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工业以太网的实时调度及系统设计

90年代以来,以Internet为代表的计算机信息产业和数据通信网络蓬勃兴起,发展迅速,同样也对工业自动化领域形成了强大的冲击,新型的工业计算机网络如新型集散控制系统(DCS)、现场总线(Fieldbus)、工业以太网(Industrial Ethernet)等大量涌现,给工业自动化带来一场深层次的革命。但现场总线的国际标准未能统一,不同总线产品间并不能直接互连、互用和互可操作,现场总线真正实现开放性任重而道远。随着技术的发展,企业要求工业网络从现场控制层到管理层能实现全面的无缝信息集成,并提供一个开放的基础构架。这时传统以太网逐渐进入了控制领域。本文根据工业网络的要求,结合传统以太网技术、交换技术等,研究了工业以太网的控制策略、测试方法、实时调度、网络管理和系统设计等技术问题,分析了工业以太网的冗余设计,提出了理想的工业以太网理想解决方案。本文的主要内容包括:1、系统介绍了工业网络历史发展和研究现状,对工业以太网和DCS、现场  (本文共94页) 本文目录 | 阅读全文>>

中国矿业大学
中国矿业大学

基于EPA的煤矿工业以太网实时调度算法研究

EPA是我国自主研发的工业实时以太网国际标准。微网段是EPA网络的基本组成部分,为了实现微网段的实时调度,微网段内节点数据的产生速率和传输时间必须满足一定的关系。本文以实时调度基本理论和经典调度算法可调度性定理为基础,证明了EPA微网段可调度的充要条件,完善了EPA网络实时调度算法的理论依据,为EPA技术的进一步发展研究奠定了坚实的基础。宏周期和偏移量是构成EPA网络实时调度算法中的两个关键参数,宏周期和偏移量的确定决定着EPA实时调度算法的实现。本文在对EPA微网段可调度的充要条件研究的基础上,提出了具有硬实时性能,经计算实时级别可达10us级的复合周期EPA实时调度算法,并找到了满足复合周期调度的各节点复合周期条件,在证明该法可用的同时,给出了复合周期调度下的宏周期和偏移量计算方法。分时调度是以太网实现确定性传输的关键技术。EPA通过增加一个调度子层,在分布式精确时钟的支持下,采用静态优先级固定时隙分配的方法,实现分时调度。...  (本文共164页) 本文目录 | 阅读全文>>

重庆大学
重庆大学

矿用网关设计及系统实时性研究

煤炭作为我国的主要能源,其资源的开发利用一直备受关注。然而由于煤炭企业的生产作业面的复杂性,及相关配套产品的滞后等因素的影响,煤矿也成了安全隐患的高发区之一。为实现矿井的安全生产跟长治久安,充分利用现有的自动化、通信、计算机技术,对矿井系统进行信息化改造势在必行。由于煤矿井下系统繁多,且传输信号类别方式多种多样,早期的煤矿设备也面临着新技术推广下的系统设备的兼容问题,同时新的工业过程控制设备、技术方案的不断更新应用,都给煤矿信息化安全生产带来了不可忽略的信息兼容瓶颈问题。随着计算机技术的不断提高,网络化、数字化已成为煤矿信息化的发展方向,因此研究一种多元信息传输方式下的网络接入转换装置显得尤为重要。本文重点研究了煤矿通用的传统的信号传输方式,并在此基础上对以太网及工业以太网进行了研究;研究了协议转换机理,为网关的多协议转换提供了理论依据。提出一种以太网接入网关方案,并进行了相关的软硬件设计,设计了统一应用层协议及多协议下统一数据...  (本文共85页) 本文目录 | 阅读全文>>

华中科技大学
华中科技大学

艇载控制网络实时调度系统设计与实现

由于海洋科技和军事的发展,水下无人艇研究具有重要的意义。本文针对以太网在艇载控制系统通信中的实时性和确定性问题,提出一种基于主从模式的周期性时间触发实时通信调度方案。该方案在不改变以太网网络层和传输层(如UDP/IP)协议的前提下,在应用层实现了艇载控制系统的软实时通信调度。为保证水下无人艇通信的实时性,本文根据目标无人艇的双交换机网络架构特点,设计了一种主从并行通信调度方案。该调度方案在满足艇载控制系统数据交换需求的前提下,在同一时隙并行调度分别连接在两个交换机上的两个控制单元。既避免了交换机中当某端口出现报文发送冲突时存储转发所带来的延时不确定性问题,又有效压缩了一个宏调度周期内微调度周期的数量,提高了通信的实时性。设计实现了负责艇载控制系统通信调度的水下主控单元,该控制单元采用加固工控机硬件和VxWorks实时操作系统,以提高运行的可靠性和实时性。采用了模块化、多任务架构设计实现水下主控单元软件,并利用上述通信调度方案,实...  (本文共78页) 本文目录 | 阅读全文>>

浙江大学
浙江大学

工业以太网的实时性研究及系统设计

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。  (本文共91页) 本文目录 | 阅读全文>>

浙江大学
浙江大学

基于以太网的工业网络系统研究

工业网络经过近30年的发展,从基于模拟信号传输的DCS系统发展到数字化、智能化、全分散的现场总线系统,给工业自动化带来一场深层次的革命。但现场总线的国际标准推出缓慢,通信协议的多样性使得不同总线产品间不能直接互连、互用和互可操作,没有真正体现现场总线的开放性。随着Intranet/Internet等信息技术的飞速发展,要求企业从现场控制层到管理层能实现全面的无缝信息集成,并提供一个开放的基础构架,传统上用于办公室和商业的以太网逐渐进入了控制领域。本文根据工业控制系统的要求,结合商用以太网成熟的设计方法,给出了工业以太网设计的原则和方法;研究并讨论将传统以太网移植到工业控制领域所必须解决的实时性、快速故障探测与自恢复、网络安全等关键技术问题。本文的主要内容包括:1. 系统介绍了工业网络发展的主要历程,比较了工业以太网与传统工业网络,并指出了以太网应用于工业控制领域的所具有的优势极其发展的趋势。2. 根据工业控制领域对网络支撑系统的...  (本文共77页) 本文目录 | 阅读全文>>

浙江大学
浙江大学

基于以太网的工业控制系统的研究与应用

今天,随着控制、计算机、通讯、网络等技术的发展,信息交换领域正在迅速覆盖从工厂的现场设备层到控制、管理的各个层次,从工段、车间、工厂、企业到世界各地的市场。信息技术的飞速发展,引发了自动化系统结构的变革,而逐步形成以网络集成自动化系统为基础的企业信息系统。在追求控制系统的整体性能提升的同时,对其重要的支撑系统——工业网络系统的研究和改进从来没有停止过。工业网络的作用是满足企业不同层次信息交换的需求,它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工业网络发展过程中一直面临的问题。无论是DCS还是现场总线,都出现各踞一方的局面,而来自不同生产商的产品之间无法兼容,系统费用踞高不下,这无疑对工业自动化的发展和许多新技术的应用产生极大的阻碍。工业以太网的出现成为改变目前现状的一个解决办法。和传统的现场总线相比,以太网在没有任何企业背景的情况下迅速发展起来,它具有很多的优点。本文首先介绍了工业控制网络的发展状况,以及以太网应用于...  (本文共106页) 本文目录 | 阅读全文>>