低压PLC网络路由选择算法及Lon Works控制网络管理平台的设计

摘要

低压电力线载波通信（Low-Power Line Carrier Communication）是利用现有的低压配电线路（220V或380V交流供电线路）作为通信介质，实现数据、话音、图像等综合业务的通信技术，具有广阔应用的前景。本文详细介绍了蚁群算法的基本原理和研究现状，分析了低压电力线通信网络的具体特点及其对路由算法的要求，将蚁群算法引入到低压电力线载波通信中，提出了适合于低压电力线载波通信网络的动态分布式路由选择算法。该算法把路由表和信息素表合为一张表，将直接通信、间接通信和蚁群寻址相结合，利用蚁群优化算法进行路由表的更新和优化，具有动态维护电力线载波通信网络路由的能力。算法针对各种寻址方式设计了不同的数据帧格式，采取分布式控制策略，有效地减少了数据通信和路由维持所需的控制开销，具有查表简单、自组织、自动优化和实时性高的特点。
　　 LonWorks（Local Operating Network，局部操作网络）是在低压电力线载波通信领域应用最广泛的现场总线技术之一，该技术是美国Echelon公司开发的一种局域网络控制系统。本论文在提出低压PLC的网络路由算法的基础上，设计了基于Lonworks的控制网络管理平台，该管理平台由智能网络适配器、USB设备驱动程序和USB客户应用程序组成。智能网络适配器以Neuron神经元多处理芯片3150和EZ-USB FX2系列芯片CY7C68013为核心，由软件设计和硬件设计构成，能够加强和改善通信管理，节省占用PC机的时间；USB设备驱动程序采用CYPRESS公司提供的驱动程序；USB客户应用程序是利用 VC++6.0编写，它通过网络适配器与在电力线上的Mini EVK板建立通信，能够采集Mini EVK板上的温度值和控制Mini EVK板上的LED灯亮灭，实现了数据采集、保存、显示、打印等功能。管理平台减少了系统开发与维护投资和降低成本，具有传输速度快、支持热插拔、即插即用、易于扩展、占用的系统资源少等优点。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章 引言

1.1选题背景及其意义

1.2低压电力线载波通信技术研究现状

1.2.1国外研究水平和发展趋势

1.2.2国内研究水平和发展趋势

1.3现场总线技术简介

1.4本论文的相关研究内容

第2章 蚁群算法

2.1蚁群算法

2.1.1基本原理

2.1.2算法的数学模型

2.1.3蚁群算法的特点

2.1.4蚁群算法的研究现状

2.2本章小结

第3章 基于蚁群算法的L-PLC网络动态分布式路由选择算法

3.1 L-PLC网络结构特点及路由选择要求

3.2动态分布式路由选择算法

3.2.1路由表

3.2.2帧结构

3.2.3路由表建立、更新和优化

3.2.4路由表通信

3.3仿真研究

3.4本章小结

第4章 LonWorks现场总线技术

4.1 LonWorks控制网络的特点及构成

4.1.1 LonWorks控制网络的特点

4.1.2 LonWorks控制网络结构

4.2 Neuron芯片

4.3 LonTalk协议

4.4 Neuron C语言

4.5本章小结

第5章 LonWorks控制网络管理平台的设计

5.1 Lonworks的控制网络管理平台总体方案设计

5.1.1管理平台总体结构

5.1.2管理平台原理介绍

5.2智能网络适配器的设计

5.3网络适配器硬件设计

5.3.1神经元芯片外围电路设计

5.3.2 CY7C68013芯片外围电路设计

5.3.3 I/O接口电路设计

5.3.4电源设计

5.4神经元芯片3150通信程序设计

5.4.1并行通信原理

5.4.2虚拟的写令牌传递协议

5.4.3 3150通信程序设计

5.5 FX2固件程序设计

5.5.1固件的功能

5.5.2 FX2固件架构

5.5.3 GPIF波形设计

5.5.4固件程序设计

5.6 USB驱动程序的使用

5.7本章小结

第6章 USB客户应用程序设计

6.1应用程序的设计

6.1.1客户应用程序的功能

6.1.2客户应用程序界面设计

6.2本章小结

第7章 总结

参考文献

攻读硕士学位期间发表论文情况

致谢