EPL工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)議性能分析及其在DCS系統(tǒng)中的應(yīng)用.pdf

1、隨著工業(yè)控制系統(tǒng)的發(fā)展，工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)經(jīng)歷了從現(xiàn)場(chǎng)總線到工業(yè)以太網(wǎng)的變化。工業(yè)以太網(wǎng)憑借其通信速率高、實(shí)時(shí)性強(qiáng)，開放性好、資源共享能力強(qiáng)等優(yōu)勢(shì)成為網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)中引人注目的新技術(shù)。Ethernet POWER LINK作為工業(yè)以太網(wǎng)的典型代表，其硬實(shí)時(shí)性好、協(xié)議開源，且無需任何授權(quán)費(fèi)用，因此在工業(yè)控制領(lǐng)域有著非常廣泛的應(yīng)用前景。目前國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)EPL協(xié)議的研究主要集中在協(xié)議的實(shí)時(shí)性能以及其在運(yùn)動(dòng)控制領(lǐng)域的應(yīng)用。本文在前人研究的基礎(chǔ)上，將從協(xié)

2、議的整體架構(gòu)、性能分析、同步機(jī)制、多平臺(tái)實(shí)現(xiàn)以及在集散控制領(lǐng)域的應(yīng)用等多個(gè)角度對(duì)EPL協(xié)議進(jìn)行深入研究。
　　本文的主要研究?jī)?nèi)容和創(chuàng)新如下:
　　1)研究了EPL同步階段的兩種工作模式:Preq/Pres模式和PollResponseChaining模式。首先從理論上給出了兩種模式網(wǎng)絡(luò)性能指標(biāo)的計(jì)算公式，然后利用OPNET分別為其建立網(wǎng)絡(luò)仿真模型。通過數(shù)理分析和仿真分析，得出了這兩種工作模式各自的性能特點(diǎn)，為不同場(chǎng)合工作模式

3、的選擇提供了依據(jù)。
　　2)POWER LINK的PRC模式是一種性能效率更高，周期更短的工作模式，但其通信過程的穩(wěn)定性，依賴于網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳播延遲的測(cè)量和從站發(fā)送時(shí)間點(diǎn)的計(jì)算，本文詳細(xì)地給出了具體的測(cè)量方法和計(jì)算過程。
　　3)高精度的同步是許多應(yīng)用場(chǎng)合的要求。POWER LINK提供了兩種同步機(jī)制:SoC幀同步和分布式同步。本文詳細(xì)研究了這兩種同步機(jī)制，在此基礎(chǔ)上分析出SoC幀的傳播延遲將會(huì)對(duì)同步的精度造成影響，因此本文提出

4、了一種延遲補(bǔ)償算法來提高POWER LINK的同步精度。
　　4)本文研究了Ethernet POWER LINK協(xié)議在Linux操作系統(tǒng)和FPGA平臺(tái)上的具體實(shí)現(xiàn)過程，并通過搭建簡(jiǎn)單的EPL通信網(wǎng)絡(luò)，測(cè)試了POWERLINK的同步實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸、異步非實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸以及交叉通信的過程，為EPL協(xié)議的實(shí)際應(yīng)用提供了工程實(shí)用價(jià)值。
　　5)本文將EPL協(xié)議應(yīng)用于大型集散控制系統(tǒng)中，提出了基于EPL的DCS系統(tǒng)的整體架構(gòu)，并詳細(xì)講述