论文摘要
目前，中小型离散制造企业的数字设备普遍存在多种控制系统并存、不能实现远程监控与维护、信息难以直接连通和集成控制等问题；同时，生产现场信息不能被及时采集、处理和应用，现场控制层不能为企业信息系统直接提供必须的生产现场的信息。这些已成为企业信息化深入发展的瓶颈。因此，对车间数字设备集成控制的实现方案的研究具有重要意义。本文提出一种基于工业以太网的车间数字设备集成控制的方案，用于实现离散制造企业的管理和控制信息的交互与集成。本文的主要研究工作包括：1．分析离散制造企业车间数字设备通讯接口的特性和控制模式，选择适合车间数字设备集成控制的网络，提出具有不同接口的车间数字设备的网络连接方案；对EPA（Real-time Ethernet for Plant Automation）的协议栈、确定性通信调度方案以及基于EPA的控制系统的体系结构进行详细分析；构建基于工业以太网的车间数字设备集成控制网络的体系结构。2．分析基于工业以太网的车间数字设备集成控制系统中网关的功能；设计基于EPA协议的嵌入式网关的硬件结构；在此硬件平台上移植μC／OS-Ⅱ实时操作系统和LwIP（Light Weight IP）协议栈，并实现EPA协议栈的功能，开发嵌入式网关的用户程序。3．采用OPNET仿真软件，结合EPA协议，建立基于EPA的仿真模型，包括网关节点模型和设备节点模型，以及相应的过程模型；在此基础上，开发基于EPA的车间数字设备集成控制系统的网络性能和用户层仿真软件，以及基于XML技术的网络仿真平台；对所构建的基于EPA的车间数字设备集成控制系统网络进行仿真研究。