工业以太网控制系统的网络协议研究分析及在现代工业水处理自动化中的应用

摘要

网络控制系统NCS（networked control system)是基于网络的分布式控制系统。它融合了先进的计算机技术、通信技术与控制技术，体现了控制系统的网络化、集成化、节点智能化的发展趋势，是控制界研究的一个热点之一。网络控制系统通过一个实时的网络构成闭环的反馈控制系统，是某个区域内一些现场检测、控制及操作设备和通信线路的集合。网络控制系统提供了设备之间的数据传输，使该区域内不同地点的用户实现资源共享和协调操作，是计算机网络技术在控制领域的延伸和应用。随着控制系统规模的日益扩大，网络控制系统的应用将变得越来越广泛。 本文通过回顾网络控制系统的发展，详细介绍了以太网络控制系统的特性及其数学模型。讨论了以太网络控制系统中存在的问题包括网络引起的时延，采样率的选择，网络数据包的丢弃等问题及其解决方法和策略。分析了控制以太网CSMA/CD媒体访问协议和CSMA/CD-TDMA混合网络协议各自的优缺点，并结合了具体的控制对象，进行了以太网络控制系统的仿真，从仿真结果得出并讨论了各访问协议的优缺点。并基于这两个网络协议提出了新的以太网络协议构想并对其进行了验证。