以太網(wǎng)在控制網(wǎng)絡(luò)中的性能分析及應(yīng)用.pdf

1、隨著通信和集成電路技術(shù)的發(fā)展，以太網(wǎng)在控制網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用逐漸成熟。相比傳統(tǒng)工控網(wǎng)絡(luò)，以太網(wǎng)具有協(xié)議統(tǒng)一，易于與Internet連接的優(yōu)點(diǎn)。但由于以太網(wǎng)的介質(zhì)訪問控制方式、隊列管理機(jī)制以及網(wǎng)絡(luò)擁塞等問題，不可避免地導(dǎo)致通信的時延、抖動及丟包的發(fā)生，這些因素使得以太網(wǎng)的實時性和穩(wěn)定性成為控制網(wǎng)絡(luò)研究的重要內(nèi)容之一。
　　 本課題以感應(yīng)電機(jī)網(wǎng)絡(luò)控制為背景，使用網(wǎng)絡(luò)仿真軟件NS-2，建立了基于UDP（用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議）通信的控制網(wǎng)絡(luò)模型，并

2、設(shè)計了相關(guān)的通信實驗，對以太網(wǎng)因網(wǎng)絡(luò)擁塞和隊列管理機(jī)制等引發(fā)的通信實時性問題進(jìn)行了分析，并對感應(yīng)電機(jī)控制網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計提出要求。同時針對擁塞網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)下的UDP通信問題，設(shè)計了一種具有擁塞控制機(jī)制的UDP協(xié)議，并在NS-2仿真環(huán)境中加以實現(xiàn)和驗證。
　　 在以太網(wǎng)通信研究基礎(chǔ)上，通過軟件方式將TCP/IP協(xié)議嵌入到節(jié)點(diǎn)模塊中，研制了具有以太網(wǎng)通信功能的控制網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，并以感應(yīng)電機(jī)為監(jiān)測對象，部署各類傳感器，設(shè)計網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)通信和電機(jī)狀態(tài)展示

3、界面，搭建了基于以太網(wǎng)通信的感應(yīng)電機(jī)網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)。該系統(tǒng)具有層次化的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，可完成對感應(yīng)電機(jī)的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)、狀態(tài)獲取、遠(yuǎn)程監(jiān)控和信息展示。
　　 本課題采用的NS-2仿真方法可以為控制網(wǎng)絡(luò)研究提供便捷的、可復(fù)現(xiàn)的通信場景，是控制網(wǎng)絡(luò)設(shè)計、驗證和協(xié)議分析的重要方式。通過較為充分的仿真分析和通信實驗，對以太網(wǎng)在感應(yīng)電機(jī)控制網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用進(jìn)行了驗證，實現(xiàn)了上位機(jī)與網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)間的高速數(shù)據(jù)傳輸。本課題的完成為今后的傳感器網(wǎng)絡(luò)研究提供了實驗平臺。