工业以太网及其实时特性的研究

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1、型!窒；些查耋堡：!耋堡篁：兰工业以太网及其实时特性的研究摘要本文系统概述了网络控制系统的发展历史和研究现状，将工业以太网和集散控制系统DCS、现场总线控制系统FCS进行了比较，阐述了工业以太网的发展历史和背景知识，并从工业控制网络的特点出发提出了以太网所具有的优势和存在的问题；分析研究了以太网的实时能力，并结合当前的以太网新技术提出了改进以太网实时能力的几种方法：使用全双工(Full．Duplex)交换式以太网技术、采用虚拟局域网(VLAN)技术、质量服务(QoS)和采用IPv6技术；并重点研究比较了最新出现的几种常用的工业以太网标准中的实时解决方案，包括Eth

2、emet／IP、PORFINET、ETHERNETPowelink；对实时以太网解决方案之一IEEE1588，精确时钟同步协议作了全面地分析，并在此基础上提出了基于以太网的分布式运动控制联网技术，以罗克韦尔运动控制系统模型为例研究了IEEE1588在分布式运动系统同步控制中的应用，提出了基于IEEE1588的同步控制网络适配器的设计方法。关键词：工业以太网，实时性，IEEE1588，分布式运动控制系统，同步控制三些坚奎塑竺些查篁坠坠塑些垒RESEARCHONlNDUSTRlALETHERNETANDITSREAL—TlMEPERFoRMANCEABSTRACT】n

3、thisthesis．wemadeanoverviewonthehistoryandthelatestachiavemenl．sofindustrialqetworkandcomparedIndustrialEthemetwithToIalDistributedComtaISystemsandFieldbusCmltrolSystem．twootherpopularnetworkconlr01systems．WcalsointrnducedIhehistoryandthedevelopmentof【ndustrialEthornetandmadeadiscussi

4、onontheadvantagesanddisadvantagesofIndustriaIEthemottorindustria】centreIFhenweanalyzedthereal．timeperfommnceofEthellletandpresentedseveralsolutionstoadvancethereal—timeperfolTnaneebyusingtheup—to-datetechnologysuchasfull—duplexswitchEthernet．VLAN．QoSandIPv6．Furthermore．weanalysedafewr

5、ecentindustriaIEthernetstandardsandtheirsolutiontorealtimeofEthemet．suchltsE血erue@，PROFINETandETHERNETPowerlink，WealsoIntrnduceddetailedtyoneofthesolutionsofReal—TimeEthemet．IEEE1588．thestandardforaprecisionelocksynchronizationprotocolBasedanthisstandard，wepointedoutdistributedmotione

6、ontr01rlotworkedtechnologybasedonEthemet,andanalyzedtheapplieationofIEEE1588inthesynchronizationcentrelofdistributedmotionsystem．andbroughtforwardadesignmetllodofEthernetadaptertbrsynchronizationcentrelBasedonIEEE1588KEYWORDS：IndustrialEthernet，real—time．IEEE1588，distributedmotioncont

7、rolsystem，synchronizationcontrol；型i!；!；些!：兰丝；!；耋譬里兰第一章绪论§卜1引言现代工业控制领域中，由于控制对象多回路性、仪器设备分散性、监控实时性以及数据管理集中性等特点，传统的分散性控制显然已经满足不了工业控制中的诸多要求，工业控制需要一种分布式实时控制系统来实现控制任务，网络控制系统正是在这种背景之下产生的。所谓网络控制系统(NCS，NetworkedControlSystem)，即网络化的控制系统，又称为控制网络11j。集散型计算机控制系统、现场总线系统和工业以太网都属于网络控制系统，它体现了控制系统向网络化、集成

8、化、分布化