基于实时以太网的网络化数控系统高精度时钟同步和短周期通信

为提高基于环形实时以太网的网络化数控系统的协同运动精度,提出一种即时信息控制机制,以缩短帧在网络中的传播完成时间,并应用该机制对IEEE 1588协议进行提升同步频率的优化处理,以实现提升时钟同步精度的目标。为了满足同步频率提升对时钟同步补偿的要求,提出时钟偏移和时钟漂移分离补偿算法。同时应用该机制对基于时间片规划的点对点周期通信进行提升插补频率的优化处理,以提升轮廓精度。通过实验表明,该机制显著提升了网络化数控系统的时钟同步精度和轮廓精度。     

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。     

IEEE－1588协议时钟同步报文的精确时间标记方法研究

采用专用硬件在物理层标记(time stamping)时钟同步报文发出和到达的时刻是实现高精度网络时钟同步的基础.本文分析了IEEE-1588协议中Sync和Delay_Req报文的数据帧结构,提出了一种在以太网物理层(PHY)和MAC层之间的介质无关接口(MII)处检测同步报文的策略和实现精确时间标记的方案.并根据此方案采用Altera公司的Cyclone Ⅰ系列FPGA芯片EP1C12Q240研制了相关的测试平台.在此平台上对10Mbps以太网环境中的时间标记精度进行了初步实测,标记精度优于500nS.     

实时以太网EtherMAC树形网络设计与实现

为提升国内工业以太网总线性能,提出一种基于实时以太网EtherMAC的二叉树形网络拓扑结构。EtherMAC树形网络充分利用了二叉树的结构优势,通过FPGA的并行处理机制实现数据帧在各子树高效地传输和执行,并依靠分布式时钟和物理传输延时补偿的方式保证各子节点的同步性。实验证明,该方案能减少工业以太网在子节点间的传输延时,节点间同步抖动很小,从而为高速高精的运动控制提供了一种开放式的高性能平台。     

实时以太网总线控制器设计

在总线式控制系统中,现场总线的传输速率和同步精度是影响多轴协同加工任务完成速度和精度的关键因素。为满足高速、高精制造装备对控制系统现场总线传输速率、同步精度的性能要求,解决工业通信总线信息安全问题,以国产FPGA芯片为平台,设计符合IEEE802.3规范的通用以太网接口电路,构建线型级联网络拓扑架构。通过研究工业控制过程数据与服务数据的通道传输原理,提出了一种通道映射的数据传输方法,使总线数据的传输效率得到提升。采用分布式时钟同步机制,利用时间戳计算网络传输延时和时间偏移,通过对总线控制器进行补偿达到同步控制的目的。实验结果表明,所设计的高精度同步实时以太网总线控制器,在100 Mb/s以太网链路中最小通信周期可达250 μs,网络各节点的同步精度小于50 ns,达到国际先进水平。     

基子SNTP的多控制系统时钟同步方案的设计与应用

针对某化工典型生产装置内具有多控制系统的情况,以GPS接收器为时钟源为基准,设计了一种采用SNTP协议对多个控制系统的孤立时钟进行实时时钟同步的技术方案.该方案利用GPS天线接收卫星信号作为主时钟,由网络时间服务器计算得到基准系统时间,通过以太网端口向DCS、SIS、PLC等多个控制系统提供时钟同步服务.通过实际应用验证,表明该方案设置简单,运行稳定可靠,时间同步精度满足生产过程控制的要求,实现了多个控制系统之间的全局时钟同步.     

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.     

基于以太网的控制系统

本文阐述了以太网技术的发展历程及其应用于工业控制的优异性能,介绍了基于工业以太网的控制系统构成.     

先进的PROFINET总线标准是自动化系统应用的捷径

PROFINET由PROFIBUS国际组织（PROFIBUS International-PI）推出,是新一代基于工业以太网技术的自动化总线标准,PROFfNET为自动化通信领域提供了一个完整的解决方案,包括了诸如：实时以太网、运动控制、分布式自动化、故障安全以及网络安全等当前自动化领域的热点。作为跨供应商的技术,可以完全兼容工业以太网和现有的现场总线（如：PROFIBUS）技术,保护用户现有投资。它基于工业以太网标准,使用TCP／IP协议和IT标准,实现自动化技术与实时以太网技术的统一,     

一种基于工业以太网的控制系统的设计与实现

随着以太网技术的迅猛发展,工业以太网在工业控制系统中扮演着越来越重要的角色.结合嵌入式网络技术,区别于现有的各种基于现场总线的控制系统,本文给出了将以太网直接应用于工业现场设备监控的系统设计方案,且进行了实验测试.