工业以太网的实时性研究及系统设计

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1、浙江大学硕士学位论文摘要摘要Y581339本文简要介绍了网络控制系统的发展历史和研究现状，将工业以太网和DCS、现场总线进行了比较，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指出了以太网所具有的优势和存在的问题；分析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；根据网络管理系统的特性，深入研究了工业以太网管理系统的体系结构，分析了工业以太网的核心层和分布层的冗余设计，并给出各种冗余

2、设计方案，研究了工业以太网的系统设计，提出了理想的工业以太网解决方案，并指出未来一段时间内的发展方向——混合型系统；同时我们设计开发了工业以太网的两个应用实例——嵌入式远程液位控制系统和网络抄表系统，为今后工业以太网更广阔的应用前景做了一些探索。关键词：工业以太网，实时性，系统结构，冗余未经作#i师同意勿全文公拓塑兰盔兰竺兰堂垡丝苎垒曼!!坠垒兰!ABSTRACTInthisthesis，wemadeanoverviewonthehistoryandthelatestachievementsofindustrialnetworkandcomparedIndu

3、strialEthemetwithDCSandFieldbus，tWOotherpopularnetworkcontrolsystems．WealsointroducedthehistoryandthedevelopmentofIndustrialEthemetandmadeadiscussionontheadvantagesanddisadvantagesofIndustrialEthemetforindustrialcontr01．Thenweanalyzedthereal-timeperformanceofEthemetandpresentedseve

4、ralsolutionstoadvancethereal-timeperformancebyusingtheup—-to-datetechnologysuchasfull—duplexswitchEthernet，VLAN，QoSandIPv6．BasedonthecharacteristicofNetworkManagementSystem，wediscussedthearchitectureofIndustrialEthernetNetworkManagementSystem，analyzedtheredundancydesignofthecorelay

5、erandthedistributedlayerofIndustrialEthemetandprovidedtheschemesofredundancydesign．Atthesametime，wediscussedsystemframeworkdesignofIndustrialEthemet，providedtheidealdesignmodeandpointedoutthedirectioninthefuture：hybridsystemofIndustrialEthemet．Atlast，wedidsomeresearchonthewideappli

6、cationfieldofindustrialEthemetanddevelopedtwoapplications：EmbeddedremotewaterlevelcontrolsystemandNetworkmeterreadingsystem．Keywords：IndustrialEthemet，real-time，framework，redundancyII浙江大学硕士学位论文笫一章绪论1．1引言第一章绪论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，

7、工业控制内在地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【‘1。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。DCS、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、集成化、分布化、节点智能化的发展趋势，网络控制系统成为控制界研究的热点。目前网络控制系统的作用不仅是满足企业不同层次信息交换的需求，更是生产及制造过程的关键支撑系统，但非开放性和不兼容性是网络控制发展过程中一直面临的问题[21。在工业自动化领域，为了满足对特定工业过程的实时控

8、制和安全的要求，不能将商用网络的技术和设备直接应用于