工業(yè)以太網(wǎng)性能測(cè)試與組網(wǎng)優(yōu)化.pdf

1、近年來(lái)，工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)有了長(zhǎng)足的進(jìn)步，在管理層、控制層和現(xiàn)場(chǎng)層之間實(shí)現(xiàn)縱向的一網(wǎng)到底成為一種趨勢(shì)。對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)級(jí)的工業(yè)應(yīng)用來(lái)說(shuō)，數(shù)據(jù)傳輸?shù)捻憫?yīng)時(shí)間和延遲必須有確定的上限，但是以太網(wǎng)采用帶沖突檢測(cè)的載波偵聽多路訪問(wèn)(CSMA/CD)介質(zhì)訪問(wèn)機(jī)制，具有本質(zhì)上的不確定性。目前針對(duì)工業(yè)以太網(wǎng)實(shí)時(shí)性能的研究采用理論推導(dǎo)結(jié)合仿真分析的方法或是使用普通以太網(wǎng)設(shè)備做性能測(cè)試，不能完全反映工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的真實(shí)情況。
　　 針對(duì)目前工業(yè)以太網(wǎng)實(shí)時(shí)性能研究的不

2、足之處，本文設(shè)計(jì)工業(yè)以太網(wǎng)測(cè)試平臺(tái)的技術(shù)方案，使用西門子工業(yè)控制設(shè)備搭建PROFINET工業(yè)以太網(wǎng)測(cè)試平臺(tái)，完成系統(tǒng)集成和安裝調(diào)試工作，并分析了延遲、IO Cycle等實(shí)時(shí)性能指標(biāo)的測(cè)試方法。
　　 本文分析了PROFIENT協(xié)議使用優(yōu)化的實(shí)時(shí)通道和VLAN優(yōu)先級(jí)標(biāo)識(shí)的實(shí)時(shí)機(jī)制，在只有實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)混雜非實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸兩種情況下建立延遲時(shí)間的數(shù)學(xué)模型。進(jìn)而設(shè)計(jì)了延遲和IO Cycle的測(cè)試方案，分別使用線形和樹形兩種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，

3、測(cè)試網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浜头菍?shí)時(shí)數(shù)據(jù)包的長(zhǎng)度對(duì)延遲的影響，并對(duì)測(cè)試結(jié)果進(jìn)行分析和比較。然后結(jié)合實(shí)際測(cè)試結(jié)果和理論計(jì)算探討如何合理設(shè)置IO Cycle。
　　 根據(jù)實(shí)際的測(cè)試結(jié)果我們提出了工業(yè)以太網(wǎng)的組網(wǎng)原則，針對(duì)兩級(jí)樹形拓?fù)涔I(yè)以太網(wǎng)，通過(guò)權(quán)重參數(shù)的設(shè)置同時(shí)考慮主干網(wǎng)總流量最小和子網(wǎng)負(fù)荷差異最小兩個(gè)優(yōu)化目標(biāo)，建立最優(yōu)子網(wǎng)劃分問(wèn)題的數(shù)學(xué)模型。進(jìn)而改進(jìn)了遺傳算法的適應(yīng)度函數(shù)和選擇算子，應(yīng)用遺傳模擬退火算法求解最優(yōu)的子網(wǎng)劃分。仿真結(jié)果表明，優(yōu)化后