EPA現(xiàn)場控制器通信模塊的設計與開發(fā).pdf

1、近年來，工業(yè)以太網憑借著其開放性、可靠性、易用性、E網到底等優(yōu)勢，逐漸成為了工業(yè)控制領域的重要組成部分。在國內，EPA標準作為一個擁有自主知識產權的工業(yè)以太網標準也取得了重大的進展，并正式進入現(xiàn)場總線國際標準IEC61158。隨著EPA的快速發(fā)展，EPA系統(tǒng)的現(xiàn)場設備、現(xiàn)場控制器、網橋等關鍵技術的開發(fā)也迫在眉睫。而作為EPA控制系統(tǒng)的核心，EPA現(xiàn)場控制器設計和開發(fā)對EPA的發(fā)展有著重大的影響。 本文主要以EPA現(xiàn)場控制器通信模

2、塊為研究對象，針對現(xiàn)場控制器通信模塊設計中的時間同步設計、通信調度模塊、系統(tǒng)定時器設計、網絡實時冗余等關鍵性技術進行深入的研究和討論。 在當前系統(tǒng)中，設計穩(wěn)定、可靠的高精度通信調度是通信模塊設計的首要任務，而高精度時間同步和高精度時間服務是高精度通信調度的基礎。在本系統(tǒng)中，高精度的時間同步和高精度的系統(tǒng)定時器是當前系統(tǒng)設計的重點和難點。在同步系統(tǒng)設計過程中，將晶振補償算法、時間戳濾波與IEEEl588結合起來極大的提高了系統(tǒng)的同

3、步精度，將同步精度從100us提高到5us以內，達到了us級高精度同步。同時在系統(tǒng)定時器設計過程中，引入了Delta列表算法，克服了傳統(tǒng)定時器設計中存在的精度差、效率低的缺點，達到了us級定時精度，同時提高了定時器效率，與高精度時間同步配合為EPA現(xiàn)場控制器所需的高精度時間服務提供了良好的平臺。通過以上的工作使系統(tǒng)調度精度達到20us，遠高于EPA系統(tǒng)要求的1ms的調度需求。最后針對工業(yè)控制網絡對可靠性的苛刻要求，提出了透明雙網絡實時冗

4、余的設計方案，在不影響EPA網絡拓撲的條件下，進一步提高了數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃浴?文中首先介紹了工業(yè)以太網以及EPA的發(fā)展歷程和最新的進展情況，然后闡述了現(xiàn)場控制器通信模塊的設計目標和主要工作。EPA現(xiàn)場控制器通信模塊的研究和設計是本文的研究重點，在第三章、第四章中分別針對通信模塊的硬件設計和軟件設計進行了研究，著重介紹了時間同步、通信調度、高精度系統(tǒng)定時器、透明雙網絡實時冗余設計等關鍵技術。硬件設計主要包括網絡隔離接口的設計、網卡