工业以太网的技术特性及关键技术研究

通过对工业以太网与商用以太网的技术比较,分析了工业以太网的几大技术特性。EPA标准是我国提出的工业以太网标准,由EPA协议结构分析引出研究EPA网络的关键技术。对时钟同步技术的核心软件实现和确定性调度算法设计作了深入的研究。     

基于以太网的工厂测控网络的设计与实现

在目前的过程控制系统中,通信网络通常采用分层的体系结构,各层之间采用不同的通信协议,尽管它们已经能够基本满足工厂自动化的需求,但是它们有着很多的缺点.本文提出一种基于以太网的工厂自动化整体解决方案.它具有实时能力,是一种同步控制网络.本文首先分析了传统网络的组成与优缺点,然后提出一种新的基于以太网的工厂控制网络,给出了它的设计,最后给出了它的实现.     

基于EPA工业以太网的现场控制器研制

介绍EPA工业以太网和网络控制系统的基本结构，提出了基于EPA工业以太网和Compact PCI总线的先进现场控制器的解决方案，分析并解决了控制器通讯实时性调度协议、确定性通讯、现场总线集成等几项关键技术，使网络控制系统在开放性、可靠性、运算执行能力等方面具有良好的性能。     

基于以太网的数控系统实时通信和时间同步

为实现基于以太网的数控系统运动控制层的实时通信和精确时间同步,对避免时间片冲突的实时通信算法和基于精确时间协议的同步算法进行了优化处理.为提高处理效率,在实时通信的同时进行时间同步,并对实时通信和时间同步的报文结构进行了融合和简化处理.在以太网帧中,增加了时间域来存放时间信息,将报文分为同步报文、跟随报文和从站报文三类.采用时间片配置方法,配置了实验参数,保证了通信的实时性和时间同步的精度,满足了数控系统的需求.     

工业以太网及其在水厂自动化系统中的应用

工业以太网在工厂的信息层、控制层和设备层网络中得到了越来越广泛的应用.这里讨论了以太网在工业应用中的若干问题,并给出了一个基于工业以太网的水厂自动化系统的实例.     

车载时间敏感网络链路冗余调度性能分析

TSN协议中802.1CB协议是保障车载以太网网络可靠性的重要角色，其通过链路冗余确保报文的稳定传输，而不同冗余链路间的传输特性不一致可能会对后续流量调度产生影响，因而需要探讨链路冗余对调度性能影响。本文从汽车网络拓扑冗余结构出发，分析了冗余协议和调度协议的关联性，并探讨了链路冗余对802.1Qbv分时调度机制以及802.1Qch循环队列与转发机制的影响。最后本文构建了链路冗余调度性能评价模型，并基于OMNeT++平台和实物验证平台，对上述影响进行仿真验证。结果表明链路冗余产生的冗余流量抵达间隔和链路跳数差异分别对802.1Qbv和802.1Qch有显著影响，另外需要关注冗余拓扑中网桥端口速率变化所带来的影响。     

一种高可用性的冗余工业实时以太网设计

研究提出了一种自适应双以太网冗余方案。在以太网报文的用户数据区设计了报文时间标签。利用时间标签,采用时间优先法处理冗余报文,实现了具有零故障恢复时间的双网冗余传输通信,提高了系统的实时性;节点利用网络诊断报文建立并维护网络状态映射表,可映射网络中其他节点的故障状况;并根据报文的重要性将其进行分类,次要报文在网络状态良好时在双网上分散传输,有效地降低了网络的通信负荷。实验证明,通过以上方法可有效提高网络的可用性和安全性。     

确定性实时以太网通信协议研究

通过分析传统以太网的通信机制,给出了其在工业控制领域应用的缺陷和不足.并且,为了实现新一代工业控制系统,提出了一种基于确定性调度的以太网实时通信方法.     

中控EPA实时工业以太网技术被列为国际标准

EPA（Ethernet for Plant Automation）实时工业以太网,是一种全新的适用于工业现场设备的开放性实时以太网标准,EPA将大量成熟的IT技术应用于工业控制系统,基于高效、稳定、标准的以太网和UDP／IP协议的确定性通信性调度策略,为适用于现场设备的实时工作建立了一种全新的标准。     

基于IEEE1588的时钟同步算法软件实现

基于工业以太网通信技术,本文给出了一种精准时间协议的软件实现方法.它基于划分时隙的以太网确定性调度通信机制,有效地消除了以太网冲突的影响,并通过硬件定时、中断补偿等手段,大大提高了时钟同步的精度.经测试的结果表明,它可以达到亚微秒级的时钟抖动精度,满足大部分工业系统的要求.     

基于IEEE802.11的无线基金会现场总线

通过对过程工业通信需求、基金会现场总线和IEEE802.11通信机制的分析,本文提出了基于IEEE802.11的无线基金会现场总线,说明了它的网络结构、通信协议体系和各层功能。详细分析了H1网络的数据链路层协议,它集成了集中控制和分布竞争的信道访问机制,信道划分为周期性超帧,包含无竞争段、竞争段和预定通信段。性能分析表明,无线基金会现场总线可以满足工业无线通信实时性、可靠性、灵活性和低能耗的要求。     

TTCAN网络调度平台的设计优化

TTCAN是近几年发展起来并广泛应用于汽车以及其它一般工业控制系统的实时传输协议~([1]).分析了TTCAN网络平台对于周期性消息及非周期性消息的调度策略,分别对其进行改进,并通过遗传算法对系统矩阵周期调度表进行优化,之后利用Simulink中的Stateflow工具针对一般工业控制系统建立了TTCAN网络调度仿真平台,并对仿真平台进行优化,优化后的仿真平台较好地提高了网络系统带宽利用率,增大了总线通信量,降低了各传感器节点周期性消息的响应时间和非周期性消息的延时时间,从而改善了网络平台的通信实时性能.     

基于ZigBee的无线传感器网络路由研究与设计

无线传感器网络能够实时地监测、感知和采集多种环境对象的信息,路由算法作为其关键技术之一,最近得到广泛的研究。本应用为了降低能耗,均衡网络的开销,对原有ZigBee路由算法进行了改进。采用AODVjr和Clus-tree路由算法相结合的方式,根据数据包发送方向的不同,选择对应的路由方式,另外根据网络中节点的父子关系,确定RREQ分组是否有在本节点附近广播的必要,从而减少广播分组的数目。通过NS2仿真软件验证其可行性。     

规则调度的迭代优化

将调度系统性能指标分为设备关联指标和工作关联指标，设备关联指标与设备实际加工时间关联，工件关联指标与工件加工时间，流动时间和交货期关联，对应系统性能分为设备关联性能和工件关联性能，这两类系统性能均随设备／工件优先级改变而改变，引入能反映上述性能指标的控制参数，提出基于性能反馈的迭代优化调度方案，开发了实验原型系统，仿真实验结果表明，迭代优化调度能有效提高系统性能，并根据调度目标函数，优化指定系统性能。     

基于ARM的TTCAN网络系统的研究与实现

TTCAN是基于时间触发机制的CAN高层协议,可以有效改善CAN通讯实时性和确定性。本文通过对TTCAN协议和调度算法分析研究,采用TTCAN同步机制的Level 1级校准同步整个TTCAN网络,实现了以调度主站和多个从站构成的TTCAN网络。系统以S3C2410ARM处理器为核心,采用CAN控制器MCP2515,构建TTCAN的调度主站,采用MSP430设计从站节点。最终的通讯测试结果验证了系统硬件和软件调度算法的正确性,具有较好的应用价值。     

变扰动强度下柔性装配作业车间调度性能分析

柔性装配作业车间是柔性作业车间的一类现实化扩展,其调度问题既要考虑复杂的加工路径柔性,还要考虑零件间的装配关联约束,以及由其带来的关联零件生产进度协同难题。首先给出了柔性装配作业车间调度问题的数学模型;然后考虑现实生产中普遍存在的随机扰动,采用了完全反应式与预测-反应式两类动态调度策略,并提出了相应的优先度规则算法和周期性滚动遗传算法。前者能快速协同各关联任务,但其决策分散,缺乏全局优化力度;后者进行全局周期决策,但扰动将导致性能的下降。最后构建了一般化的仿真模型,并设计了大量的比较实验,分析了不同综合扰动强度对两种调度策略的影响,为实际生产调度策略选择提供了有效的依据。     

AODV路由发现过程中基于动态概率的优化研究

AODV中,洪泛效率低且会引起冗余消息的转播,导致过度使用有限的网络资源从而减少网络生存期。该文提出一种改进协议,基于动态概率的广播技术来减少洪泛问题。为实现路由发现中高效广播,基于节点剩余能量强度和阈值随机延迟动态地产生重播概率。该方法在AODV协议上展开分析,通过修改AODV的路由请求包来收集节点能量信息。采用ns2仿真器,通过发送广播包和端对端延迟分析了改进协议的性能。仿真结果表明,冗余传输率大大降低,且延长了网络的生存期。     

基于LabWindows/CVI的多路伺服电机控制和在线检测系统

针对多路伺服电机的计算机控制和电机参数在线检测问题,基于LabWindows/CVI虚拟仪器软件平台,结合DSP技术,开发了多路伺服电机控制和在线检测软件系统。该软件系统通过周期性UDP/IP网络组播的方式发送/接收数据报文,能同时实现对多路伺服电机进行控制,并对电机电枢电流、电枢电压、激磁电流、激磁电压及相关性能参数进行在线检测。系统可根据用户需要将在线检测到的数据通过表格、图形实时输出。结果表明该软件系统在实际应用中获得了很好的效果,并具有良好的扩展性。