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.     

ACARS空地数据通信系统及报文解析

航空安全是民航运输界的永恒课题,而飞行事故往往是由于发动机不能正常工作引起的,因此对发动机运行状态进行实时监控显得格外重要,而及时准确的信息来源是保障飞机状态监控可靠的前提。针对国内空地数据链通信应用现状,以数据链信息传输通信协议为依据,构建ACARS空地数据通信系统架构;着重研究基于VHF空地数据链传输的空-地段和地-地段标准ACARS报文基本结构,提出固定位置提取、模板解析和特征提取相结合的ACARS报文解析方法。研究结果为专业人员提高报文解析的准确性以及在国内广泛应用ACARS空地数据通信系统奠定坚实基础,对提高飞行安全具有重要意义。     

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。     

基于帧内调整的RFID防碰撞Q值算法的研究

在多标签识别的应用中,Q值防碰撞算法常被用来解决数据交换过程的碰撞问题。传统Q值算法在一帧识别结束后对Q值进行调整,时隙利用率不高。改进算法采用了在读写过程中动态调整Q值的策略,有效降低了碰撞时隙和空闲时隙的产生,提高了时隙利用率。在MATl AB平台下,对上述方法进行了仿真。改进算法的系统吞吐率维持在0.4以上,每秒钟约能识别345个标签,提高了系统吞吐率,减少了识别时间。且该改进算法还考虑了实际的硬件条件和ISO18000-6C标准,能在计算能力有限的微处理器上实现。     

基于TCP/IP协议的反恐排爆机器人远程控制系统设计

设计了基于主从式通信模式的排爆机器人远程通信系统.采用TCP/IP协议设计和实现了上位机为主导、下位机实时响应和反馈的通信机制,制定了各子系统之间的通信协议.通信系统不依靠数据链路节点,通过中央处理器分析报文实现数据定向收发,在总线通信出现消息拥堵时,利用程序结构实现了冲突解决机制,有效地提高了系统的实时性.     

以太网工厂自动化协议中确定性调度的研究与实现

工业自动化采用以太网协议,参考了传输控制协议/网络协议的组织方式,分为物理层、数据链路层、网络层、应用层,并在其上层增加了用户层.在数据链路层,将用户层的报文分为周期报文和非周期报文,根据设备组态信息,使周期报文按照固定的时间片发送,而非周期报文按照报文优先级大小发送,即确定性调度.运用该技术使以太网工厂自动化网络有效地避免了乱序、丢包、重发报文等情况,保证了以太网网络中报文传输的确定性和实时性.测试结果表明,所提出的调度算法完全符合以太网协议规范,精度可达到微秒级.     

用于WirelessHART网络的高精度时间同步算法

为保证Wireless HART网络节点时间严格一致,研究了Wireless HART网络时隙建立过程、主动同步和被动同步时间同步机制,提出了keep-alive数据包周期的计算方法和基于TDMA时隙校正的高精度时间同步算法,该时间同步算法通过单个时隙计数器闭环微调,使网络节点间时钟高度同步。使用Wireless HART通信平台WH-M组网验证了该算法的效果,比使用该算法前降低83%的同步误差。     

基于CANopen的装甲车辆电气系统总线控制策略

基于CANopen协议,建立了适用于装甲车辆电气数字化控制系统的CAN总线应用层协议,引入了混合调度算法提高系统的可靠性和实时性,对各子系统的通信报文进行提取,在此基础上得出驾驶员显示控制终端的报文,并对其进行优化.     

基于数控双环现场总线的安全通信方法

针对数控系统中安伞信号对传输安全性及实时性的需求,提出一种在数控双环现场总线上对所传输消息进行环形编码的消息安全通信方法.给出r数控双环现场总线安伞报文结构,设计了基于双环的安全通信方法及相应算法.采用数学手段及实验测试对所提方法与传统方法进行了性能比较,证明该方法能够有效增强冗余性,降低蕈传概率,同时满足通信实时性的要求.     

自动气象站4G数据服务中心软件的设计与应用

基于C#多线程并发处理、TCP网络通信、UDP网络通信等技术设计开发了自动气象站4G数据服务中心软件,通过设计数据接收、报文综合处理、数据报发送等功能模块,实现对广东省自动气象站全网观测数据省、市、县3级的逐级传输,有效提高设备数据的服务效率。实际应用效果表明,该软件运行稳定可靠,较好地满足气象业务需求。     

基于CAN总线的电动汽车中继站研究

针对纯电动汽车电机控制器开发环境大多独立于整车系统造成的两者间通信报文和传输速率不相同的问题,对CAN总线多节点分布技术在纯电动汽车通信中的应用进行了研究,提出了一种基于瑞萨SH72A2单片机以及CAN总线技术的通信中继站设计方法。在分析电机控制器和整车报文的基础上,推导了通信报文转换的格式,建立了中继站的硬件模型和总体功能结构,并结合现场总线多节点通信技术的相关理论,提出了中继站与电机控制器和整车控制器的双通道CAN通信方法,实现了基于J1939协议的CAN通信中继站的软件设计。在搭建的CAN通信平台和整车控制平台上,分别进行了报文转换和CAN通信稳定性实验。研究结果表明,该中继站能够实现数据采集和报文转换功能,双通道CAN通信响应迅速、可靠性高。     

基于GOOSE技术智能变电站通信优化方法研究

智能变电站通信优化可以有效提高变电站IED之间的信息传递能力,提高智能变电站的快速报文发送需求。提出一种面向通用对象的变电站事件(Generic Object Oriented Substation Event,GOOSE)通信优化方法,构建了智能变电站通信的GOOSE网络结构体系模型,分析了智能变电站中GOOSE传送信息的数据链路层传输模型,采用多层通信协议栈信道均衡方法进行通信信道均衡设计,结合码间干扰抑制算法进行抗干扰滤波,以此实现智能变电站的通信优化。仿真实验结果表明,该通信优化方法能有效改善智能变电站通信中的性能,提高信道的均衡性和冲激响应指向性增益,降低了通信误码率,改善了通信质量。     

一种改进的分组帧时隙ALOHA算法

防碰撞算法是射频识别系统中提高标签识别效率的关键技术。为提高汽车防盗定位系统中多标签识别率,分析了现有ALOHA防碰撞算法存在时隙浪费、吞吐率低等缺点,提出了一种基于时间段分组的帧时隙ALOHA算法。该算法根据标签进入阅读器识别区内的时间顺序将标签分组,然后再使用帧时隙ALOHA算法对每组内的标签进行识别。仿真结果表明,相对现有的ALOHA算法,此方法能有效提高系统的吞吐率且稳定,减少时隙浪费,提高了汽车标签的识别率。     

智能变电站信息流传输特征分析与交换机报文调度方法研究

相较于传统变电站,智能变电站中采用光纤网络来进行信息的传递,这使得交换机逐渐替代了传统电缆而成为智能变电站通信网络的关键设备。智能变电站交换机(即IEC61850变电站智能交换机)除了要满足2层交换机的所有常见功能外,还要针对智能变电站传输需求进行特别的优化处理。现从提高智能变电站自动化系统可靠性的角度出发,对适用于智能变电站的交换机报文调度方法展开了研究,通过分析目前智能变电站报文传输过程中存在的多种问题,提出了具体的交换机报文调度方法,为提高报文传输的可靠性提供了实现条件。     

多业务调度算法的仿真设计

针对无线通信系统中多业务资源管理问题,提出了基于服务质量的改进优先级多业务调度算法。该算法通过计算各业务服务质量需求的优先级,动态地选择最优调度时隙。仿真结果表明,该算法能够有效利用网络带宽,保证各业务的时延、缓存容量和丢包率等服务质量需求。     

一种基于时间分配的电压协变编码方法及应用

提出一种基于时分多址的电压协变通信方法,适用于功能需求简单、实时性要求不很强且低成本的小型汽车控制系统.该方法把电压量化规则定义的多阶多值电压值作为数据信号,根据时分多址规则将时间分割成时隙,系统主控单元根据运行情况将一个系统运行帧内的时隙分配给需要的单元节点,使其能够在该时隙内发送/接收量化的电压值,从而实现电压值协同时分多址规则变化的通信原理.介绍了基于该方法的汽车控制系统组成和工作原理,并进行试验台测试.结果表明,该汽车控制系统在响应时间、传输速率和可靠性方面都优于波特率为100 Kbps的CAN网络,且开发成本低、易于工程实现.     

基于KMS的整车SecOC安全通信系统设计

结合新型电子电气架构混合网络平台开发,设计了基于KMS(密钥管理系统)的SecOC安全通信系统。该系统可结合整车电子电气架构对通信报文进行评估,其安全防护机制可以有效过滤非法的报文广播,对发送方进行验证;根据功能可进行信息完整性和有效性保护,确保整车通信安全保障。     

智能制造中RFID区域碰撞问题的研究与改进

标签碰撞问题是工业现场RFID识别过程中经常遇到的问题。在分析现有防碰撞算法的基础上,提出了一种改进型算法。该算法根据待识别标签数目的估算值来选择初始时隙参数Q的大小,使系统在首轮识别中便拥有最优性能;同时开启四个时隙接收信号,并根据每轮统计所得碰撞时隙数有针对性地改变下一轮数据帧的长度。仿真结果表明,改进型算法吞吐率最高可达48%,提高了系统在干扰环境下多标签的读取效率。     

双模式电梯群控调度算法的实现

针对电梯智能群控调度算法计算复杂,以及对硬件要求高的问题,提出了计算复杂度低、容易实现的双模式群控调度算法,以满足低性能控制器的需求。根据控制模式决策周期内的客流量不同,将电梯群控制模式分为能耗优先控制模式和最小等待时间控制模式;能耗优先模式调度算法以节能为目标,同时考虑电梯运行频率的平衡及乘客乘梯的拥挤程度;在最小等待时间控制模式下以等待时间最小为目标,利用等效时间法计算了每台电梯响应外召信号的等待时间,得出了最佳的呼梯分派策略,以贪婪调度机制对电梯群进行了调度;在上行高峰/空闲/随机层间/下行高峰交通流模式下对算法进行了仿真。仿真结果表明,该算法能满足不同客流状态下对电梯群控的需求,为中低端电梯群控应用场所提供了一种解决方法。     

PROFINET IO系统实时报文的深入解析

PROFINET是基于工业以太网的开放标准。本文通过对一个简单的线性网络进行测试,详细描述Wireshark软件获取的周期性实时报文和报警报文的内容,并对周期性实时报文结构中重要组成部分进行深入解析,将加深自动化工程师对PROFINET IO系统实时通信的理解。