冗余工業(yè)以太網(wǎng)時(shí)鐘同步方法研究.pdf

1、現(xiàn)如今，工業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)往往具有分布式的結(jié)構(gòu)。在這種結(jié)構(gòu)下，各個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)的協(xié)調(diào)配合嚴(yán)重依賴設(shè)備之間的通信，因此必須保證網(wǎng)絡(luò)即使在發(fā)生一定故障的情況下，依舊能夠保持暢通，工業(yè)上往往采用冗余的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)；同時(shí)設(shè)備的分散化，也導(dǎo)致系統(tǒng)內(nèi)有大量獨(dú)立運(yùn)行的時(shí)鐘存在。為保證系統(tǒng)時(shí)間基準(zhǔn)的統(tǒng)一，需要實(shí)現(xiàn)各個(gè)時(shí)鐘的時(shí)間同步。所以研究工業(yè)以太網(wǎng)的冗余以及時(shí)鐘同步方法具有重要的理論和現(xiàn)實(shí)意義。
　　在綜合比較了現(xiàn)有的工業(yè)以太網(wǎng)中各種時(shí)鐘同步及網(wǎng)絡(luò)冗

2、余的實(shí)現(xiàn)方法之后，發(fā)現(xiàn)IEEE1588及MRP協(xié)議分別是實(shí)現(xiàn)時(shí)鐘同步和網(wǎng)絡(luò)冗余的較優(yōu)選擇。但協(xié)議只是對(duì)工作機(jī)制的原理性說(shuō)明，若要應(yīng)用到實(shí)際工程中還需進(jìn)行諸多實(shí)現(xiàn)方面的考慮?，F(xiàn)實(shí)生產(chǎn)中由于實(shí)現(xiàn)方法不當(dāng)，即使采用了IEEE1588和MRP協(xié)議，所設(shè)計(jì)出的系統(tǒng)也往往達(dá)不到理想的時(shí)鐘同步精度和網(wǎng)絡(luò)恢復(fù)速度。再加上，時(shí)鐘同步系統(tǒng)在網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)發(fā)生變化時(shí)還存在同步功能恢復(fù)過(guò)慢的問(wèn)題。所以探究協(xié)議的合理實(shí)現(xiàn)方法很有必要。本文正是研究了這兩個(gè)協(xié)議的實(shí)現(xiàn)

3、問(wèn)題。通過(guò)所提出的多個(gè)實(shí)現(xiàn)上的優(yōu)化方法，以及網(wǎng)絡(luò)冗余和時(shí)鐘同步結(jié)合之后的改進(jìn)策略，得到了網(wǎng)絡(luò)恢復(fù)時(shí)間更短、時(shí)鐘同步精度更高的冗余工業(yè)以太網(wǎng)時(shí)鐘同步方法。
　　通過(guò)研究，本文得到了以下成果：
　　1、提出了參數(shù)量化定界方法。在詳細(xì)分析了各關(guān)鍵設(shè)計(jì)參數(shù)對(duì)性能的作用機(jī)制之后，推導(dǎo)出了給定系統(tǒng)性能指標(biāo)下，參數(shù)邊界的計(jì)算方法，為冗余和同步參數(shù)的合理選擇提供了基礎(chǔ)；
　　2、提出了基于補(bǔ)償?shù)臅r(shí)間使用值生成算法。通過(guò)公式推導(dǎo)分析了時(shí)

4、間偏差隨真實(shí)時(shí)間的變化規(guī)律，提出了對(duì)從時(shí)鐘時(shí)間進(jìn)行補(bǔ)償來(lái)獲取準(zhǔn)確時(shí)間使用值的算法，使得輸出的時(shí)間使用值更加接近主時(shí)鐘；
　　3、提出了MRP協(xié)議下時(shí)鐘同步快速恢復(fù)算法。分析了運(yùn)行MRP協(xié)議后系統(tǒng)所呈現(xiàn)的特點(diǎn)，結(jié)合這些特點(diǎn)提出了時(shí)鐘同步快速恢復(fù)算法，簡(jiǎn)化了時(shí)鐘之間主從關(guān)系建立過(guò)程，提高了網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涓淖兦闆r下時(shí)鐘同步的恢復(fù)速度；
　　4、建立了仿真模型、硬件實(shí)驗(yàn)平臺(tái)、協(xié)議軟件。結(jié)合本文所提出的協(xié)議實(shí)現(xiàn)時(shí)的優(yōu)化方法，搭建了時(shí)鐘同步系