基于工業(yè)以太網(wǎng)的電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)監(jiān)控系統(tǒng)研究與設(shè)計(jì).pdf

1、隨著信息技術(shù)和自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展，智能化、數(shù)字化和網(wǎng)絡(luò)化代表了現(xiàn)代工業(yè)控制的發(fā)展方向。本文研究基于工業(yè)以太網(wǎng)的電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的控制網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)設(shè)計(jì)和開發(fā)，目的是開發(fā)出基于工業(yè)以太網(wǎng)構(gòu)架的、適用于工業(yè)生產(chǎn)控制網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，能對現(xiàn)場多臺運(yùn)行的電動(dòng)執(zhí)行器進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控的系統(tǒng)和軟件。
　　 論文首先簡要介紹了工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展歷程，指出了存在的實(shí)時(shí)性問題和國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀，接著從現(xiàn)場總線到工業(yè)以太網(wǎng)對實(shí)時(shí)性問題進(jìn)行了研究。然后，介紹了整個(gè)系統(tǒng)的硬件組

2、成部分的設(shè)計(jì)，主要包括電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的組成部分，串口轉(zhuǎn)以太網(wǎng)模塊，以及執(zhí)行機(jī)構(gòu)、以太網(wǎng)模塊和上位機(jī)之間的通訊等。
　　 針對工業(yè)以太網(wǎng)在工業(yè)應(yīng)用中出現(xiàn)的實(shí)時(shí)性和可靠性無法保證的問題，本文首先對以太網(wǎng)的通信延遲的問題進(jìn)行了分析，給出了通信延遲各個(gè)組成部分的計(jì)算方法和數(shù)學(xué)期望表達(dá)式。接著通過實(shí)驗(yàn)分析了節(jié)點(diǎn)數(shù)目、幀長度和通信速率等因素對以太網(wǎng)實(shí)時(shí)性的影響。研究了工業(yè)應(yīng)用中三種數(shù)據(jù)發(fā)送方式下，標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)和快速以太網(wǎng)的實(shí)時(shí)特性。然后通過研究

3、以太網(wǎng)的實(shí)時(shí)調(diào)度問題和監(jiān)控實(shí)時(shí)性要求，對不同類型的信息進(jìn)行分類優(yōu)先級設(shè)置，并采用優(yōu)先級調(diào)度算法，通過實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了驗(yàn)證。最后結(jié)合實(shí)際情況采取了對交換機(jī)等設(shè)備采用冷冗余設(shè)計(jì)的方法以提高系統(tǒng)可靠性。在上位機(jī)的程序設(shè)計(jì)中，自定義通訊協(xié)議完成了監(jiān)控系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)，并對通訊實(shí)時(shí)可靠性進(jìn)行了測試獲得了滿意的結(jié)果。
　　 本文最后總結(jié)了系統(tǒng)總體的設(shè)計(jì)。對進(jìn)一步改進(jìn)該軟件以及應(yīng)用推廣提出了系統(tǒng)的展望。針對工業(yè)應(yīng)用中對數(shù)據(jù)保存、遠(yuǎn)程控制和組態(tài)軟件互通