工业以太网实时通信技术及进展

改善实时性之后,以太网已经成功地进入工业自动化信息层、控制层。以太网应用到工业现场设备层,实时性仍然是最大障碍。文章结合以太网的通信机制,探讨了典型的工业以太网实时性技术特点,介绍了能够应用于现场设备的确定性工业以太网———Ethernet Powerlink的解决方案。     

基于OPNET的交换式以太网实时性仿真分析

以太网的通信不确定性是其应用于实时性要求较高的工业控制系统中的障碍.交换式以太网的出现使这一问题得到了改善.研究了传统以太网和交换式以太网的网络时延问题,根据网络中央节点设备的不同,通过构建工业以太网模型,研究不同负载下网络的性能仿真结果表明了交换式以太网良好的实时性能.     

试论工业以太网实时通信技术

工业以太网进入工业控制领域是工业自动化的发展趋势，其中主要障碍是以太网的非实时通信。简要介绍了几种工业以太网的实时通信技术。侧重介绍分散自动化接口解决工业以太网通信实时性的方法——RITS协议。讨论了RTIS协议实现实时通信的性能。     

工业以太网确定性调度的设计与实现

工业控制网络对网络的实时性要求很高,不仅要求传输速度快,数据传输还要具有确定性。以太网的通信存在不确定性,不能满足实时性要求,成为以太网应用于工业控制领域的主要障碍。本设计实现的实时以太网就是网络中每个节点的通信被严格地限定在规定时间内,确保在同一网段内同时只有一台在发送数据。     

解决以太网协议实时性的几种方案

以太网技术以其低成本、高速、高稳定性和高可靠性的优点,正逐渐向工业现场控制领域发展,但是由于以太网技术在工业现场通信方面不能满足实时性的要求,因此就诞生了许多实时以太网技术的解决方案。本文主要介绍现今比较流行的几种实时以太网协议,以及它们如何在工业以太网的基础上对协议进行改进,以满足工业现场对实时通信的要求。     

工业以太网中流量控制策略的研究

工业以太网技术应用于工业网络是网络控制技术的一大发展趋势。针对工业以太网络通信中存在的数据实时性、确定性等问题，提出了一种用于工业以太网的网络流量控制策略，同时利用数学模型和仿真测试验证了该算法，并将其成功应用在设计的网络流量控制器中。研究结果表明使用该流量控制策略后，工业以太网的网络数据拥塞现象得到了明显改善，可以满足工业现场应用以太网技术进行实时数据通信的要求。     

快速实时工业以太网的研究

实时工业以太网技术不能满足高性能运动控制领域对高同步精度和强实时性的应用需求。为解决该问题,利用快速实时工业以太网(EPA-FRT)中的快速通信调度和精确同步技术提高网络系统的实时性和同步精度,给出EPA-FRT的6层通信模型及2层网络结构。性能测试结果表明,EPA-FRT系统的通信周期在1 ms内,同步偏差在1 μs内,能够满足高性能运动控制领域对网络通信的需求。     

工业控制系统应用组播技术抑制广播风暴

针对工业控制系统通信网络故障中最常见的广播风暴问题,结合其成因和危害,介绍了基于工业以太网的工业控制系统,利用组播技术抑制广播风暴的方法.阐述了采用分组通信的组播原理和方法,建立了一套实时性好、传输效率高,有效抑制广播风暴的工业系统通信网络.     

Rabbit 2000在工业以太网中的应用研究

交换技术和全双工技术在以太网中的应用使得工业以太网的通信实时性和确定性大大提高，底层智能节点是基于Rabbit2000的嵌入式系统，它具有实时性好和可靠性高等优点，基于交换式以太网的嵌入式测控系统将两者进行了有机的结合。首先介绍了控制系统的结构，然后分析了通信系统的流程，最后用仿真结果证明了系统的可行性和有效性。     

用工业以太网描述和替代MVB网络

工业以太网广泛应用于各类工业控制领域,相比多功能车辆总线(MVB)在通信性能上存在优势,可适用于列车控制通信网络。文中先对工业交换式以太网模型进行了修改,用其来描述MVB网络的通信过程,对工业以太网模型和MVB网络模型作了比较,指出两者的相似性以及制约MVB通信性能的因素,然后提出了一种采用WFQ队列调度策略的环型工业以太网结构,并使用Opnet网络仿真软件仿真分析其在不同网络参数下的实时性能,通过比较,指出其在实时性方面可以替代MVB网络。     

基于OPNET Modeler的以太网性能的仿真研究

以太网的应用越来越普遍,影响以太网工业应用的最大瓶颈是网络实时性,在理论分析的基础上,用OPNET网络仿真软件对以太网的性能进行了仿真研究.     

Performance evaluation of switched Ethernet for real-time industrial communications

The real-time industrial network, often referred to as fieldbus, is an important element for building automated manufacturing systems. Thus, in order to satisfy the real-time requirements of field devices such as sensors, actuators, and controllers, numerous standard organizations and vendors have developed various fieldbus protocols. As a result, the IEC 61158 standard, including Profibus, WorldFIP, and Foundation Fieldbus, was recently announced as an international standard. These fieldbus protocols have an important advantage over the widely used Ethernet (IEEE 802.3) in terms of the deterministic characteristics. However, the application of fieldbus has been limited due to the high cost of hardware and the difficulty in interfacing with multivendor products. In order to solve these problems, the computer network technology, especially Ethernet, is being adopted by the industrial automation field. The key technical obstacle for Ethernet for industrial applications is that its nondeterministic behavior makes it inadequate for real-time applications, where the frames containing real-time information, such as control command and alarm signal, have to be delivered within a certain time limit. Recently, the development of switched Ethernet shows a very promising prospect for industrial applications due to the elimination of uncertainties in the network operation that leads to the dramatically improved performance. This paper focuses on the application of the switched Ethernet for industrial communications. More specifically, this paper presents the performance evaluation of the switched Ethernet on an experimental network testbed along with an implementation method for using the switched Ethernet for industrial automation.     

基于令牌总线和工业以太网的控制系统

针对令牌总线控制系统中节点间数据的传输效率随节点数量增加而降低的情况,采用FPGA技术结合工业以太网提出了一种满足强实时要求的总线型控制系统.通过将整个系统划分为若干个令牌总线型子网络,再将子网络通过工业以太网互联的方法提高了整个系统的实时性.试验结果表明节点间数据通信良好、实时性强,达到了预期效果.     

基于Ethernet的网络控制系统最优控制器设计

针对以太网作为控制网络存在的数据传输时延给控制品质带来不良影响问题，提出运用通讯技术中的网络协议对网络时延进行在线估计。在此基础上，应用控制理论中的李亚普诺夫稳定性定理以及最优控制理论为网络控制系统设计最优控制器——DCLQC控制器。通过实验证明了上述设计的有效性，从而说明了以太网作为控制网络的可行性。     

不同网络结构的交换式以太网最大时延的研究

以太网的实时通信不确定性是其应用于实时性要求较高的工业控制系统中的障碍。交换式以太网的出现使这一问题得到了改善。采用网络演算理论作为以太网实时性能的分析方法，计算出星形和树形两种不同网络结构的交换式以太网的最大网络时延，分析了不同负载和不同数据量的情况下两种拓扑的实时性能，证明了交换式以太网良好的实时性能以及应用于实时工业控制中的可行性，并提出将以太网应用于高速磁浮列车的运行控制系统中的方案，保证了磁浮列车中信息的实时传输。     

基于IEEE1588协议的精确时钟同步算法改进

在工业控制领域,时钟同步精度是影响工业以太网实时性的一个重要因素。为了满足工业以太网对时钟同步的高精度要求,本文对IEEE1588精确时间同步协议进行了研究,阐述了该算法实现高精度同步的原理,并针对以太网通讯路径不对称的情况,提出了一种同步改进算法,通过对同步延迟计算进行加权修正,提高了时钟同步精度。最后,在自行设计的测试系统中进行了测试,测试结果表明,改进算法有效提高了路径不对称条件下的时钟同步精度。     

工业以太网实时性能评价的分析

首先说明了工业以太网实时性能评价没有统一的标准,通过对比用于过程控制和运动控制领域的工业以太网实时要求及特点来具体反映不同工业以太网在实时性能评价方面的异同     

大型DCS系统中工业以太网通信协议的设计与应用

在分布式控制系统DCS(Distributed Control System)中,网络通信是骨架,对DCS系统十分重要。为了将传统的以太网技术应用于工业领域,提出一种工业以太网协议技术——DNet(Determinate Net Protocal)。DNet协议技术使得DCS网络通信中的数据传输满足工业控制的确定性、实时性、可靠性与安全性等要求。