工业实时以太网Ethernet POWERLINK机制研究

针对工业控制中使用的现场总线彼此互不兼容、不易扩展的问题,提出了工业实时以太网Ethernet POWERLINK(EPL)协议的解决方案。以EPL为基础,设计并实现了三轴电机通信控制原型应用协议方案,验证了其通信机制以及实时性能。首先,在深入分析EPL协议体系架构及其通信规范的基础上,通过周期通信中主从节点状态机状态变化过程的介绍,重点研究了其对象控制及基于事件驱动的实时通信机制。进而,基于openPOWERLINK、现场可编程门阵列(FPGA)平台和运行具有实时补丁的Linux系统的计算机,设计了面向新型网络化控制系统的三轴电机运动控制应用协议,形成原型控制系统。最后,使用Wireshark工具对EPL通信过程进行实时抓包。通过对数据包的分析,验证了管理节点(MN)通过网络通信管理(NMT)状态机引导受控节点(CN)的启动过程。试验结果表明,EPL具有良好的通信性能,能够满足工业控制需求。

Ethernet Powerlink—实时的工业以太网

介绍了Ethernet Powerlink实时工业以太网解决方案。

工业以太网实时通信技术

以太网应用于现场设备控制层是当前控制网络发展的趋势,但是它必须克服实时通信这个最大的障碍.本文结合了以太网的通信机制,分析了以太网确定性实时通信的要求,同时介绍了当前实时以太网通信的几种方案.*

实时工业以太网Ethernet Powerlink

近十年来．随着互联网技术飞速发展，以太网成为商业通信中的主导网络技术。以太网的通信速率要比目前任何工业现场总线高很多，因它是IT界标准网络技术．成千上万的公司参与开发生产有关产品．使其成本低廉．可选择范围十分广阔。因此．人们期望以太网也能应用到工控领域中．凭着它的低成本、极高的通信速率、全球普及的标准．逐渐取代现有工控行业中繁多的总线系统，用以太网来实现从管理层到工业现场层的贯穿一致性通信。

以太网在工业应用中的实时特性研究

总结了以太网实时问题的研究现状,以工业控制过程为背景,分析了以太网端到端的通信延迟并给出计算方法.通过仿真实验,讨论了在同时、随机、调度三种信息发送方式下,标准以太网和快速以太网的实时特性.研究表明,快速以太网的实时能力明显优于标准以太网;在网络负荷低时调度发送方式的实时性能最优,但存在明显的频率转折点;在网络负荷饱和时三种信息发送方式的实时性能没有显著差别.

实时工业以太网EtherCAT时序特性分析系统

分析了实时工业以太网的特点,提出一种时序特性分析系统,该系统硬件部分包括数据侦听器和监听计算机;软件部分是安装在监听计算机上的时序分析仪.数据侦听器是以现场可编程门阵列(FPGA,Field-Programmable Gate Array)为核心的硬件单元,主要功能是捕捉被监听链路上的数据帧,提取并封装原始帧的信息生成一个Probe帧,随后转发原始帧和Probe帧到监听计算机.Probe帧是提出的一种专门用于实时工业以太网时序和功能分析的以太网数据帧.时序分析仪解析Probe帧中封装的信息,按照用户设置进行计算统计后,以图形化的方式显示分析结果.最后,构建基于实时工业以太网EtherCAT的实验系统进行功能验证.实验结果表明,时序特性分析系统能够完成对实时工业以太网数据的在线捕捉和离线分析,并能清晰、直观的显示被监听链路和器件时序特性的解析结果.

基于工业以太网的实时控制性能分析

以太网应用于工业网络控制系统是控制网络的发展方向,但它采用的CSMA/CD媒体访问机理,对于一些时间要求严格的控制过程会造成响应时间的不确定性。在工业网络中采用交换以太网可以消除传统共享以太网中存在的网络操作的不确定性,从而有效提高网络控制系统的控制性能。该文从理论上分析并计算工业以太网的最大通信延时,通过伺服二阶PID数字网络控制系统实例,定量分析网络协议和网络负载对网络控制性能参数的影响,为网络控制系统的设计提供了理论分析依据。

试论工业以太网实时通信技术

工业以太网进入工业控制领域是工业自动化的发展趋势 ,其中主要障碍是以太网的非实时通信。简要介绍了几种工业以太网的实时通信技术。侧重介绍分散自动化接口解决工业以太网通信实时性的方法———RTPS协议。

实时工业以太网技术的研究

实时工业以太网是工业控制通信领域研究的热点。对国际电工委员会制定的工业以太网与现场总线规范进行了深入研究,并对入选其中的10种实时以太网技术进行了分析、归类。重点对目前工业以太网中实时性最好的EtherCAT协议进行了深入研究,详细分析了EtherCAT网络的拓扑结构、通信原理及其主站、从站的协议构成。经过对IEC61158中的各种工业通信标准进行分析后,得出工业通信网络的发展方向:实时以太网和现场总线将向着开放统一的方向发展。

基于工业以太网和实时操作系统的多CPU嵌入式变电站通信处理平台

介绍了一种嵌入式变电站通信处理软硬件平台。该平台硬件包括主CPU插件和各种功能插件,并由工业以太网、CAN现场总线组成内部通信网络,具有网络化、分布式、模块化、可扩展性和开放性等特点;软件基于嵌入式实时操作系统,采用模块化分层设计思想,设计了通信处理软件平台,实现了数据库管理层、硬件抽象层、通信协议层,层与层之间通过API函数实现松散耦合。在该平台上通过软硬件不同的配置实现了变电站内的远动工作站、保护管理机、嵌入式故障信息子站等通信处理装置,并在各种电压等级的变电站中广泛使用。

工业以太网EPA实时性测试方法研究

介绍了EPA(Ethernet for plant automation)标准的确定性通信调度方法,分析了EPA实时性能指标,重点研究了在网络拓扑给定的情况下,递交时间、时钟同步精度、网络吞吐量、非实时通信带宽和冗余恢复时间等实时性能指标的测试方法,并开发了EPA实时性能测试平台并进行了测试应用,给出了EPA系统的测试评判。

交换式工业以太网实时性实验研究

利用已构建的实验平台,进行了一系列的实际实验以研究IEEE802.1P对交换式工业以太网实时性的影响,并对比之前所取得的理论研究成果,发现理论分析不足之处以进行完善。通过实验展示和分析了工业以太网应用IEEE802.1P技术可能出现的问题,这些主要是不同优先级别报文之间存在干扰。所进行的实验对用于过程控制工业以太网实时性的理论分析和实际改进有着具体的指导意义。

工业以太网在控制领域中的实时性技术

工业以太网应用于工业控制领域成为必然趋势,但不确定性和非实时性成为进入工业现场设备的最大障碍。分析了工业以太网的优势、瓶颈问题和相应的解决方案。重点介绍了实时性的改进方法,并展望了我国EPA实时以太网的发展前景。

工业以太网实时性能评价的分析

首先说明了工业以太网实时性能评价没有统一的标准。

基于工业以太网和PROFIBUS的FCS实时在线故障诊断系统

现场总线技术日益成为工业自动化应用领域的支柱技术,基于现场总线技术的控制系统(FCS)越来越多,分析研究FCS的各种故障信息,设计开发有效的工程诊断工具,对保证FCS的稳定运行和缩短系统维护时间有很大帮助。现有的诊断工具存在着一些难以克服的缺点,比如仅适用于单一网络、离线诊断或只对物理层进行诊断等。基于应用最广泛的PROFIBUS作为研究对象,设计开发了一套适用于各种系统规模、全实时在线的FCS诊断系统。实验室平台测试和实际应用结果表明,该系统达到了实时、快速、准确地报告FCS各种故障和系统状态的设计目标。

实时控制协议在工业以太网中的应用

本文介绍了一种实时以太网控制协议,该协议能够保证实时信号的发送有确定的最大时延,而且它与现有的以太网介质访问控制协议兼容,分析了协议的工作原理,证明该协议是可行的有效的。

交换式以太网用于工业实时通信的分析

基于网络演算理论,对FCFS调度和IEEE802.1P调度的交换式以太网实时性进行了分析。根据用于过程控制和运动控制领域的工业以太网实时要求及特点,对交换式以太网在满足工业实时性方面进行了具体说明。

IEEE 802.1P对交换式工业以太网实时性影响的实验研究

利用已构建的实验平台,进行了一系列的实验,研究 IEEE802.1P 对交换式工业以太网实时性的影响,并对比之前所取得的理论研究成果,发现理论分析不足之处。通过实验展示和分析了工业以太网应用 IEEE 802.1P 技术可能出现的问题。所进行的实验对用于过程控制工业以太网实时性的理论分析和实际改进有指导意义。

真正的实时工业以太网技术Ethernet POWERLINK

一引言 曾几何时，现场总线方案给自动化行业带来了辉煌的发展，然而随着工业自动化的发展，目前的现场总线方案已经不能完全适应市场的需求，新需求主要表现为：