工业以太网实时通信技术及进展

改善实时性之后,以太网已经成功地进入工业自动化信息层、控制层。以太网应用到工业现场设备层,实时性仍然是最大障碍。文章结合以太网的通信机制,探讨了典型的工业以太网实时性技术特点,介绍了能够应用于现场设备的确定性工业以太网———Ethernet Powerlink的解决方案。     

以太网与确定性

在将以太网与业界公认具有确定性的其他现场总线进行比较时．就会产生关于以太网与确定性的激烈争论。有些人认为相比其他专用工业现场总线系统，工业以太网系统的确定性不够。我们在此将分析确认工业以太网在一些通常条件下实际上是具有确定性的。     

工业以太网实时性解决方案

首先阐述了目前广泛应用的以太网技术及其通讯的不确定性，介绍了工业环境中对局域网技术及设备的特殊要求，尤其是对网络通讯的可靠性和实时性的苛刻要求，最后提出了基于现场总线技术的工业以太网和最新EPA工业以太网在实时性和通讯确定性方面的解决方案。     

TTE端系统一体化同步组件设计

时间触发以太网(TTEthernet)在传统以太网基础上增加了时间触发服务,采用高精确的时间同步核心技术,建立并维护全局统一时钟,为安全关键系统提供了确定性的通信平台。依据设备在时间同步过程中发挥的不同作用,TTE网络设备可划分为同步主设备、同步客户端设备及同步聚合设备,通常交换机作为同步聚合设备,而端系统则作为同步主设备及同步客户端设备。通过分析TTE网络的时间同步流程和端系统同步组件一体化体系结构,提出一种端系统中主客一体化的同步组件设计方法,为构建安全关键系统网络提供了实现思路。     

工业以太网专栏——以太网与现场总线技术

本文就以太网在自动化领域应用现状及前景，以太网与现场总线技术等热点问题，从技术比较出发，发表了个人看法，本文认为：以太网在工厂管理层，车间监督控层将成为主流技术，与互联网技术结合是未来eManufactory技术基础，在没有严格时间要求的设备层也将获得一定的发展；但一般工业网络要求实时性，确定性的通信场合，现场总线技术还将处于主导地位，我们必须学会面对一个多种网络技术并存的现实世界。     

工业以太网中流量控制策略的研究

工业以太网技术应用于工业网络是网络控制技术的一大发展趋势。针对工业以太网络通信中存在的数据实时性、确定性等问题，提出了一种用于工业以太网的网络流量控制策略，同时利用数学模型和仿真测试验证了该算法，并将其成功应用在设计的网络流量控制器中。研究结果表明使用该流量控制策略后，工业以太网的网络数据拥塞现象得到了明显改善，可以满足工业现场应用以太网技术进行实时数据通信的要求。     

工业以太网实时调度技术的设计与实现

鉴于以太网在工业现场设备控制层的应用前景,有意将以太网引入武器装备的底层控制环境.但它必须满足确定性实时调度的要求.基于以太网的TCP/IP通信机制和IEEE1588时钟同步协议,在数据链路层之上引入实时调度机制以消除现有的CSMA/CD机制在时间行为上的不确定性.相关的分析和测试表明,新设计的通信调度机制能够使得网络...     

工业以太网技术的现状与发展

以太网用于工业现场是一个发展趋势。现在越来越多的工业设备逐渐使用以太网和TCP/IPP协议作为主要的通信与控制标准，交换式100M Ethernet已广泛应用，能提供足够的带宽和减少冲突。全双工网络和具优先权的传送机制保证确定性。更使Ethernet全面应用于工业控制领域成为可能。     

基于工业以太网的现场智能控制模块设计

计算机和网络已经进入后PC时代,随着将以太网应用到工业自动化领域的研究再次兴起.在现场仪表和工业设备层应用以太网技术是工业控制网络的一个发展趋势.本文研究开发了一种基于工业以太网的工业现场智能控制模块的硬件结构,选择合适的微处理器和外围存储、通信等器件.构建了一个带有网络接口,可以接入工业以太网现场网络中的硬件平台.     

科技动态

正NI发布全新Compact视觉系统美国国家仪器有限公司近日发布NI CVS-1457RT,采用1.66 GHz英特尔Atom处理器,并设有两个独立的CigE Vision端口,支持以太网供电(PoE)技术。这些端口支持以太网总线的确定性摄像头触发,用户可以通过单个以太网电缆为摄像头供电,发送触发并获取图像。     

工业以太网确定性调度的设计与实现

工业控制网络对网络的实时性要求很高,不仅要求传输速度快,数据传输还要具有确定性。以太网的通信存在不确定性,不能满足实时性要求,成为以太网应用于工业控制领域的主要障碍。本设计实现的实时以太网就是网络中每个节点的通信被严格地限定在规定时间内,确保在同一网段内同时只有一台在发送数据。     

工业以太网远程监控系统设计

工业以太网技术和Internet技术的迅速发展以及两种技术的紧密结合，使得工业自动化系统的体系结构和操作管理方式发生了很大变化，通过Internet对工业现场情况进行远程监控已成为一种新的自动化系统运作模式。提出一种基于Internet的工业以太网远程监控系统的设计方法。提出工业以太网远程监控系统的体系结构，应用基于UML的建模工具ROSE建立了系统模型。     

基于LDAP的工业以太网远程监控系统研究

本文首先阐述了工业以太网和LDAP的技术背景，并根据功能需求提出了基于LDAP的工业以太网远程监控系统。然后具体分析了系统的体系结构和安全策略，最后对其代码实现进行了讨论。     

基于掌上电脑的工业现场无线监控技术研究

为了实现对工业现场便捷的无线监控,提高监控系统组建的灵活性,保证其开放性,提出了以工业以太网和无线局域网为基础的车间自动化网络架构,阐述了借助串口联网服务器和无线接人点来实现基于掌上电脑无线监控的技术方案。文中对系统的硬件组成、软件功能和实现的关键技术进行了详细描述。实践证明,该方案可以满足工业监控中的实时性、可靠性的要求,达到随时、随地、随意监控工业现场的目的。     

工业控制网络体系结构的发展与实现

从工业控制网络体系的基本结构要求,论述了几种不同的工业控制网络体系的结构、特点及其实现要点,阐述了嵌入式工业以太网是实现工业自动控制系统与管理信息系统无缝链接的有效手段,指出开放性、扁平化是工业控制网络体系结构的发展趋势。     

基于EPA协议的精确时钟同步方法

工业以太网中通讯链路的不对称性,使得IEEE1588协议中的从时钟偏差计算方法并不适用.本文在EPA(Ether-net for Plant Automation)协议中CSME(Communication Scheduling Management Entity)算法调度的基础上分析了IEEE1588时间同步协议,提出了一种从时钟同步于主时钟的加权修正算法,同时应用晶振频率补偿算法,使得满足了基于EPA协议的工业以太网系统中同步数据采集和控制的实时性要求.采用硬件描述语言(Verilog HDL)和现场可编程逻辑门阵列(FPGA)实现了这种硬件时钟同步方法.该方法解决了传统的基于片上系统(SOC)时钟同步方案中时间戳不稳定、同步精度低等问题.使用Xilinx Spartan3 XC3S1500的FPGA验证了主从时钟的一致性,160ns的标准偏差和50ns的时间偏差平均值的测试结果证明了本文中算法较之协议中原算法的优越性.该方法也为集成现有网卡芯片的系统提供了一种高性价比和高精度的时钟同步解决方案.     

工业控制网络的研究现状及发展趋势

工业控制网络在工业通信及先进制造领域起到关键性作用。回顾了工业控制网络的发展历程,重点分析了工业以太网的实时通信技术,针对通信实时性的强弱性质将目前主流工业以太网进行了分类研究,将其划分为软实时、硬实时以及同步硬实时3类,重点探讨了各自的实时通信机制。同时阐述了正在进入工业控制领域的实时异构网络及无线网络,最后讨论了工业控制网络研究的技术难题,并提出了新的发展方向。     

用于产品隔离测试的集散控制系统设计

为满足某些行业产品测试的安全性及自动化要求,文章在综合分析以太网应用于工业领域的优缺点的基础上,设计了一种以工业以太网作为系统总线的集散控制系统,实现了产品隔离测试和实时测试监控。结合系统设计要求,确定了分布式集散控制的整体设计思想,并详细介绍了系统的硬件架构设计和软件设计。重点介绍了软件系统中起核心作用的主控子系统。     

实时工业以太网交换机研制

在基于Marvell公司的工业级交换芯片88E6083I的基础上研制了非网管型的实时工业以太网交换机,交换机主要由主板、电源、密封机箱三大部分组成,为适应工业环境的特殊要求,每部分的设计上都考虑了多方面的因素,采用了EMC设计、“三防”设计、热设计、防水设计、电源冗余设计等多种设计技术。     

CAN总线与以太网互联网关的设计

电梯远程监控系统的关键在于电梯CAN总线与以太网的互联,基于此背景提出一种高性能低成本的解决方案。首先,给出系统总体结构和硬件设计,然后详细阐述软件设计,完成基于μC/OS-II操作系统的嵌入式uIP协议栈的移植开发,并提供软件系统的具体优化方法。最终实现以LPC2368为微处理器和DP83848C以太网控制芯片为核心的CAN总线与以太网互联网关,为工业现场总线与以太网的互联提供了一种可行的解决方案。