現場級高速以太網的可靠性技術研究.pdf

1、以太網所具有的從現場控制層到管理層全面、無縫信息集成的潛力正引導它逐步向現場級深入,并逐步與其它網絡形式走向融合.本文討論了工業(yè)控制網絡的要求及其發(fā)展歷程,對以太網技術和傳統(tǒng)現場總線技術進行比較,探討了以太網在進入工業(yè)控制領域時的優(yōu)勢與劣勢.以太網具有開放性、低成本、廣泛應用的軟硬件支持等明顯優(yōu)勢,但又存在本質上的不確定性、非實時性以及可靠性、安全性較差等劣勢,而這些恰是工業(yè)控制現場通信嚴格要求的.通過排隊論等數學工具就以太網應如何發(fā)揮

2、優(yōu)勢,同時彌補劣勢做了探討.碰撞檢測中引入分布式優(yōu)先級控制可有效地降低不確定性;RETHER、RTCC以及ARTC等協(xié)議都針對以太網協(xié)議在實時方面作出了改進,使得以太網上的通信也具備實時性;在以太網拓撲結構中引入冗余容錯技術、傳輸線路的抗干擾能力增強、防火墻的設置等都增強了以太網的可靠性和安全性.依托ARTC協(xié)議,提出高可靠現場級寬帶硬實時以太網的系統(tǒng)架構,從體系結構、通信協(xié)議、傳輸信道、網絡特性、功能組件和硬件設置等方面研究現場級高速

3、以太網的可靠性技術.提出可以對工業(yè)控制現場信號與現場級高速以太網信號進行轉換的適配器,使得很多采用慢速信號總線的現場設備能不經改動地接入到硬實時以太網ARTC中,實現監(jiān)管和控制.針對適配器的應用環(huán)境和可靠性要求,硬件設計上使用高集成度、低功耗芯片設計最簡電路.軟件設計使用C51語言,提高了開發(fā)效率;設計了高效的緩沖區(qū)管理方案和靈活的通信配置,在簡化程序控制邏輯和提高硬件的利用率之間找到了較好的平衡點.提出基于PC/104總線規(guī)范的雙芯片