基于epa标准的功能块设计与调度方法研究

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1、大连理工大学硕士学位论文基于EPA标准的功能块设计与调度方法研究姓名：薛旭申请学位级别：硕士专业：控制理论与控制工程指导教师：仲崇权20091201大连理工大学硕士学位论文摘要随着计算机网络、通信和控制技术的发展，目前分布式工业以太网控制系统已经逐渐被工业控制领域所接受并不断地加以改进和推广。《用于工业测量与控制系统的EPA(EthemetforPlantAutomation)系统结构与通信规范》是我国首例具有自主知识产权现场总线标准。EPA功能块作为EPA协议的用户层，是一个设备完成控制功能的核心部分，是整个

2、系统中最基本的控制单元，是现场中各个设备组成控制策略的关键。通过分析EPA控制系统的网络结构和通信模型，在建立EPA链接对象的基础上，利用EPA协议栈实现功能块之间的通信，保证系统中设备间信息的交互，使各个设备中的功能块能够协同工作完成控制功能。依据EPA功能块模型，对功能块的内部结构进行设计，实现设备在接收到组态信息或者重新启动时对功能块的实例化操作，为了提高对功能块实例的访问效率，采用散列表的形式对功能块实例进行分类管理。针对功能块的内部算法不可改变导致设备的使用受到限制的问题，设计开发可以由用户根据需要对

3、内部算法进行编辑的复合功能块。在分析复合功能块整体结构的基础上，对变量的存储方式、类型以及寻址方式进行了介绍，研究构成复合功能块算法的IEC61131．3功能块的实现方法，设计复合功能块算法以及复合功能块实例的存储结构，采用公共变量区的方法解决复合功能块算法和实例之间由于数据的存储格式不同而引起的数据交换问题，实现复合功能块和标准功能块的无缝连接，给出了复合功能块兼容标准功能块接口的方法，解决了复合功能块的实例化和执行的难题。在分析了EPA确定性通信调度策略的基础上，提出功能块执行与通信之间协同调度的方法。通过

4、将功能块的执行和周期性通信分别视为功能块任务与通信任务，并将功能块执行周期与通信周期全部统一为通信宏周期，消除了由于功能块执行与通信的不同步而导致控制系统性能不稳定的问题。通过研究功能块任务与通信任务之间的关系，给出宏周期的设置规则，并利用中断方式和查询方式相结合的方法实现功能块实例的调度执行。利用实际的控温系统对所开发的功能块进行验证，根据控制要求使用功能块对系统进行组态，依据功能块的调度策略设置系统的各个调度参数，记录各个功能块实例的执行时间戳。实验结果表明，设备中的功能块能够按照组态策略正确的执行，实现系

5、统的控制功能。关键词：EPA；功能块；复合功能块；功能块调度；通信调度基于EPA标准的功能块设计与调度方法研究DesignofFunctionBlockBasedonEPASpecificationandResearchonScheduleMethodAbstractWiththedevelopmentofcomputernetworks，communicationsandcontroltechnology，currentlythedistributedcontr01systembasedonindustria

6、lEthernethasbeenacceptedgraduallybythefieldofindustrialcontrolandcontinuallyimprovedandpromoted．”EPA(EthernetforPlantAutomation)systemarchitectureandcommunicationstandards”iSOurfirstself-ownedintellectualpropertyrightsfieldbusstandard．EPAfunctionblocksastheu

7、ser．1evelofEPAprotocol，isthecorecomponentofadevicewhichCancompletethecontrolfunction．thebasiccontrolunitoftheentiresystem，andthekeyofthecontrolstrategycomposedoffielddevices．ByanalyzingthenetworkstructureandcommunicationmodelofEPAcontrolsystem，onthebaseofest

8、ablishingEPA1inkobjects，achievethecommunicationbetweenfunctionblockstoensurethatthedevicesinthesystemCancommunicatewitheachother，SOthatfunctionblocksineachdeviceCanworktogethertocompletethecontr