EPA跨网段延迟自适应实时调度算法研究

针对EPA网络只支持网段内的实时数据传输而不支持跨网段的实时数据传输问题,提出了一种EPA跨网段延迟自适应实时调度算法;分析了EPA跨网段数据传输过程,给出了EPA跨网段数据传输延迟模型;通过对EPA跨网传输报文的过滤规则的改变,以及对非周期数据声明报文的改造,实现了跨网数据的实时传输。     

一种基于EPA标准的无线调度算法

据工业现场不同数据具有不同实时性要求的特点,在EPA有线调度算法的基础上提出了一种基于TDMA的无线调度算法。该算法根据不同的实时性要求将一个通信宏周期分为周期报文传输阶段和非周期报文传输阶段。在周期报文传输阶段,每个设备都被分配了时间片用于传输数据实时性要求比较高的数据,在非周期报文传输阶段,网关设备按照非周期报文的不同优先级为各设备分配时间片,该算法同时保证了通信的确定性和实时性。还提出了一种该算法通信宏周期、周期报文传输阶段长度和非周期报文传输阶段长度的确定方法。通过树型网络进行测试,结果表明该调度算法具有较低的丢包率。     

基于模糊控制的实时任务调度策略研究

研究了工业控制网络的实时应用特性，建立周期信息和非周期信息发送优先级的模糊控制模型，并提出了一种新的实时信息调度方法。分析了信息调度的实时性和总线的利用效率，并与典型的现场总线实时能力作了比较，分析说明了基于模糊控制的实时任务调度策略(FCSS)较好地解决了周期信息和非周期信息的实时发送问题，可以有效解决控制网络实时信息的传输和总线资源利用率之间的矛盾。     

EPA协议确定性调度测试系统的研究与实现

基于EPA通信规范与EPA协议一致性测试规范,研究了对EPA网络进行确定性调度测试的方法,阐述了EPA网络确定性调度测试的实现技术。实践证明,开发的EPA协议确定性调度测试系统,可读取/修改目标设备的组态信息,可还原EPA网络上的报文传输情况,并能对EPA网络进行确定性调度测试。     

EPA的实时性能分析与计算

文章在深入分析EPA网络周期数据传输原理的基础上,讨论了周期数据在EPA网络的端到端传输过程及在端点的处理过程中的通信延迟构成,并以一个典型的微网段构成的EPA网络为例,对EPA网络的周期数据通信延迟进行了定量计算,从而得出EPA网络所能达到的实时性指标,并指出了改善EPA网络实时性能的措施。     

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。     

传输时延和时钟同步对以太网控制系统的影响

在分析报文传输时延和时钟同步精度对EPA网络(工业以太网)控制系统的实时性和稳定性的影响的基础上, 提出了新的基于马尔科夫链的时延模型. 给出了在系统稳定的情况下, 通信宏周期、协议传输时延和时钟同步精度应满足的条件. 建立了无丢包情况下的EPA网络控制系统模型. 提出了EPA控制系统稳定时, 可以设置的最小通信宏周期的计算方法.     

无线网状网络的多路径路由与调度算法

提出了一种保障服务质量的多路径路由算法,数据分组可通过多条不同的路径进行传输,以提升网络总吞吐量性能.进一步提出了一种多路径调度策略.通过使用调度策略,基于当前可用带宽信息和路径所引入的时延信息,数据分组在传输前可被分成多段并通过不同的路径发送,根据路径时延调整优化调度策略,从而使得数据可通过在不同的路径上进行更高效地传输.仿真实验进一步验证了本文提出的路由机制和调度策略在不同网络负载下的优越性.     

EPA确定性通信与测试方法研究

EPA通过采用集中调度提高实时性的方案解决了以太网确定性通信的问题,文中详细论述了EPA确定性通信的原理和调度规程,并对通信调度规程的测试方法进行了深入研究,提出了通信调度测试平台的搭建以及测试流程,并对调度顺序、非周期数据声明报文等测试案例进行了分析.     

实时以太网控制系统的功能块执行方法

为了提高实时以太网控制系统的运行效率和通信性能,在EPA（Ethernet for Plant Automation）确定性通信调度的基础上提出了一种功能块执行方法。该方法将现场设备中所有需要远程通信的功能块整合为功能任务,并且按照功能块执行与数据通信周期同步的原理确定了功能任务的执行规律：功能任务在单个通信宏周期中只能单次执行,当周期报文空窗期满足功能任务执行需求时,功能任务在周期报文传输任务结束时执行;当周期报文空窗期不能满足功能任务执行需求时,功能任务在非周期报文传输任务结束时执行。实验证明,该方法实现了系统中功能任务与通信任务的周期同步,避免了功能块的无效执行与数据的无效传输,提高了系统的运行效率和通信性能。     

COTS Switch工业以太网实时调度算法

针对基于商用现成组件技术（Commercial Off-The-Shelf,COTS）的交换式以太网不能满足工业数据通信的实时性要求问题,给出了改进的FTT（Flexible Time-Triggered communication paradigm）网络调度模型,提出了新的周期性实时消息链路可调度性优化判定方法,在此基础上设计了一种基于EDF（Earliest Deadline First）的实时调度算法。算法通过对网络消息流量进行有效控制防止交换机缓冲区溢出,同时充分发挥网络在同一时间存在多个并行传输链路的优势,提高了网络实时性。仿真实验表明该算法在提高网络的聚合带宽、减小消息的平均等待延时和丢失率方面均有明显的优势。     

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。     

新一代运营商以太网技术--PBB／PBT

文章介绍了以太网技术的演进过程;PBB／PBT技术的概述和及其优点;阐述了PBT网络的包交换原理;介绍了PBB／PBT网络的0AM功能及其特点。     

车间数字设备集成控制系统的研究

本文分析了网络制造环境下离散制造企业车间数字设备控制模式及其控制网络的拓扑结构;提出了基于EPA(Ethernet for Plant Automation)协议的车间数字设备集成控制系统的体系结构;设计了集成控制网络系统的结点结构和通信协议转换器;利用嵌入式技术实现了车间数字设备与工业以太网间信息的透明传输。     

EPA网络体系结构

随着以太网的迅速发展，工业以太网已经成为工业控制领域中的研究热点。针对这种情况，制定了一个具有自主知识产权的《基于以太网的工业现场网络通信协议标准》，即《EPA标准》。在介绍EPA网络体系结构的基础上，详细地描述了《EPA标准》的核心部分：应用层服务和管理层服务，并介绍了基于《REA标准》的演示系统，从而验证了《EPA标准》的可行性与正确性。     

基于EPA协议的蓝牙接入装置

将蓝牙通信用于工业控制中，成功研制了一种基于EPA协议的蓝牙接入装置，实现了蓝牙控制网络系统与工业以太网的无缝连接。实验结果表明该装置在EPA控制网络中运行稳定、可靠。     

基于EPA标准的无线通信技术的应用研究

本文介绍了具有自主知识产权的《基于以太网的工业现场网络通信协议标准》,即《EPA标准》,并在EPA网络体系结构的基础上,讨论和分析在EPA网络中应用无线通信技术的可行性和方法,对实现无线设备通信的安全提出了建议。     

不确定信息下QoS多播路由问题研究

QoS(Quality of Service)多播路由是保证网络服务质量的重要组件。但是网络状态信息具有固有的不确定性,因此有必要研究不确定信息对QoS多播路由的影响。假设网络带宽和延时为符合某种分布的随机变量,建立了问题的机会约束规划模型,并采用并行遗传算法对模型进行了求解,仿真结果证明该算法收敛速度快,可靠性高,能够满足多媒体网络对实时性的要求。     

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。