基于EPA的功能安全通信方法研究和实现

在研究EPA协议栈的基础上．分析了工业控制网络的通信故障与功能安全机制的对应关系,描述了功能安全典型系统体系,建立了功能安全通信协议模型,设计TEPA功能安全通信过程,开发了EPA功能安全扩展协议层软件。测试结果表明,通过在EPA应用层中增加EPA功能安全应用访问实体以及将EPA通信报文中的用户数据单元进行扩展来实现关键安全措施．从而满足了安全相关领域通信的要求．保障了EPA系统的安全性和可靠性.     

EPA主控卡的硬件设计与驱动开发

EPA标准进入国际标准,为我国工业自动化产业带来了新的机遇。EPA主控卡的开发,对于开发基于EPA的控制系统具有较大意义。EPA主控卡是连接各种协议的现场总线模块、I/O模块和上层软件的平台。在整个EPA系统中,它是符合EPA协议的现场设备,与上层工程师站和操作站进行通信,又与现场总线模块、I/O模块进行数据传输,负责信号的采集、处理和控制。     

一种基于总线型的安全通信协议研究

针对轨道交通领域网络设备中常见的的总线通信数据传输故障问题,该文研究了安全通信标准和模型,参考EN50159中的安全通信防护技术,设计了一种适用于总线型网络的安全通信协议。通过在应用层和通信底层中加入安全协议层,以应对通信传输过程中的干扰和威胁。搭建试验设备,模拟向总线传输系统注入不同种类的故障,结果表明安全通信能够应对识别数据报文错误,提高了数据安全性和系统可靠性。     

基于EPA现场总线的I/O模块的研制

本文简单介绍了EPA工业现场总线的原理及EPA现场总线通讯协议,详细说明了基于EPA现场总线的数据采集和控制系统中I/O模块的研制。     

Profibus-PA温度变送器设计

Profibus-PA是Profibus现场总线技术在过程自动化领域的典型应用,它符合IEC 1158-2传输技术,且能保证现场本质安全的要求并提供总线供电.对Profibus现场总线技术中物理层、数据链路层、用户层协议模型以及过程自动化领域的特殊要求进行了研究.在此基础上,按照整体方案设计思路,设计出了支持Profibus-PA总线通信的温度变送器模块.该模块达到了应用要求.     

EPASafety——基于EPA的功能安全通信规范

简要介绍了功能安全通信的概念，针对安全相关领域可能存在的通信风险提出了基于EPA通信协议的扩展行规EPASafety。 EPASafety通信规范主要包含安全层服务、安全层协议和安全层管理等内容。EPASafety主要是通过在EPA应用层中增加了EPASafety应用访问实体及将EPA通信报文中的用户数据单元进行扩展等来实现序列号、时间戳、CRC检验等安全措施，从而满足了安全相关领域通信的要求。     

高可用性工业以太网技术的研究与实现

针对现场总线控制系统对高可靠性和稳定性的要求会限制工业以太网的应用问题,在原有网络的基础上添加一个并行的冗余链路,以增强通信的可用性,减小通信链路故障对系统运行的影响。结合EPA通信协议栈,设计并行网络冗余解决方案,包括协议栈结构、帧结构和通信过程。给出该方案的性能分析。     

基于EPA网络的多媒体数据确定性传输

为实现多媒体数据在EPA中的确定性传输,在研究EPA通信调度原理的基础上,分析多媒体数据在EPA通信宏周期传输的可行性以及分片重组原理,设计多媒体数据在周期时间片的传输调度模型,以及基于链表插入方法的分片数据报重组算法。针对目前多数多媒体设备未集成EPA协议栈,无法直接参与EPA现场层调度的问题,搭建接入多媒体数据的EPA网络测试平台。实验结果表明,在不干扰控制数据传输的情况下,基于EPA的多媒体数据传输延时为30 ms~36 ms,满足可接受延时小于130 ms的要求,延时抖动在4 ms以内,图像清晰流畅,从而验证了将多媒体数据接入EPA网络确定性传输的可行性。     

一种现场总线控制系统的传输规划方法及实现

文章结合CAN协议现场总线控制系统,提出了一种实用的现场总线控制系统的传输规划方法,介绍了应用层通信协议的制定,不同情况下的传输策略和传输过程,给出了一个应用实例。该方法已在自主开发的现场总线控制系统中得到成功应用。     

基于高以太网的基金会再现总线通信会话层的设计与实现

高速FF现场总线的会话层（FDA Session)工作在TCP／UDP协议之上，这使得HSE总线有更高的通信速率，Session是HSE FF总线中重要的一层，它为FMS消息和FDA消息提供了通信通道，本文详细介绍了Session的具体实现过程。     

基于EPA通信标准的OPC服务器研究

针对当前各种总线共存、无法实现互连互通的状况,结合基于以太网的工厂自动化(EPA)通信协议的特点,提出EPA网段和无线网段(802.15.4)的互连模型,采用基于过程控制的对象连接与嵌入(OPC)技术开发了基于EPA通信规范的OPC服务器,并运用开发的OPC客户端成功实现了对EPA网段和无线网段的数据监控,实际测试表明,开发的基于EPA的OPC服务器正确、可靠。     

EPA与FF H1协议网关的研究与实现

针对不同现场总线类型设备间互操作的问题,通过对EPA和FF H1通信模型的分析,提出了EPA与FF H1协议转换网关模型,并介绍了网关的实现方法和硬件结构。最后根据实验数据对网关进行性能分析,结果表明本网关有很好的性能。     

基于EPA的无线与有线网段的集成方案研究

EPA是我国第一个拥有自主知识产权的现场总线标准，现已正式成为IEC的PAS文件。作者在参与开发出“基于无线局域网的EPA网络控制系统”的相关设备后，分析和探讨了为适应不同需要的EPA若干无线与有线网段集成的方案。同时，提出了一种符合EPA标准的无线现场总线设备结构的实现模型。从而为实现了EPA进一步向无线工业现场总线进军提供了一定的理论基础。     

Profibus-PA总线系统结构及其接口模块设计

分析了Profibus-PA的系统结构,讨论了支持Profibus-PA的接口模块设计的合适方案,介绍了变送器的Profibus-PA接口电路设计、SPC4芯片的应用、双口RAM的应用以及对数据存取须注意事项,叙述了Profibus-PA接口的通信过程和相关软件的设计方法。结合本安防爆技术所从事的Profibus-PA总线接口模块设计,为适应本安环境的现场总线传感器、变送器产品的开发提供了一种接口技术和解决方案。     

基于EPA的控制工程实验及研究平台开发

现场总线控制是过程控制工业的前沿技术。提出了一种基于EPA现场总线的综合自动化实验控制系统，介绍了分布式控制系统的结构和所开发的实验。该系统有助于学生掌握具体的控制工程知识，了解工控行业的先进技术现场总线，在实现常规控制实验的基础上，通过本文设计的分布式控制系统，进行了先进控制的研究，开发了基于动态矩阵的预测控制软件包，在实际水槽系统进行液位控制的运行结果证明了该算法的有效性。     

基于EPA炉温监控系统开发

提出了一种基于EPA现场总线的管式电阻炉控制系统,介绍了分布式控制系统的结构和所开发的实验.该系统有有助于学生掌握具体的控制工程知识,了解工控行业的先进技术现场总线控制,在实现常PID控制的基础上,还开发了基于VB6.0的温度控制程序,在实际系统进行温度控制的运行结果证明了该算法的有效性.     

选煤厂监控系统开发与应用

针对李子垭选煤厂的选煤工艺特点,采用计算机与P L C相接合的控制技术、现场总线通信技术并辅以视频监控技术,对选煤厂生产过程的监控系统进行研究、设计和开发。系统以P L C作为控制层核心,以工控计算机、工业以太网和组态软件作为管理层,以现场总线和各种自主研发的矿用本安传感器作为设备层,构建起三层网络结构,实现集中控制和信息化管理。该选煤厂监控系统已投入使用,运行表明,该系统不仅功能完善,而且提高了选煤厂生产效率,保障了生产安全和产品质量。     

基于AUTOSAR的点到点安全通信的实现

功能安全的概念在汽车嵌入式系统领域越发到关注,汽车开放系统架构AUTOSAR(Automotive Open System Architecture)是目前国际流行的标准软件架构,它在AUTOSAR4.1的版本中针对功能安全首次提出了点到点(End-to-End,E2E)的安全通信机制;为保证汽车各组件间的通信安全,对在AUTOSAR架构下的E2E安全通信机制进行了研究,采用E2E Profile 2的方法来实现E2E安全通信,旨在解决如何保证电子控制单元(Electronic Control Unit,ECU)之间以及ECU内部不同核之间,不同SWC(software component)之间数据的安全通信的问题;基于AUTOSAR架构,通过在电子控制单元核内通信采用E2E Protection Wrapper的通信方式,跨电子控制单元核外通信采用COM E2E Callout的通信方式实现了通信机制的搭建;通过对ECU内部及跨ECU的通信测试,表明该方法能有效的检测通信过程中的重复发送错误、CRC(Cyclic Redundancy Check)校验和错误及发送序列错误等问题。