工業(yè)無線控制網絡中的實時性問題研究.pdf

1、近年來，無線網絡成為自動化領域中迅速發(fā)展的熱點之一，也是工業(yè)自動化產品未來的新增長點。顯而易見，在配置、安裝、修改和擴展等方面，無線網絡的成本都低于有線網絡。 工業(yè)無線控制網絡是連接工業(yè)現(xiàn)場無線測量控制設備的一類通信網絡。當前發(fā)展的目標是追求無線傳輸在工控領域的普遍應用或成規(guī)模應用，必須解決的主要問題有傳輸?shù)拇_定性、實時性、可互操作性、低能耗、網絡安全和網絡投用的適應性等。在工業(yè)自動化控制中需要及時地傳輸生產過程信息和操作指令，

2、所以實時性是一個關鍵的指標。 對于工業(yè)控制網絡的實時性問題，有線通信中已有一些技術和方法能滿足工業(yè)控制網絡的要求，但無線網絡明顯不同于有線網絡，目前無線網絡應用于工業(yè)控制領域還不成熟，工業(yè)無線控制網絡中的實時性問題尚未得到完善的解決?，F(xiàn)有的無線通信網絡在實時性上還不能滿足大多數(shù)生產過程對工業(yè)無線控制網絡的需要，因此需要研究工業(yè)控制實時性問題的解決方案。 一如以往所有的IT技術移植到工控應用中來所采取的方法一樣，用于工業(yè)控

3、制領域的無線網絡的基礎是IT行業(yè)的通用無線網絡標準。但必須在此基礎上充分考慮在工控應用中的特別要求，研究開發(fā)滿足這些要求的相關技術和規(guī)范。 本文首先分析了現(xiàn)有比較成熟的控制網絡的實時性，然后在無線局域網802.11協(xié)議的基礎上，提出了一種基于優(yōu)先級的工業(yè)無線控制網絡實時信息傳輸方法，對不同優(yōu)先級的信息區(qū)分對待，采用不同的策略保證信息能在確定的時間內獲得發(fā)送權以滿足不同的實時性要求，并保持與無線局域網MAC協(xié)議的兼容。該方法充分考

4、慮自動化領域的生產過程的特點，將傳輸?shù)臄?shù)據(jù)劃分為三類，分別為非周期實時數(shù)據(jù)、周期實時數(shù)據(jù)和非實時數(shù)據(jù)。它們有不同的優(yōu)先級，通過不同的方式競爭信道：非周期實時數(shù)據(jù)具有最高優(yōu)先級，進入最高優(yōu)先級隊列進行調度，采用RTS/CTS消息交換機制；周期實時數(shù)據(jù)與非實時數(shù)據(jù)都采用CSMA/CA方式，但為了體現(xiàn)二者的不同優(yōu)先級，在CSMA/CA方式中為周期實時數(shù)據(jù)和非實時數(shù)據(jù)設定了不同的競爭窗口。同時，當同種類型的數(shù)據(jù)進行介質訪問權的競爭時，引入了截止