現(xiàn)場(chǎng)總線實(shí)時(shí)性與確定性的研究.pdf

1、　　現(xiàn)場(chǎng)總線(Fieldbus)是新一代的全分布式工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)，適應(yīng)了工業(yè)控制系統(tǒng)向智能化、網(wǎng)絡(luò)化、分散化發(fā)展的趨勢(shì)，具有強(qiáng)大的生命力，它將使工業(yè)控制系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)以及自動(dòng)化技術(shù)產(chǎn)生根本性變革。本文以現(xiàn)場(chǎng)總線為研究對(duì)象，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)總線的實(shí)時(shí)性與確定性進(jìn)行了深入的系統(tǒng)研究，其主要研究?jī)?nèi)容如下：　　本文從分析影響現(xiàn)場(chǎng)總線通信延時(shí)的各種因素入手，建立統(tǒng)一的現(xiàn)場(chǎng)總線傳送延時(shí)模型，給出通用的傳送延時(shí)公式及簡(jiǎn)化的延時(shí)公式，從而給出分析各種現(xiàn)場(chǎng)總線及系

2、統(tǒng)的傳送延時(shí)特性的一般方法；提出可反映現(xiàn)場(chǎng)總線通信實(shí)時(shí)性、穩(wěn)定性及通信能力的整體性能評(píng)估指標(biāo)，并對(duì)各性能參數(shù)的物理意義及影響效果進(jìn)行闡述；通過(guò)對(duì)現(xiàn)存CSMA/AMP、VTP、CSMA/CD這3種主流MAC機(jī)制的深入分析，結(jié)合傳送延時(shí)模型，給出評(píng)價(jià)各MAC機(jī)制下現(xiàn)場(chǎng)總線的整體性能的一般方法。此外，針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)總線DeviceNet，分別在位選通、COS和輪詢這3種I/O數(shù)據(jù)觸發(fā)方式下的網(wǎng)絡(luò)性能進(jìn)行評(píng)估?！　⊥ㄟ^(guò)對(duì)現(xiàn)存現(xiàn)場(chǎng)總線的定時(shí)特性進(jìn)行分

3、析，對(duì)實(shí)時(shí)信息的調(diào)度算法進(jìn)行優(yōu)化，可大大提高現(xiàn)場(chǎng)總線的設(shè)計(jì)效率和網(wǎng)絡(luò)性能。在深入分析CAN總線定時(shí)特性的基礎(chǔ)上，提出一種改進(jìn)的定時(shí)模型。在分析Profibus-DP的令牌傳遞機(jī)制的基礎(chǔ)上，給出判斷Profibus-DP單主網(wǎng)絡(luò)的實(shí)時(shí)信息可調(diào)度性的基本方法。此外，對(duì)FF的周期信息調(diào)度算法進(jìn)行深入分析，提出異步/同步RM算法對(duì)FF周期信息進(jìn)行調(diào)度，從而可對(duì)LAS的調(diào)度表進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，提高通信的確定性?！　∽鳛橐环N極具潛力的新型現(xiàn)場(chǎng)總線，工

4、業(yè)交換式以太網(wǎng)已得到一定程度的認(rèn)可和應(yīng)用。它將此延時(shí)轉(zhuǎn)化到交換機(jī)內(nèi)部對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)的過(guò)程中，而目前的FIFO方式不可避免地會(huì)出現(xiàn)緩沖器溢出現(xiàn)象，從而導(dǎo)致數(shù)據(jù)包的丟失，進(jìn)而降低了網(wǎng)絡(luò)通信的穩(wěn)定性和實(shí)時(shí)性。本文將802.3x中的PAUSE操作引入交換機(jī)緩沖器的存儲(chǔ)與轉(zhuǎn)發(fā)機(jī)制中，并在此基礎(chǔ)上對(duì)緩沖器的行為特性進(jìn)行分析，給出交換式以太網(wǎng)傳送延時(shí)的組成及基本公式，從而保證交換式以太網(wǎng)的實(shí)時(shí)可靠通信，提高網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性?！　∽詈?，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)總線的網(wǎng)