工业以太网通讯协议和接口技术研究

论文题目: 工业以太网通讯协议和接口技术研究

论文类型: 硕士论文

论文专业: 模式识别与智能系统

作者: 邓昌建

导师: 吕炳朝

关键词: 工业以太网,通讯协议,接口技术

文献来源: 电子科技大学

发表年度: 2005

论文摘要: 从70年代到今,分布式控制系统经历了若干发展阶段,从集散控制系统(DCS)、到现场总线控制系统(FCS)、再到基于以太网和TCP/IP技术的工业以太网(The Industrial Ethernet)。现场控制终端单元日益智能化,控制的方式也正走向多智能控制单元的协同工作模式;以后的现场设备很可能不再是简单的传感器和控制器,而将是具有一定的自主控制、数据管理和通信能力的智能设备。现场设备之间通讯方式的选择,通信协议、通信技术的采纳和应用,在控制系统中显得越来越重要。以太网成本低、用户多、技术成熟等诸多优点,使工业以太网成为控制系统中受欢迎和支持的通信方式。首先,同以太网一样,通信协议也是工业以太网的通信基础。由于民用以太网和工业以太网各自的特点不同,工业以太网的通信协议也有自身的一些特点;而关于工业以太网的通讯协议的研究,在工业界和学术界也受到了广泛的重视。其次对现场设备,人们要求它具有相应的通信能力,即要求它具有工业以太网的智能通讯接口。由于工业以太网的快速发展,人们需要对通讯协议、接口技术这两方面的技术有一个较为全面和系统的认识;同时,市场上也需要这两方面的新技术和新产品。本论文针对这些需要,依据对市场上成熟的工业以太网产品(网卡、交换机、网关、智能I/O、实时通讯中间件、工业以太网应用软件和管理软件等)所采用的技术的分析,以及对最近的研究成果的研究和认识,提出了在PC机上采用NDIS技术和其它的相关的技术实现工业以太网实时通信的方法;提出了在工业以太网使用OPC技术的方法;以及用软件在工业以太网的智能接口中实现有关通讯协议的方法。本论文首先说明和介绍了工业以太网的通讯协议和接口技术的基本知识、实现方法以及发展动向(其中介绍了四种目前较流行的工业以太网的通讯协议:Ethernet/IP、Modbus/TCP、ProfiNet、FFHSE)。其次是介绍了用相应的开发工具开发实时通讯组件(或其它程序)、编写交换实时数据的OPC服务器和客户端程序、和设计以太网智能通讯接口的基本方法。最后做出了总结,并指出存在的不足和以后研究、工作的内容及方向。

论文目录:

摘要

Abstract

第一章 引言

1.1 工业以太网简介和现状

1.2 工业以太网的功能要求

1.2.1 通讯的实时性

1.2.2 通讯的准确性和可靠性

1.2.3 现场设备的冗余

1.2.4 兼容性和开放性

1.2.5 工业现场设备的电磁兼容、供电等要求

1.3 本文的研究内容和章节安排

第二章 工业以太网和它的通讯协议介绍

2.1 工业以太网和分布式实时系统

2.1.1 IEEE802.3 系列标准

2.1.2 分布式实时系统与工业以太网

2.1.3 PROWAY C 标准与工业以太网

2.2 网络硬件和工业以太网的构建

2.3 工业以太网常见的通讯协议

2.4 本章小结

第三章 工业以太网的通讯协议和接口技术研究

3.1 工业以太网组网通讯协议技术研究

3.1.1 以太网冗余技术基础和STP 协议

3.1.2 工业以太网冗余技术与相关的通信协议

3.1.3 工业以太网网络管理技术与协议

3.1.4 工业以太网的VLAN、CoS(服务质量)等

3.1.5 小结

3.2 工业以太网实时通信协议和技术简介

3.3 工业以太网的接口技术研究和探讨

3.3.1 网络控制芯片简介

3.3.2 集成以太网控制模块和以太网微处理器

3.3.3 嵌入式工业以太网接口设计探讨

3.4 本章小结

第四章 以太网通讯协议和接口的设计与实现

4.1 通讯协议及其组件

4.1.1 设计的思路与NDIS 基础

4.1.2 通讯滤波的设计与实现

4.1.3 并行容错和故障恢复协议

4.1.4 使用的环境和需改进的环节

4.2 工业以太网统一的通讯平台技术设计

4.2.1 OPC 简介

4.2.2 基于DCOM/COM 的OPC 数据存取规范的对象和接口

4.2.3 新的OPC/XML 使统一平台成为可能

4.2.4 实现步骤

4.2.5 使用的环境和需改进的环节

4.3 工业以太网通讯接口电路设计

4.3.1 电路的原理、功能

4.3.2 器件的选择及性能

4.3.3 程序简介和说明

4.3.3.1 UM9008 的收帧和发帧

4.3.3.2 TCP/IP 协议实现软件

4.3.3.3 XML、 HTML

4.4 本章总结

第五章 总结

参考文献

附录1 协议程序类型说明

附录2 部分程序清单(TCPSEND)

致谢

个人简历

发布时间: 2005-09-23

参考文献

• [1].工业现场总线与以太网接口技术和通讯协议的研究[D]. 陆超.江南大学2006
• [2].工业以太网在控制领域的研究与应用[D]. 朱洪.南京工业大学2003
• [3].工业以太网的实时性研究及在现场测控中的应用[D]. 马宾.山东大学2005
• [4].基于工业以太网的分布式测控系统[D]. 罗永刚.山东大学2005
• [5].基于工业以太网的矿石码头控制系统研究与设计[D]. 张帅.武汉理工大学2006
• [6].基于以太网的工业控制系统的研究与应用[D]. 赵联祥.浙江大学2004
• [7].基于工业以太网的电动执行机构的设计和开发[D]. 徐毓军.清华大学2003
• [8].嵌入式工业以太网关键技术的研究[D]. 项敏.广东工业大学2004
• [9].基于工业以太网的监控系统设计与研究[D]. 付海洋.南京航空航天大学2005
• [10].工业以太网的系统设计与应用研究[D]. 曾云.武汉大学2005

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• [2].工业以太网在控制领域的研究与应用[D]. 朱洪.南京工业大学2003
• [3].基于工业以太网的监控系统设计与研究[D]. 付海洋.南京航空航天大学2005
• [4].工业以太网及其实时特性的研究[D]. 张妍.河北工业大学2005
• [5].工业以太网的实时性研究及在现场测控中的应用[D]. 马宾.山东大学2005
• [6].基于工业以太网的嵌入式数据监控技术的研究[D]. 习博.武汉大学2005
• [7].工业以太网的系统设计与应用研究[D]. 曾云.武汉大学2005
• [8].工业以太网的实时调度及系统设计[D]. 宰守刚.浙江大学2003
• [9].工业以太网的实时性研究及系统设计[D]. 应晓蕊.浙江大学2004
• [10].工业以太网技术的研究与实现[D]. 郭剑锋.机械科学研究院2004

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