【摘 要】
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工业自动化和信息技术的不断发展,为设计统一开放的通信协议、构建信息和控制的一体化网络提出了新课题。工业以太网是将以太网技术应用于工业控制系统,根据工业控制需求改进
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工业自动化和信息技术的不断发展,为设计统一开放的通信协议、构建信息和控制的一体化网络提出了新课题。工业以太网是将以太网技术应用于工业控制系统,根据工业控制需求改进后产生的网络控制技术。它具有通信协议简单、开放性良好、价格低廉等特点。这些特点为有效构建一体化的网络控制系统提供了可能,成为网络控制系统的发展方向。但是,以太网固有的通信不确定性,是制约网络控制应用的瓶颈。因此,确定性与实时性成为工业以太网在网络控制系统中应用的关键问题。针对这一问题,本文结合工业控制的特点与以太网的通信机制,对工业以太网实时性能的改进进行了深入研究。首先系统概述了工业网络控制系统的发展历程及研究现状,阐述了工业以太网的发展历史和背景知识。针对以太网的特性,通过对以太网介质访问控制方式的研究,分析了其在网络控制系统应用中的确定性和实时性问题存在的原因。在此基础上,提出了通过在数据链路层与网络层之间加入实时控制层,对信息采用确定性调度策略的方案改进工业以太网的实时性能。其次,根据改进方案建立了相应的实时通信调度机制;在对RM、DM和EDF三种典型调度算法及其可调度性进行深入研究与比较后,选择RM作为系统的实时调度算法;结合工业以太网实时通信机制,构建了周期信息的实时调度表。考虑到与现有以太网的兼容问题,本文借助网络接口规范(NDIS)定义的操作系统网络传输模块的抽象环境,利用NDIS中间驱动程序,在Win2000+VC环境下编写并用DDK2000进行编译,完成了实时控制系统的具体程序实现。再次,在OPNET平台上对实时控制系统进行建模仿真与性能测试。实时性测试的结果表明,系统的实时性能有了一定的提高。最后,对进一步提高系统的实时性提出了设想。
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