以太網(wǎng)應(yīng)用于工業(yè)控制系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性研究

從工業(yè)企業(yè)信息網(wǎng)絡(luò)的底層分析以太網(wǎng)應(yīng)用于工業(yè)控制系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性，提出在設(shè)備節(jié)點(diǎn)端設(shè)計(jì)嵌人式控制器實(shí)現(xiàn)“傳輸前等待優(yōu)先權(quán)以太網(wǎng)”(WBTPE)，在數(shù)據(jù)鏈路層采用兼容lEE1E802.1P&Q的工業(yè)交換機(jī)分割控制網(wǎng)絡(luò)的沖突域，實(shí)現(xiàn)對(duì)工業(yè)緊急數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)傳輸，從而設(shè)計(jì)出符合實(shí)時(shí)應(yīng)用的企業(yè)信息系統(tǒng)工業(yè)以太網(wǎng)架構(gòu)。
關(guān)鍵詞工業(yè)以太網(wǎng)實(shí)時(shí)性傳輸前等待優(yōu)先權(quán)以太網(wǎng)EEE802.1P&Q

工業(yè)以太網(wǎng)實(shí)時(shí)系統(tǒng)分析
1.1 以 太網(wǎng)在自動(dòng)化行業(yè)中應(yīng)用的問題
由于 以 太 網(wǎng) 不 是 傳 統(tǒng)自動(dòng)控制系統(tǒng)要求的工業(yè)通信 網(wǎng)絡(luò) ， 所采用CSMA/CD(載波監(jiān)聽多路訪問/沖突檢測(cè) ) 機(jī) 理不能滿足工業(yè)網(wǎng)絡(luò)通信的實(shí)時(shí)性要求。因此 ，要 把 以太網(wǎng)作為工廠底層設(shè)備連接的主要網(wǎng)絡(luò)必須做 出 技 術(shù)改進(jìn)。除了改進(jìn)物理層設(shè)備外(比如采用工業(yè) 級(jí) 接 口、插件和提高安全特性)，滿足實(shí)時(shí)性要求是解 決 問 題的關(guān)鍵。對(duì)于傳輸工業(yè)數(shù)據(jù)的特殊要求，可以 通 過 提高網(wǎng)絡(luò)的傳輸速率滿足實(shí)時(shí)性;還可以在一定 帶 寬 資源基礎(chǔ)上，改進(jìn)通信協(xié)議和信道征用算法，由軟 件 調(diào) 度實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)性通信功能。

工 業(yè)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)性要求分析
工業(yè) 控 制 系 統(tǒng) 對(duì) 數(shù) 據(jù)傳輸?shù)膶?shí)時(shí)性要求很大程度上依 賴 于 特定的應(yīng)用。一個(gè)事件發(fā)生后，系統(tǒng)必須在一個(gè) 可 準(zhǔn) 確預(yù)見的時(shí)間范圍內(nèi)做出響應(yīng)。至于響應(yīng)時(shí)間須 有多快，則由被控制過程決定[21:化工熱化控制須有秒 級(jí) 的 響應(yīng)時(shí)間;過程控制和監(jiān)控系統(tǒng)需要looms的響 應(yīng) 時(shí) 間;基于可編程控制器(PLC)的機(jī)械控制系統(tǒng)需 要 10二的響應(yīng)時(shí)間;多軸協(xié)同動(dòng)態(tài)高速運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng) 實(shí) 時(shí) 性要求在Im s以內(nèi)。