工業(yè)以太網(wǎng)的實(shí)時(shí)性與控制通信系統(tǒng)研究.pdf

1、工業(yè)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)企業(yè)信息化與自動(dòng)化的基礎(chǔ),現(xiàn)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(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)沒有唯一的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)使得各廠家的設(shè)備難以兼容。并且,隨著企業(yè)信息化的發(fā)展,這兩種網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)已經(jīng)很難滿足高帶寬數(shù)據(jù)通信的要求。與此同時(shí),在企業(yè)管理層廣泛應(yīng)用的以太網(wǎng)技術(shù)迅速發(fā)展,其成本低廉、高速、標(biāo)準(zhǔn)化等優(yōu)點(diǎn)使其向控制層發(fā)展形成工業(yè)以太網(wǎng),達(dá)到現(xiàn)代工業(yè)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)分散管理、一體化信息集成的目標(biāo)。
　　以

2、太網(wǎng)技術(shù)發(fā)展之初,并非是為工業(yè)控制系統(tǒng)所設(shè)計(jì),因此其實(shí)時(shí)性、網(wǎng)絡(luò)生存性和總線供電問題等就成為應(yīng)用于工業(yè)控制系統(tǒng)的主要障礙。本文對(duì)以太網(wǎng)應(yīng)用于工業(yè)控制系統(tǒng)的諸多關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了分析,特別在實(shí)時(shí)性方面從理論上深入研究CSMA/CD和BEB介質(zhì)訪問控制機(jī)制的延時(shí)性能,指出傳統(tǒng)以太網(wǎng)采用的平等優(yōu)先級(jí)難以滿足工業(yè)重要數(shù)據(jù)傳輸?shù)拇_定性要求?；?IEEE802.1P&Q協(xié)議和自動(dòng)化控制任務(wù)的實(shí)時(shí)性要求提出一種新型引入優(yōu)先級(jí)的工業(yè)以太網(wǎng)數(shù)據(jù)交換機(jī)制,通

3、過配合全雙工以太網(wǎng)交換技術(shù)和虛擬局域網(wǎng)等,在工業(yè)控制系統(tǒng)底層的節(jié)點(diǎn)端設(shè)計(jì)出基于ARM微處理器和Linux的嵌入式控制器;在工業(yè)以太網(wǎng)的交換設(shè)備中,使用多隊(duì)列緩沖機(jī)制來快速、分類轉(zhuǎn)發(fā)不同實(shí)時(shí)應(yīng)用的工業(yè)數(shù)據(jù);利用OPNET網(wǎng)絡(luò)仿真軟件評(píng)估了工業(yè)以太網(wǎng)的實(shí)時(shí)傳輸性能。在工業(yè)以太網(wǎng)的高層,以主-從模式和生產(chǎn)者-消費(fèi)者模式傳輸工業(yè)數(shù)據(jù);由UDP協(xié)議傳輸實(shí)時(shí)的工業(yè)測(cè)量和控制信息,由TCP協(xié)議傳輸較長(zhǎng)數(shù)據(jù)包?？紤]到工業(yè)控制系統(tǒng)的特殊可靠性要求,設(shè)計(jì)出