Profibus-DP现场总线实时性的研究

作为底层的工业控制网络,Profibus总线信息传输的实时性直接影响着整个控制系统的性能,因此,对于实时性能的研究和计算显得尤为重要。测控周期是衡量Profibus系统实时性能的一个非常重要的指标。文章针对多主站系统,在分析目标令牌循环时间不同设置的基础上,通过工程应用实例分析计算测控周期的方法。     

基于RTX的红外目标模拟器实时控制系统

研究红外目标模拟器控制系统的实时性问题.为降低红外目标模拟器控制系统的硬件成本、缩短研制周期、提高系统通用性,研究了基于单台PC机的实时控制系统,提出了双进程的实时主控软解决方案.控制任务分成实时任务和非实时任务,实时任务采用类似于嵌入式系统的结构化程序设计,非实时任务采用面向对象的模块化设计,两类任务通过共享内存进行数据通讯,通过同步事件进行同步操作.在远程控制模式下,采用正弦扫频信号对控制系统的实时性进行了测试,实验结果表明该实时控制系统控制周期确定,实时性高,运行稳定可靠,满足了红外目标模拟器实时性需求.     

MVB非周期信息的实时能力分析

MVB的实时能力是基于TCN的列车网络控制系统实时性能的重要保证,详细分析了MVB非周期信息的通信原理和调度流程,对仲裁延迟进行了具体的定义,在研究MVB周期信息和非周期信息带宽占用的基础上,给出了MVB非周期信息的最差情况响应时间.根据非周期信息的各种轮询机制,建立不同优先级的最差情况响应时间计算公式.在此基础上,提出了非周期信息实时能力优化策略,分析表明,该策略有效提高了MVB非周期信息的实时通信能力.     

现场总线技术在翻车机系统中的应用

现场总线控制系统(FCS)是目前工业控制系统的发展方向.通过对Profibus-DP和AS-i现场总线技术的对比分析,并针对对港口散货码头翻车机控制系统控制范围大、层次多、线路复杂的特点,提出了一种基于Profibus与AS一i相结合的翻车机控制系统,该系统具有较好的实用性和经济性.     

强实时环境下调度非周期任务的时限寻优方法

文章提出了强实时环境下调度弱时限非周期任务的时限寻优方法（ＤＯＡ）,该方法在保证周期任务和偶发性任务满足时限要求的前提下,使非周期任务的响应时间达到最优。它还可根据实时应用的需要对算法的执行性能和计算复杂度进行折衷调整。仿真实验表明,ＤＯＡ与现有的动态调度算法相比,使非周期任务响应时间更短,同时它收敛快,额外开销小,计算复杂度低,实现方便,因此是强实时环境下对周期任务与非周期任务进行混合调度的一种较好的方法。     

EDF统一调度硬实时周期任务和偶发任务的可调度性判定算法

现有的硬实时周期任务和非周期任务的混合调度方法都没有保证非周期任务的实时性,所以不适合调度具有强实时要求的偶发任务.通过分析和计算EDF算法调度偶发任务所占用的空闲时间和挪用时间,以及调度后对空闲时间和最大可挪用时间的影响,提出一种采用EDF算法统一调度硬实时周期任务和偶发任务时的可调度性充分判定算法.最后用仿真实验得出了该算法在不同系统负载下的判定准确率和偶发任务的平均响应时间.     

现场总线网络控制系统中全局通信与控制规划

主要讨论了FCS的全局通信与控制规划问题.针对基于总线通信的MAC协议,研究了实时应用对其全局时钟的依赖性、容错和调试、通信/控制分配原则及两种制式.在分析了周期更新和事件控制更新之后,对FCS极小化通信问题进行了结论性研究.     

控制系统中一种新的周期性任务模型及其优化调度算法

分析了控制系统中的周期任务特性 ,给出了控制系统周期性任务的一种新任务模型 - -周期性任务分解模型 ,它将系统中的控制回路分解为几个子任务 .给出适合此任务模型的调度算法——双优先级调度算法 ,引入了辅助优先级 .该算法能够控制子任务执行顺序和降低控制输入输出延迟 .分析了任务集的可调度性 ,给出了任务集可调度的充分必要条件 .最后讨论了系统性能优化的问题 ,给出了系统性能优化的调度算法     

基于动态优先级策略的最优软非周期任务调度算法

周期任务与非周期任务的混合调度是实时调度研究的一个重要方向 通过定义“调度”和“逆调度” ,对实时周期任务集在使用EDF算法调度时的可挪用时间进行分析 ,求出了周期任务集在使用EDF调度时的最大可挪用时间 在此基础上 ,提出用于缩短非周期任务响应时间和周转时间的调度算法———ISA(idlestealingalgorithm) ISA算法充分使用最大可挪用时间 ,在保证周期任务满足最后期限的同时能取得非周期任务的最优响应时间和周转时间 证明了ISA算法的最优性 ,并使用仿真实验进行了性能验证     

基于 Linux的实时控制系统的调度算法研究

在实时系统中,实时调度算法是影响实时性能的关键因素。本文首先分析了当前基于Linux的内核实时支持的相关主流技术,说明了Linux在实时性支持上的现状和弱点,综合比较了各种解决方案的优缺点。以往对实时调度算法的研究着重于硬实时性的满足,本文基于具体应用的特殊性以及当前对实时调度研究的发展趋势,对共存于同一系统中的
的周期性实时任务和非周期性任务的混合调度问题做进一步的探讨,提出一种实时任务的层次调度算法,保证了带宽的利用,克服了传统混合调度算法处理器利用率受限制、系统开销较大和非周期部分响应时间长的问题。基于这些研究成果,提出了改造方案,并在Linux操作系统中予以了实现。     

Feedback Control Real-Time Scheduling: Framework,Modeling, and Algorithms*

This paper presents a feedback control real-time scheduling (FCS) framework for adaptive real-time systems. An advantage of the FCS framework is its use of feedback control theory (rather than ad hoc solutions) as a scientific underpinning. We apply a control theory based methodology to systematically design FCS algorithms to satisfy the transient and steady state performance specifications of real-time systems. In particular, we establish dynamic models of real-time systems and develop performance analyses of FCS algorithms, which are major challenges and key steps for the design of control theory based adaptive real-time systems. We also present a FCS architecture that allows plug-ins of different real-time scheduling policies and QoS optimization algorithms. Based on our framework, we identify different categories of real-time applications where different FCS algorithms should be applied. Performance evaluation results demonstrate that our analytically tuned FCS algorithms provide robust transient and steady state performance guarantees for periodic and aperiodic tasks even when the task execution times vary by as much as 100% from the initial estimate.     

轮胎胎面挤出生产线管控系统的实现

本以轮胎行业中的胎面挤出生产线为应用背景,介绍了采用PROFIBUS现场总线结合工业以太网构建的现代三层管控一体化控制网络系统,具体分析了其组成结构以及信息网络与控制网络集成方案。     

雷公山、迭福山隧道群分布式计算机监控系统

本文阐述了雷公山、迭福山隧道群分布式计算机监控系统的技术方案、系统设计、安装调试。系统采用了Profibus现场总线技术、局域网通信技术、投影屏拼接显示技术等先进技术，实现了对隧道群的变配电、通风、照明、交通及隧道环境等进行实时监控。系统从2002年2月1日投运以来，运行稳定可靠。确保了隧道行车的舒适、安全、高效、顺畅，取得了较好的经济和社会效益。     

基于过程现场总线技术的振动检测系统

针对当前振动检测系统延迟大、传感网络可控性差、检测精度低等问题,提出了一种基于过程现场总线（Profibus）技术的振动检测系统。首先,在每个检测设备节点处实现卡尔曼滤波、快速傅里叶变换（FFT）等复杂计算,使网络负载与传输大量原始振动数据的传统方案相比降低了约95%,缩短了网络传输时间和工作站的计算时间,提高了系统的实时性和计算能力。然后,采用Profibus协议实现对振动检测设备网络的管理和数据传输,保证了传感网络的稳定性和可控性;并且,在振动检测节点设备上使用高精度振动传感器,在检测节点上对振动数据进行滤波等处理,检测精度高达0.0039 mg。此外,自主设计开发了Profibus协议从站,方便检测设备的功能定制与二次开发;在检测节点设备上采用RT-Thread嵌入式系统内核实现资源分配与任务调度,提高了实时性和可靠性。实验结果表明,所提系统可以快速地对振动现场的原始振动数据进行数据处理并把处理后的数据传输到工作站电脑,实时性高。同时,振动检测设备组成的Profibus网络可以实时显示节点的状态信息,若有网络故障能够及时提醒,网络的可控性好。     

控制数据一体化火电厂应用实践

某电厂对辅助控制系统的使用模式进行了研究,报告了控制系统使用PLC与DCS的市场现状、投资情况,论证了辅助控制系统使用与主机控制系统一样的DCS是有优势的,电厂从招标期间开始规划水、煤、灰、脱硫等系统使用与主机控制系统一样的DCS,通过以太网不同网段地址设置,将电厂的控制系统分为3个网段：1号机组及公用网、2号机组网、辅网控制,控制系统通过冗余的千兆主干交换机Core实现数据相互传输,实现了控制、数据一体化,同时也论证了集中监控方案的优点,因此决定采用主机集控+辅网集控的监控布局,运行人员对应分为主机运行部、综合运行部,在这2个集控室实现监控,优化了管理模式,阐述了DCS的网络结构与数据交换的方式,最后分享了一体化建设的经验,具有一定的推广价值。     

Improving responsiveness of soft aperiodic tasks using proportional slack time

In a real-time system with both hard real-time periodic jobs and soft real-time aperiodic jobs, it is important to guarantee that the deadline of each periodic job is met, as well as to provide a fast response time for each aperiodic job. We propose an algorithm, called Proportional Slack Reserve (PSR), that produces an efficient schedule for such an environment. For every execution unit of a periodic job, the PSR algorithm reserves time which can be used for execution of aperiodic jobs. If reserved time is not available, the algorithm assigns a deadline to an aperiodic job for achieving better responsiveness of aperiodic jobs. The proposed algorithm can fully utilize processing power while meeting all deadlines of periodic jobs. It can also easily reclaim the time unused by the periodic job. We analytically show that for each aperiodic job, the response time in a PSR schedule is no longer than that in a TBS schedule, which is known to be efficient for servicing aperiodic jobs. We also present simulation results in which the response time of PSR is significantly improved over that of TBS, and moreover the performance of PSR compares favorably with TB(N) considering scheduling overhead.     

基于Profibus的水泥生产线控制系统的设计与实现

针对水泥生产线控制系统自动化程度低、维护量大、工作环境恶劣等一系列问题,设计了一套基于现场总线技术的PLC控制系统,该系统将PLC技术、DCS技术和现场总线技术有机地结合起来,实现了对水泥生产线的远程控制.介绍了系统的硬件结构设计以及各个部分的软件设计.现场运行证明,该系统运行稳定、可靠性高、操作方便、维护量小,具有一定的推广价值.     

厂级监控信息系统在煤矿坑口电厂的应用

针对煤矿坑口电厂各个控制系统之间以及各个控制系统与厂级管理信息系统之间存在生产数据无法共享的问题,介绍了一种厂级监控信息系统;阐述了该系统实时数据库平台选择、辅机控制系统和机组分散控制系统的接入以及全厂生产过程实时监控等关键技术的具体实现方案。该系统提高了生产管理水平和工作效率,为电厂管理决策提供了科学可靠的依据。     

网络互联型多DSP并行处理系统设计

应用高性能DSP作为数据处理的主节点，借助多DSP并行处理技术设计大规模实时处理系统已成为发展趋势。该文介绍了多DSP并行处理技术，研究了一种基于网络交换结构的多DSP系统构成及并行处理单元DSP间的互联技术，针对多DSP系统的调试与开发给出了一种解决方案。该项技术拓展了DSP的网络接口能力，实现了DSP技术与网络技术的完美结合，推动了网络化测控技术的发展。