工業(yè)控制系統(tǒng)底層的節(jié)點端設計出基于ARM微處理器和Linux的嵌入式控制器;在工業(yè)以太網的交換設備中,使用多隊列緩沖機制來快速、分類轉發(fā)不同實時應用的工業(yè)數據;利用OPNET網絡仿真軟件評估了工業(yè)以太網的實時傳輸性能。在工業(yè)以太網的高層,以主-從模式和生產者-消費者模式傳輸工業(yè)數據;由UDP協(xié)議傳輸實時的工業(yè)測量和控制信息,由TCP協(xié)議傳輸較長數據包?？紤]到工業(yè)控制系統(tǒng)的特殊可靠性要求,設計出