“工业以太网及其应用技术”讲座-第4讲_以太网在工业控制中的实时性问题

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1、“工业以太网及其应用技术”讲座陈磊．等Segment41P一404RunPermissionOutput：STL：ANF1．4：JU玎j244：=一P一404Name：SEND注释：SSNR：KY0，5EsDII2．6紧急关断按钮A—Nil：KY0．1砌￡SET．7全厂复位按钮ANZW：F2lF2．2全厂关断标志QTYe：KSDBIS删一101I4．4P一404联锁信号一DBNR：KY0，10LL一102I4．5P一404联锁信号二QANF：KF+0F一1．4P一404运行允许辅助标志QIAE：KF+22P一404Q5．1P一40

2、4运行允许输出PAfE：FY23以上程序段完成联锁控制功能，作为ESD系统的：BEPLC与DCS间的通信程序则分别调用FB244与FB246，3结束语PIE将存储在DB10中的数字输入输出量通过通信送至DCS中，作显示用；将DCS中操作时的软开关、按钮采用以上设计意图的ESD系统已稳定运行三年信号送至PIE的DB10中，该按钮用于人为干预设备的多，未出现任何故障，降低了操作维护成本，且备品备运行许可状态，参与联锁控制用。编程如下所示(由于件供应充足、价格合适，系统维护也变得很方便，取得篇幅有限，此处仅给出将PLC的数据传给DCS的

3、通信的效果是明显的。程序)：收稿日期：20O2—07—22。PB66作者张道刚，男，1974年生，1996年毕业于天津工业大学，工程师；从Segment1SENDDB10：PIEtoCP：DCS事PIN及交直流传动技术的应用与雏护等工作。“工业以太网及其应用技术"讲座第4讲以太网在工业控制中的实时性问题障磊．豸每芹畲建群诗健(浙江大学先进控制研究所，杭州31(~27)近年来，以以太网为代表的通信技术正成为工业(BEB)处理冲突⋯。控制网络发展中的新亮点。由于以太网具有价格低当一个节点要发送数据时，它首先监听网络的信廉、稳定可靠、通

4、信速率高、软硬件产品丰富、应用广泛道状态。如果信道空闲，就开始发送；如果信道正在使以及支持技术成熟等优点，使其成为最受欢迎的通信用，就持续监听，直到信道空闲时送出数据。在发送过网络之一，不仅垄断了办公自动化领域的网络通信，而程中如果检测到冲突，将停止发送。每个节点有1个且在工业控制领域资源管理层和执行制造层等中、上计数器，用来记录连续冲突的次数。节点根据连续冲层网络通信中也得到了广泛应用，并呈现向下延伸直突次数产生一个随机的等待时隙数进行等待。一般接应用于工业控制现场的趋势。地，对第i次冲突，等待时隙数在2i—l中随机产生。10次

5、冲突后，等待时隙数被固定在l023。l6次冲突1以太网的通信实时性后，节点将丢弃数据并向上层报告发送失败。以太网采用带冲突检测的载波侦听多路访问协议由此可见，以太网在通信过程中存在延迟不确定(CSMA,'CD)，并且采用1坚持二进制指数后退算法性。当节点间发生冲突时，其等待时间随机产生，具有67<自动化仪表>第24卷第7期2003年7月不确定性。而在16次冲突后，存在数据被丢弃的现可预测CSMA—PCSMA。在假定所有实时信息都是周期象，对于被丢弃的数据而言，其延迟时间等于无穷大，性的情况下，对信息的时态特征进行静态调度。此外，因

6、此无法给出以太网的延迟时间的上界。在以太网上采用虚拟令牌(virtualtoken)方式，也可以避免冲突，提高通信的实时性。比较典型的例子有2工业控制的实时性要求和通信特点RETHER。MpRAM等。但是，这些方法需要对操作系统在工业控制中，由于现场设备的地域分散性，现场的内核进行修改。设备间的信息交互是通过网络，以信息传递的方式来在冲突解决方面。最具有代表性的方法是CSMA／实现的。为了达到控制与监控等任务的要求，现场设DCR及其改进型CSMA／MDCR，CSMA／。当冲突备间的信息交互必须在一定的通信延迟时间内完成，发生时，C

7、SMA／DCR采用确定性的二叉树寻址方法。依即必须满足实时性要求。此外，在工业控制中，通信还照节点地址采取先序遍历的方式解决冲突。在Cs—具有以下特点：周期性信息较多，为测量和控制信息；MA／MDCR中，发送时间被分为信息通知和信息发送两非周期性信息较少，主要包括用户操作指令、组态信个部分，当某节点的信息通知成功后，它可以连续发送息、诊断信息和报警等突发性事件；传输的信息量少，几个信息。CSMA／LDCR采用动态二叉树寻址来解决信息长度比较小，通常仅为几位或几个、十几个、几十冲突，只有当信息的松弛期小于某个限定值时才发送个字节；网

8、络吞吐量小，负荷较为平稳。该信息，其实质是动态分配优先级。此外，二进制对数和一般商业应用相比，工业控制对通信的实时性判定法(BEAM)和改进二进制指数后退算法(Bl)，也要求更高，例如在商业应用中，对响应时间的要求较可以有效地减少报文延迟，提高以太