Ethernet Powerlink调度机制与实时通信剖析

Ethernet Powerlink是一种基于IEEE 802.3的实时以太网。首先从原理、循环周期实现及配置等方面详细分析了EthernetPowerlink的核心调度机制,进而具体介绍了实时数据通信方式的实现及配置。这对Ethernet Powerlink的研究具有重要参考价值。下一步工作是要利用OPNET网络仿真软件建立一个标准化的Ethernet Powerlink通信网络模型,用于不同调度机制的试验及性能分析、评估。

POWERLINK物理层通信的实现

为有效完成工业通信协议向底层设备网络的拓展并解决工业控制领域的实时性问题,提出一种设计思路。利用ARM型芯片作为硬件平台,利用Linux操作系统作为软件平台,使二者结合为POWERLINK实时以太网协议栈提供运行环境,外接DM9000以太网芯片实现POWERLINK协议栈物理层功能。Wireshark软件进行的通信数据包抓取实验和主从协议站点之间的通信实验结果表明了该思路的可行性,为POWERLINK通信协议向工业现场的推广提供了一种可行途径。

基于POWERLINK技术标准的交叉通信研究

针对现有POWERLINK技术无法实现交叉通信的问题,在掌握POWERLINK技术标准的基础上,提出了一种实现交叉通信的解决方案。该方案通过定制POWERLINK协议栈和配置网络参数实现了网络中任意2个节点间的交叉通信。交叉通信是POWERLINK技术的重要应用,既能提高网络的信息传输速率,使信息交互由线向面的方向发展,又能使网络易于进行分布式设计,提高系统的稳定性和安全系数。最后,通过实验验证,此方案能够在一定程度上提高网络的数据传输效率。

基于POWERLINK的智能照明控制系统的设计与实现

针对传统的灯光照明控制系统存在的通信距离短、传输速度慢、误码率高等问题,提出了一种基于POWERLINK总线的智能照明控制系统。该系统实现了POWERLINK总线的通信功能,达到了调光控制目的,具有广阔的应用前景。

基于Powerlink与UKF算法的异步电机矢量控制系统参数辨识研究

针对异步电机矢量控制系统参数辨识算法时间复杂度高,难以满足在线辨识要求,及基于网络的电机群控系统上位机计算能力浪费严重等问题,提出基于工业以太网Powerlink与无轨迹卡尔曼滤波算法的参数辨识方法,并以转子电阻辨识为例作了说明。系统性能分析与实验结果表明,这种将参数辨识算法放于上位机处理的方法,可以在现有硬件条件基本不变的情况下满足对电机进行高性能控制的要求。

Powerlink协议通讯的异常检测方法

为解决高效实时开源工业以太网协议Ethernet Powerlink面临的日益严峻的安全问题,提出一种基于Powerlink通讯协议的异常检测方法。针对Powerlink工控通讯网络的通信特点,通过对Powerlink工业控制通信网络的特殊性和安全性分析,以及可能遭受的恶意入侵行为的探索,提取可以表征通信行为的有效数据特征,建立SVDD异常检测分类模型,并通过改进的PSO算法对SVDD参数进行寻优,使检测精度进一步提高,优化异常检测模型。仿真结果表明,该方法能有效检测出异常的恶意攻击行为,提高工控通信网络的安全运行。

基于POWERLINK的分布式电动机漏电保护节点设计

电动机漏电保护对保证电动机安全运行具有重要意义,设计基于POWERLINK工业以太网的分布式电动机漏电保护节点,阐述其硬件组成、通信接口和POWERLINK通信配置,介绍POWERLINK接口设计和对象字典配置。该漏电保护节点可与主站联接,构建分布式电动机漏电保护系统。

POWERLINK在油气田井口数据传输系统中应用的初步探究

在大多数油气田生产现场中,数据采集与传输都采用Modbus通讯协议。随着生产智能化,对通信性能的要求愈来愈高,Modbus的弊端逐渐显露,急需一种高性能的通信技术替代Modbus的地位。POWERLINK是一项基于标准以太网的开源实时通信技术,其直接交叉通信,多路复用,主从结构等特性,使其在工业控制与数据采集领域中得到重用。本文结合POWERLINK的诸多特性,论述其在油气生产物联网系统(The Internet of Things for the Production of Oil and Gas,简称A11系统)中数据采集与传输方式上的应用可行性与价值。

基于POWERLINK的油田网络拓扑结构建模与仿真

为了将POWERLINK通信协议应用在油田的数据传输中,在研究现有的油田网络拓扑的基础上,使用OPNET(Optimized Netw ork Engineering Tools)建立星型、树型和总线型3种拓扑结构的模型,并对其性能进行仿真。通过分析仿真数据,对3种拓扑结构的延时、通信量和负载进行比较,并根据油田的实际情况,给出了适合油田的网络拓扑。

基于Ethernet Powerlink多轴伺服运动控制系统的同步性能研究

研究并设计了基于Ethernet Powerlink技术的多轴伺服运动控制系统的基本结构,阐述了其工作原理,重点从传输延时、偏移补偿和漂移补偿三个方面分析了Ethernet Powerlink多轴伺服运动控制系统的同步性能,并通过试验验证了其同步性能可以满足多轴伺服运动控制领域的要求。

Powerlink现场总线教学实践

以Powerlink现场总线在不同的系统平台上的通信实现为例,阐述了现场总线在课程设计环节和毕业设计环节中的教学改革实践。通过实践,学生能掌握现场总线技术领域的学科前沿和应用热点,掌握相关总线技术的实现和设计方法,培养学生的系统分析能力和设计开发能力。

一种双层Powerlink网络的网关

描述了一种双层Powerlink网络的Powerlink网关,用于解决不同层次实时以太网总线之间数据转换以及不同网络之间周期同步的问题。其主要是解决了两层实时Powerlink网络通信时的周期不同步问题,通过使用这一同步机制使下层Powerlink网络在接入上层Powerlink网络时能够同步于上层网络,使每一个接入在同一上层网络的下层网络的动作实际都与上层网络保持同步,从而确保双层网络数据交互的正常进行。

基于FPGA的实时以太网(PowerLink)星载通信技术

在卫星中使用以太网的目的是为了在获得灵活的通信接入的同时得到高速的通信速率,并且能满足安全关键场合通信对实时性和确定性的要求。针对国内在空间应用上还未大规模使用以太网这一现实,着眼于解决以太网应用到航天器内部所碰到的实时性、确定性的瓶颈问题,本文对一种有潜力应用到卫星内部的实时以太网(Powerlink)进行研究。在FPG A内部实现Mircoblaze嵌入式系统,外接以太网PHY芯片实现协议栈物理层功能,二者结合为Powerlink协议栈提供运行环境。通过实验验证了设计的可靠性和正确性,可为Powerlink在航天领域的研究与应用提供借鉴。

Powerlink在分布式伺服驱动中的应用设计

将Powerlink主站和从站移植到FPGA上,应用于伺服驱动器中,构建分布式控制系统,能充分发挥Powerlink技术的高实时性、高可靠性特点,在较大的运动控制系统中实现较高的速度和精度控制。设计中使用常用硬件结构和开源总线技术,能够较好地控制成本并具有较短的研发周期。

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。

POWERLINK的火指控一体化综合交换设备设计

介绍了POWERLINK技术和提升POWERLINK网络效率的方法,对火指控一体化信息需求进行了分析,构建了基于POWERLINK的通信网络架构,提出了基于POWERLINK的综合交换设备的设计方案及其软件体系结构。

Powerlink协议异步调度机制的建模与分析

针对通信协议进行形式化建模与分析,能够很大程度上提高工控协议的安全性。通过分析开源实时以太网Powerlink的同步、异步阶段的不同通信行为,以及在同步阶段的不同通信模式,提出一种利用CSP(Communication Sequential Process)语言对Powerlink协议进行形式化建模的方法。使用该方法能够描述Powerlink在数据链路层上不同节点之间的通信行为,以及描述在随机产生异步请求的情况下,异步阶段的异步请求调度行为。同时,该方法也准确模拟了协议运行过程中,错误处理机制对丢失帧情况的处理过程。最后利用软件PAT(Process Analysis Toolkit)验证了这些异步调度过程是否满足优先级顺序等性质,有助于对协议的运行机制进行深入分析。

基于FPGA的Ethernet Powerlink技术的实现

为满足工业自动化控制系统数据采集传输的实时要求,以Cyclone系列的EPC40F484为核心控制芯片,ENC28J60为网络接口芯片,实现了开源以太网协议Powerlink。利用Wireshark工具进行测试,实验结果表明,这种利用FPGA实现Powerlink的方法具有确定性好、实时性强的优点。

基于工业以太网Ethernet Powerlink和ARM9的伺服控制系统的设计

分析了印刷机的特点和控制要求,根据印刷机的要求,设计以ARM9微控制器为核心的位置、速度和I/O端口的电气控制系统硬件系统;构建基于现场可编程逻辑器Cyclone Ⅲ EP3C25及实时工业以太网Ethernet Powerlink的伺服系统通信的无轴传动系统;同时,阐述了该系统软件的设计。

POWERLINK网络管理的Verilog HDL实现

为提高协议栈的通信实时性,利用数字电路具有的速度优势,设计了一系列电路结构来实现数据链路及以下层的功能。其中决定通信功能单元运行方式的网络管理(NMT)居于核心地位。采用数据存储排序电路结构来按顺序地存储事件。在不改变协议一致性的情况下,定义了新的主状态,用来读取事件存储队列中的新事件,实现NMT状态机的功能,以及在NMT状态改变后做相关的处理。利用Verilog HDL语言设计实现,用EDA开发软件Modelsim SE进行功能仿真,验证了功能的正确性。