基于以太网的工业控制网络设计与实现.pdf

苏州大学
硕士学位论文
基于以太网的工业控制网络设计与实现
姓名:汤朝霞
申请学位级别:硕士
专业:电子与通信工程
指导教师:俞一彪
20091001
基于以太网的工业控制网络设计与实现中文摘要工业以太网已成为当前自动化技术领域的热门技术,具有远程监控功能的工业以太网在控制系统中具有广阔的应用前景和研究价值,它对自动化系统的体系结构和控制方式的发展具有巨大的推动作用。随着工业以太网等信息技术的发展,要求企业从管理层到现场控制层能实现全面的无缝信息集成,提供一个开放的基础构架。由于以太网的广泛应用,原本用于办公室和商业的以太网逐渐进入了控制领域,有即将成为工业控制领域统一标准的趋势。本文根据工业控制系统的要求,研究并讨论了将传统以太网移植到工业控制领域所必须解决的实时控制性、网络安全性等关键技术问题,设计了基于以太网的远程监控系统,该系统具有可靠性好、易维护、可远程传输、互操作性好等优点。首先,本文简要介绍了控制网络系统的发展概况,以及研究应用到工业控制网络中的意义;并对以太网在工业控制领域应用会碰到的实时性、安全性等问题进行了分析,结合当前最新科技进展,提出了一些改善和解决的措施。其次,根据现场设备的要求,设计了具有以太网通信功能的现场设备硬件平台;并针对工业控制中物流仓储过程的实验平台装置,设计了网络化的监控系统模型,并实现基于此实验装置上的具有数据流和视频流的网络化信息监控系统。最后,详细介绍了/系统的软硬件调试方法以及初始化代码的步骤,并编写了电路系统引导程序。关键词:,控制网络,远程监控作指导教师:俞一彪者:汤朝霞
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期:型。锎嚏、日研究生签名:硼秀、日苏州大学学位论文独创性声明及使用授权的声明学位论文独创性声明学位论文使用授权声明本人郑重声明:所提交的学位论文是本人在导师的指导下,独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外,本论文不含其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果,也不含为获得苏州大学或其它教育机构的学位证书而使用过的材料。对本文的研究作出重要贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式标明。本人承担本声明的法律研究生签名:苏州大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆、清华大学论文合作部、中国社科院文献信息情报中心有权保留本人所送交学位论文的复印件和电子文档,可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。除在保密期内的保密论文外,允许论文被查阅和借阅,可以公布ǹ论文的全部或部分内容。论文的公布ǹ授权苏州大学学位办办理。导师签名:责任。
第绪论研究背景随着信息的持续大量增长和网络在整个工业中的激增,人们希望能从远端联机获取信息进而做出决策。管理人员希望及时得到重要的数据,以使工业现场运行于比较理想的状态。工业控制网络作为自动化体系的核心技术,是一种对实时性、可靠性、开放性、设计简洁性要求很高的特定应用网络。随着信息化推动工业化进程的加速,越来越多的计算机技术和网络通信技术被应用于工业控制网络中。近年来,一直被广泛用于商业网络的以太网技术在飞速发展,正从商业化走向工业自动化,发展成为被工业控制网络广泛使用的工业以太网技术。该技术通过搭建高带宽数据传输平台,将各生产环节融为一体,并且能够将其他系统纳入到统一的网络平台,避免各系统重复建设传输通道造成的浪费,从而实现工业企业的控制与管理一体化。由于控制网络的不同层次网段、不同功能单元具有不同的功能和安全需求,这就对网络的安全性提出设备运行状态进行监控。以太网所具有的独特的优势在于性价比高、分布式运行等特点,而且可以将日新月异、功能强大的网络技术应用到工业控制领域。在基于以太网的工业控制系统中,程测试、控制,而不论控制对象在世界各地的哪个角落。现代工业领域中,由于控制对象具有多回路性、仪器设备分散性、监控实时性以及数据集中管理性等特点,传统的分散性控制显然已经无法满足工业控制的要求,工业控制内在地需要一种分布式实时控制系统来实现对复杂系统的控制,网络控制系统正是这种背景下的产物。所谓网琋赐缁目刂葡低常殖瓶刂仆纾主要分为和工业以太网,它体现了控制系统向网络化、集成化、分布化的趋势,因此成为控制晁研究的热点。计算机网络技术的迅速发展和计算机价格的降低,网络化的控制系统趋于标准了严峻的要求。此外,在工业以太网控制系统中远程用户可以通过对现场由于数据的传送可以依靠疘榻校渌哂械耐绻δ懿⒉灰G笞魑I衔机的机与下层控制执行机构处在同一局域网内,只要能连上网且满足带宽要求,就可以方便地在任何地点、任何时间采集和分析数据,甚至在办公室进行远络控制系统基于以太网的工业控制网络设计与实现第滦髀
控制网络的发展现状.⒖刂葡低化,互连化成为人们的设想。随着