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1、2011年1月系统仿真技术Jan.,2011第7卷第1期SystemSimulationTechnologyVo.l7,No.1中图分类号:TP336文献标识码:A基于TCP/IP协议栈的嵌入式网络控制系统设计王旭,王中杰(同济大学电子与信息工程学院控制科学与工程系,上海201804)摘要:网络控制系统(NCS)是指传感器、执行器以及控制器通过网络进行数据通信的控制系统,它不仅是1个控制系统,还是1个网络系统。网络中的各种复杂因素使得网络控制系统的设计非常复杂。为此,提出了1种基于TCP/IP协议栈的嵌入
2、式网络控制系统体系结构,并对其中的核心模块网络层进行了实现。在此基础上,开发了远程电机控制系统。开发实例表明,所提出的网络控制系统体系结构简单、方便,即使开发人员不懂通信,也可以很容易地通过模块化构造实际网络控制系统。关键词:网络控制系统;TCP/IP协议栈;嵌入式DesignofEmbeddedNetworkedControlSystemBasedonTCP/IPProtocolWANGXu,WANGZhongjie(DepartmentofControlScienceandEngineering,Tongj
3、iUniversity,Shanghai201804,China)Abstract:Anetworkedcontrolsystem(NCS)isreferredtoacontrolsystem,inwhichthesensor,theactuatorandthecontrollercommunicatesthroughnetwork.NCSisnotonlyacontrolsystem,butalsoanetworksystem.Duetothediversefactorinnetwork,itissophistic
4、atedtodesignaNCS.AnarchitectureforembeddedNCSbasedonTCP/IPprotocolisfirstlyproposed,thenthekeymoduleinwhichthenetworklayerisrealized.Finally,ANCSformotorbasedonthearchitectureisdeveloped.Itdemonstratestha,ttheproposedarchitectureofNCSissimpleandconvenien.tAper
5、soncanconstructsaNCSeasily,evenhedoesnotunderstandwellcommunication.Keywords:networkedcontrolsystem;TCP/IPprotoco;lembeddedsystem所采用的网络性能,包括传输率、介质访问协议、[1]1引言数据包长度等。如,Ethernet的延时特性是不确定性随机延时,令牌型总线的延时特性是确定在网络控制系统中,控制器、传感器和执行性的有界延时。网络控制系统不单单是1个完成器作为独立的节点,通过网络互相连接
6、。因不同数据传输的通信系统,而且还是1个借助网络完的网络控制系统具有不同的通信延时特性,因此成控制功能的自控系统,它除了完成数据传输之从很大程度上来说,网络控制系统的性能依赖于外,往往还需要依靠所传输的数据和指令,执行基金项目:博士点基金资助项目(20070247075),国家自然科学基金资助项目(71071116),上海市基础研究重点资助项目(10JC1415300),教育部重大资助项目(306023),青浦区-同济大学科技合作资助项目(2009)王旭,等:基于TCP/IP协议栈的嵌入式网络控制系统设计55某些控
7、制、计算与操作功能,并由多个网络节点分控制网络和信息网络,从而简化了网络的结构。协调完成自控任务,因此,网络控制系统的设计非常复杂,需要在应用、用户等高层协议与规范上满足开放系统的要求,满足互操作条件。近年来,随着现场总线技术的广泛应用,工业界迫切需要1个统一的工业现场总线标准。然而由于现在的主流现场总线技术在其发展之初的不规范性,造成了现在国际上8种互不兼容的现场总线标准各行其道,通信协议的多样性使得图1基于TCP/IP协议栈的嵌入式网络控制系统体系结构不同总线产品之间不能直接互通互用。而以太Fig.1Arch
8、itectureforembeddednetworkedcontrol网及TCP/IP通信技术在IT行业获得了很大的成systembasedonTCP/IP功,成为IT行业应用中首选的网络通信技术,并在图1中,对于不同的网络控制系统应用,嵌发展成为1种技术潮流。在所有的网络技术中,入式网络接口可以是多种形式的。因此,上述体以太网(Ether
