【摘 要】
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近年来,现场总线、以太网等网络技术的飞速发展推动着工业控制系统结构朝着网络化、开放性的方向迈进.现场总线技术的出现为工业控制领域带来了一场深刻的变革;但因其多种总
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近年来,现场总线、以太网等网络技术的飞速发展推动着工业控制系统结构朝着网络化、开放性的方向迈进.现场总线技术的出现为工业控制领域带来了一场深刻的变革;但因其多种总线标准互不兼容的问题,影响了自动化系统的开放性与互操作性.而工业以太网作为控制系统网络化发展的新方向,有望取代现场总线,成为唯一的工业控制系统网络标准.但现阶段,由于现场总线在市场占有率和用户接受度等方面的已有优势以及工业以太网存在的总线供电、本质安全等一系列问题,实现"E网到底"的构想仍有诸多问题有待解决.由此,为了进一步推动工业以太网技术在工业现场的成功应用,且充分考虑用户在现场总线方面的已有投入,本文提出一种折中且较易实现的工业控制系统网络架构——工业以太网和现场总线互连的混和网络架构来解决上述问题.在这种混合网络架构中,协议转换技术是完成工业以太网与现场总线间的协议转换的核心技术.针对工业以太网与现场总线间的协议转换问题,本文选择了工业以太网和DeviceNet现场总线两种协议作为研究对象.在对这两种通讯协议以及它们之间的协议转换机理进行研究的基础上,设计并开发了基于DSP(数字信号处理芯片)的嵌入式协议转换装置中的协议转换部分,成功地实现了两种通讯协议之间的无缝连接.本文还针对工业控制网络对实时性、一致性等性能的较高要求,构建了一套测试系统,采用了几种不同的测试方法对协议转换装置进行了性能测试,并根据测试数据分析了整个网络系统的有效性、实时性并预测了网络拥塞情况.在上述基础上,针对协议转换装置性能优化的问题,将模糊逻辑的思想引入网络拥塞控制中,提出了一种适用于协议转换的模糊拥塞控制算法来提高网络性能.仿真实验和系统运行均表明在使用该算法之后,系统性能得到了显著提高,从而为构建基于工业以太网和DeviceNet的混和网络架构提供了重要保障.
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