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1、您的论文得到两院院士关注控制系统文章编号:1008-0570(2006)03-1-0101-02基于EPA的工业以太网确定性研究TheResearchofDeterminisminIndustrialEthernetBasedonEPA1谢东光2(1.河北科技大学;2.石家庄卷烟厂)阮冬茹Ruan,DongruXie,Dongguang摘要:通过对EPA通信结构和EPA通信调度策略的分析,讨论了EPA工业以太网中影响其确定性的可能因素,介绍了EPA网络中MAC介质访问层对各种传输数据的处理方法,得出了EPA工业以太网确定性的结论,为进一步设计实现EPA工业以太网提供了参考。关键词:工业
2、以太网;EPA;确定性中图分类号:TP273文献标示码:AAbstract:Basedontheanalysisofcommunicationmodelandstrategyofcommunicationschedule,thepossiblereasonsthatimpactthedeterminisminEPAIndustrialEthernetarediscussed,theprocessingmeansthattransferdatainMACareintroduced,andtheresultofdeterministicEPAIndustrialEthernetisconc
3、luded,thereferenceofdesignandimplementofEPAisgiven.Keywords:IndustrialEthernet;EPA;Determinism技成为工业以太网实时性能提高的重要支撑。与此同术1概述时,各大开发商也纷纷采用在应用层制定实时通信协“用于工业测量与控制系统的EPA(Ethernetfor议的方法来提高以太网实时性能,这样既不改变以太创PlantAutomation)系统结构和通信标准”是一种基于以网原有结构,保留了以太网简单、价廉的优势,同时达新太网、无线局域网、蓝牙等信息网络通信技术,适用于到的实时性的要求,成为目前改善工业以太
4、网实时性工业自动化控制系统装置和仪器仪表间相互通信的能的主要手段。现已发布的工业以太网标准均采用了工业控制网络通信标准。此方法。本文通过对EPA通信结构及通信调度策略的工业控制网络需要通过控制信息的传递驱动事分析,讨论了EPA工业以太网的确定性问题,为进一件的发生,因此网络的高实时性是首先要保证的,一步实现具备确定控制性能的EPA工业以太网提供了般不允许有秒级的延迟,特殊场合甚至要求到毫秒参考。级。实时性包括两方面要求,一是传输速度要快,即网2EPA工业以太网体系结构络通信速率要高;二是响应时间要短,响应时间由现场设备控制中断的能力、信息在通信系统的传输时从系统的层次关系来分,EPA分
5、为过程监控层和间、等待网络空闲的时间以及避免信息在网络上碰撞现场设备层两层。依据EPA现场设备间的通信耦合关的时间等方面决定。控制网络在时间上的确定性则表系和物理安装位置,现场设备层可分为若干个子网段现为任务(如功能块的执行)在时间上是可以预测的,或控制区域。子网段内的EPA设备通过以太网交换机要求最大值是可预知的并小于一定值。工业以太网的连接,采用EPA通信协议进行通信。子网段间通过实时性和确定性既相互联系又各自代表不同的性能EPA网桥与其他网段和现场设备层网段逻辑隔离,保要求。证了子网段内的通信数据不流经其他网段,减少了网由于以太网采用CSMA/CD介质访问方式,使得段负载,提高实
6、时性和安全性。从根本上讲传统以太网是不确定的,这也是最初阻碍EPA通信模型参照ISO/OSI模型,分为物理层、数以太网进入工业控制领域的主要障碍。随着全双工交据链路层、网络层、传输层和应用层,并增加了用户换式以太网的出现,传统以太网不确定性的缺点不复层,构成六层结构通信模型。见图1。存在,网络通信的速度和效率取决于交换机。为了减EPA物理层和数据链路层采用IEEE802系列,即少交换机对以太网通信速度和效率的负面影响,在架有线部分以太网标准IEEE802.3、无线局域网构以太网时对交换技术的选择成为重点考虑的问题。IEEE802.11和蓝牙无线通信IEEE802.15。为提高实时采用先
7、进的交换技术、VLAN技术、优先级处理技术等性,在数据链路层中的MAC层上增加了一个通信调度管理实体,负责管理实时EPA通信与非实时网络通阮冬茹:副教授信的并行运行。该通信调度管理实体将网络中的通信河北科技大学校立基金项目资助(项目编号X1200121)《嵌入式系统应用精选200例》邮局订阅号:82-946360元/年-101-控制系统中文核心期刊《微计算机信息》(测控自动化)2006年第22卷第3-1期报文分为周期报文和非周期报文,周期报文包
