工业以太网的实时性与控制通信系统研究

《工业以太网的实时性与控制通信系统研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、分类号UDC题目（英文）密级编号桂林电子科技大学硕士学位论文工业以太网的实时性与控制通信系统研究ResearchonReal-TimePerformanceofIndustrialEthernetandControlCommunicationSystem研究生姓名:陈昕光指导教师姓名、职务:许勇教授申请学位门类:工学硕士学科、专业:控制理论与控制工程提交论论文答文日期:辩日期:2006年4月8日2006年6月13日2006年6月8日万方数据独创性（或创新性）声明本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。

2、尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果；也不包含为获得桂林电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切相关责任。本人签名：日期：关于论文使用授权的说明本人完全了解桂林电子科技大学有关保留和使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属桂林电子科技大学。本人保证毕业离校后，发表论文或使用论文工作成果时署名单位仍然为桂林电子科技大学。学校有权保留

3、送交论文的复印件，允许查阅和借阅论文；学校可以公布论文的全部或部分内容，可以允许采用影印、缩印或其它复制手段保存论文。（保密的论文在解密后遵守此规定）本学位论文属于保密在____年解密后适用本授权书。本人签名：导师签名：万方数据日期：日期：摘要摘要工业网络控制系统是实现企业信息化与自动化的基础，现今的集散控制系统由于大量模拟仪表的存在很难完成企业信息的纵向集成，现场总线控制系统没有唯一的国际标准使得各厂家的设备难以兼容。并且，随着企业信息化的发展，这两种网络控制系统已经很难满足高带宽数据通信的要求。与此同时，在企业管理层广泛应用的以太网技术迅速发展，其成本

4、低廉、高速、标准化等优点使其向控制层发展形成工业以太网，达到现代工业网络控制系统分散管理、一体化信息集成的目标。以太网技术发展之初，并非是为工业控制系统所设计，因此其实时性、网络生存性和总线供电问题等就成为应用于工业控制系统的主要障碍。本文对以太网应用于工业控制系统的诸多关键技术进行了分析，特别在实时性方面从理论上深入研究CSMA/CD和BEB介质访问控制机制的延时性能，指出传统以太网采用的平等优先级难以满足工业重要数据传输的确定性要求。基于IEEE802.1P&Q协议和自动化控制任务的实时性要求提出一种新型引入优先级的工业以太网数据交换机制，通过配合全双工以

5、太网交换技术和虚拟局域网等，在工业控制系统底层的节点端设计出基于ARM微处理器和Linux的嵌入式控制器；在工业以太网的交换设备中，使用多队列缓冲机制来快速、分类转发不同实时应用的工业数据；利用OPNET网络仿真软件评估了工业以太网的实时传输性能。在工业以太网的高层，以主-从模式和生产者-消费者模式传输工业数据；由UDP协议传输实时的工业测量和控制信息，由TCP协议传输较长数据包。考虑到工业控制系统的特殊可靠性要求，设计出新型的基于工业以太网的冗余式工业控制通信系统架构。由于以太网的低廉成本和Linux的版权开放性原则，本文所设计的工业以太网控制器与满足实时性

6、的工业控制通信系统非常适合在我国的中小型企业中应用。关键词：工业以太网，实时性，现场总线，控制通信系统I万方数据AbstractAbstractIndustrialnetworkcontrolsystemistheinfrastructureoftheenterpriseautomationandinformationization.However,becausethewidely-usedanalogueinstrumentationconventionalDCS（DistributedControlSystem）isverydifficulttofulfi

7、llallthecontrolandmanagementtasks.Thedevelopmentoffieldbuscontrolsystemprovidedagoodsolution,butincompatibilityofexistingfieldbusstandardsmakesthesolutiondifficultandmoreexpensive.Furthermore,theabovetwonetworkcontrolsystemsdonotmeethighbandwidthdemandofincreasingindustrialdatacommu

8、nication.Meanwhile,