工業(yè)以太網(wǎng)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層應(yīng)用關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)與控制技術(shù)的飛速發(fā)展，工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層測(cè)控網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)發(fā)生了一系列變革。從集中控制到集散式控制，再到目前廣泛應(yīng)用的現(xiàn)場(chǎng)總線控制。但是，隨著工業(yè)網(wǎng)絡(luò)對(duì)遠(yuǎn)程化、一體化等需求的不斷提高，把以太網(wǎng)直接應(yīng)用在工業(yè)測(cè)控現(xiàn)場(chǎng)，形成一個(gè)與Internet無(wú)縫連接的網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)成為下一代工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的重要方向。同時(shí)，嵌入式系統(tǒng)的不斷發(fā)展和應(yīng)用為測(cè)控系統(tǒng)中的工業(yè)以太網(wǎng)提供了技術(shù)基礎(chǔ)。 本文在研究工業(yè)以太網(wǎng)的協(xié)議體系的基礎(chǔ)上，

2、通過(guò)分析工業(yè)以太網(wǎng)工作原理及其設(shè)備層應(yīng)用需求，提出使用全雙工交換式技術(shù)來(lái)解決工業(yè)以太網(wǎng)CSMA/CA導(dǎo)致的本質(zhì)的時(shí)延不確定的方案，并且引入網(wǎng)絡(luò)演算技術(shù)對(duì)網(wǎng)絡(luò)的傳輸狀況進(jìn)行估計(jì)，從而實(shí)現(xiàn)規(guī)定時(shí)延下的多段式調(diào)度策略，防止網(wǎng)絡(luò)擁塞，解決交換式以太網(wǎng)帶來(lái)的排隊(duì)時(shí)延，保證實(shí)時(shí)性數(shù)據(jù)的傳輸。在仿真中針對(duì)固定流量與突發(fā)流量驗(yàn)證解決方案取得較好效果。在可靠性方面，提出了一種面向交換式以太網(wǎng)的改進(jìn)型雙環(huán)冗余的解決方案。并且把快速生成樹協(xié)議實(shí)現(xiàn)在系統(tǒng)中，用

3、以解決因環(huán)路的存在而導(dǎo)致的交換網(wǎng)絡(luò)中廣播風(fēng)暴的產(chǎn)生，并致使交換網(wǎng)絡(luò)的MAC地址系統(tǒng)失效等問題。通過(guò)網(wǎng)絡(luò)仿真測(cè)試表明使用該方案的工業(yè)以太網(wǎng)是一種高可靠性冗余網(wǎng)絡(luò)。針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層應(yīng)用的實(shí)時(shí)性與可靠性等需求，結(jié)合嵌入式技術(shù)，設(shè)計(jì)了基于嵌入式技術(shù)的工業(yè)以太網(wǎng)現(xiàn)場(chǎng)通信節(jié)點(diǎn)平臺(tái)。節(jié)點(diǎn)使用ARM處理器為硬件核心，移植可搶占式的基于2.6內(nèi)核的嵌入式linux操作系統(tǒng)及嵌入式TCP/IP協(xié)議棧LwIP。設(shè)計(jì)了各硬件需要的驅(qū)動(dòng)程序，并解決現(xiàn)場(chǎng)節(jié)點(diǎn)通信的軟