異構工業(yè)控制網(wǎng)絡集成架構的研究與設計.pdf

1、近年來,現(xiàn)代工業(yè)過程與生產(chǎn)現(xiàn)場日益復雜,使得原有的有線網(wǎng)絡系統(tǒng)已經(jīng)很難或無法滿足工業(yè)現(xiàn)場設備通信的需求。與此同時,無線通信與網(wǎng)絡技術飛速發(fā)展,其應用已逐步進入到現(xiàn)代化的工業(yè)制造領域。然而,面向工業(yè)應用的無線通信與網(wǎng)絡技術尚不成熟、完善,在未來的很長一段時間,還無法完全取代工業(yè)現(xiàn)場的有線網(wǎng)絡通信系統(tǒng)。因此,對于無線與有線通信網(wǎng)絡的集成與融合的研究就顯得尤為必要。IEEE802.15.4a是最新發(fā)布的適合工業(yè)應用的無線通信協(xié)議標準,其物理層

2、的切普擴頻技術能夠有效抑制工業(yè)環(huán)境中的噪聲和電磁干擾。為了推動和促進IEEE802.15.4a無線通信網(wǎng)絡技術在工業(yè)現(xiàn)場控制與制造領域的實際應用,本文開展了對于IEEE802.15.4a無線通信網(wǎng)絡與當前工業(yè)現(xiàn)場的有線網(wǎng)絡系統(tǒng)集成架構的研究。
　　 本文首先介紹了IEEE802.15.4a標準、工業(yè)以太網(wǎng)、以及幾種無線/有線異構網(wǎng)絡的集成技術。隨后介紹了一種基于令牌控制的無線工業(yè)控制網(wǎng)絡(WICN)MAC層協(xié)議,詳細闡述了該協(xié)議

3、的幀格式、組網(wǎng)規(guī)則以及運行機制。然后,針對令牌控制的無線工業(yè)控制網(wǎng)絡(WICN)與有線以太網(wǎng),提出了一種無線/有線異構工業(yè)控制網(wǎng)絡的傳輸層集成架構,并設計了基于共享數(shù)據(jù)區(qū)的數(shù)據(jù)存儲模型和基于數(shù)據(jù)映射的協(xié)議轉(zhuǎn)換與數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)機制?；谠摷杉軜嫷膮f(xié)議轉(zhuǎn)換器包括無線工業(yè)控制網(wǎng)絡(WICN)主站模塊與TCP服務器端模塊,它們擁有各自獨立的輸入緩沖區(qū)和輸出緩沖區(qū)。協(xié)議轉(zhuǎn)換器還設立一個公共的共享數(shù)據(jù)區(qū),該共享數(shù)據(jù)區(qū)分為上行鏈路數(shù)據(jù)存儲區(qū)和下行鏈路數(shù)據(jù)