現(xiàn)場級高速以太網(wǎng)的可靠性技術(shù)研究.pdf

1、以太網(wǎng)所具有的從現(xiàn)場控制層到管理層全面、無縫信息集成的潛力正引導它逐步向現(xiàn)場級深入,并逐步與其它網(wǎng)絡(luò)形式走向融合.本文討論了工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)的要求及其發(fā)展歷程,對以太網(wǎng)技術(shù)和傳統(tǒng)現(xiàn)場總線技術(shù)進行比較,探討了以太網(wǎng)在進入工業(yè)控制領(lǐng)域時的優(yōu)勢與劣勢.以太網(wǎng)具有開放性、低成本、廣泛應(yīng)用的軟硬件支持等明顯優(yōu)勢,但又存在本質(zhì)上的不確定性、非實時性以及可靠性、安全性較差等劣勢,而這些恰是工業(yè)控制現(xiàn)場通信嚴格要求的.通過排隊論等數(shù)學工具就以太網(wǎng)應(yīng)如何發(fā)揮

2、優(yōu)勢,同時彌補劣勢做了探討.碰撞檢測中引入分布式優(yōu)先級控制可有效地降低不確定性;RETHER、RTCC以及ARTC等協(xié)議都針對以太網(wǎng)協(xié)議在實時方面作出了改進,使得以太網(wǎng)上的通信也具備實時性;在以太網(wǎng)拓撲結(jié)構(gòu)中引入冗余容錯技術(shù)、傳輸線路的抗干擾能力增強、防火墻的設(shè)置等都增強了以太網(wǎng)的可靠性和安全性.依托ARTC協(xié)議,提出高可靠現(xiàn)場級寬帶硬實時以太網(wǎng)的系統(tǒng)架構(gòu),從體系結(jié)構(gòu)、通信協(xié)議、傳輸信道、網(wǎng)絡(luò)特性、功能組件和硬件設(shè)置等方面研究現(xiàn)場級高速

3、以太網(wǎng)的可靠性技術(shù).提出可以對工業(yè)控制現(xiàn)場信號與現(xiàn)場級高速以太網(wǎng)信號進行轉(zhuǎn)換的適配器,使得很多采用慢速信號總線的現(xiàn)場設(shè)備能不經(jīng)改動地接入到硬實時以太網(wǎng)ARTC中,實現(xiàn)監(jiān)管和控制.針對適配器的應(yīng)用環(huán)境和可靠性要求,硬件設(shè)計上使用高集成度、低功耗芯片設(shè)計最簡電路.軟件設(shè)計使用C51語言,提高了開發(fā)效率;設(shè)計了高效的緩沖區(qū)管理方案和靈活的通信配置,在簡化程序控制邏輯和提高硬件的利用率之間找到了較好的平衡點.提出基于PC/104總線規(guī)范的雙芯片