以太网工业控制网络通信应用研究

摘要

二十一世纪，工业自动化系统正向分布化、智能化的实时控制方面发展，通信成为关键，用户对统一的通信协议和控制网络的要求日益迫切。传统用于商业的以太网进入了控制领域。近来工业以太网发展迅速，以太网传输速率高、具有相同的通信协议、通用性好、组成灵活。基于以太网的工业控制系统逐步代替现有的现场总线控制系统，成为控制网络最佳解决方案。 本文对昆钢板带工程热轧控制系统控制网络以太网的应用进行了研究。研究了以太网技术的发展，以太网技术对以太网应用于工业生产的支持。介绍了热轧工厂生产流程。热轧控制系统由以太网把APC系统、MMI系统、网络服务器系统和二级Alpha计算机系统连接组成。控制网络是交换式以太网，由交换机把整个网络分割成两个网段：C-LAN和M-LAN，形成环型冗余结构。控制网(C-LAN)网段提供现场控制设备、二级机系统和操作员工作站之间的通信环境；热轧管理网(M-LAN)网段提供APC程序员编程、二级机终端在线编程、管理信息、其它信息的通信环境。APC通过工业以太网接口芯片、同轴电缆接入以太网，其它系统通过双绞线、网卡接入，以太网主干以光纤连接。控制网络为上层企业管理决策层预留了接口。控制网络使用UDP/IP协议，网络软件配置符合柏克利环境。热轧控制系统通信子系统形成UDP邮箱特殊联接构架，使用邮箱和事件标记完成控制系统各个进程的通信。交换式技术、以太网的高传输速率、网络分段降低通信负荷、UDP协议下的数据传输保证以太网应用于工业控制通信的实时性。环型冗余、工业以太网设备保证以太网应用的稳定性。 本文还介绍了视窗平台下人机界面监控程序的功能。监控程序通过NDE协议和控制网络中其它系统进行数据交换。它是是基于UDP/IP协议，WindowsDDE动态数据交换设计修改的协议，用途扩大到热轧控制网络环境，称为网络数据交换。根据协议规定的格式，信息被集成为UDP/IP报文在以太网上传输，应用程序都要完成连接、数据格式化、检测和处理错误和终止连接。监控程序和其它系统进程交换信息两种通信方法：动态显示通信方法、一次显示通信方法。

目录

文摘

英文文摘

昆明理工大学学位论文原创性声明及关于论文使用授权的说明

第一章绪论

1.1课题

1.2现场总线控制系统的现状和发展

1.3国内外工业以太网通信的研究

1.4本论文研究的目的和内容

1.4.1本论文研究的目的

1.4.2本论文研究的内容

第二章工业以太网传输关键技术研究

2.1通信确定性

2.1.2以太网通信响应“不确定性”产生的原因

2.1.2以太网技术的发展确保通信“确定性”

2.2网络稳定性

2.2.1网络稳定性说明

2.2.2提高以太网稳定性的方法

2.3网络安全性

2.4通信协议

2.4.1TCP/IP协议

2.4.2UDP协议

2.5总结

第三章昆钢热轧基于以太网的控制网络

3.1昆钢板带工程简介

3.2昆钢板带工程热轧生产过程

3.3昆钢热轧以太网控制网络

3.3.1昆钢热轧控制系统概貌

3.3.2昆钢热轧以太网控制网络结构

3.4昆钢热轧以太网控制网络配置

3.4.1网络硬件配置

3.4.2网络软件配置

3.5昆钢热轧以太网通信系统

第四章MMI通信

4.1昆钢热轧MMI的功能

4.2MMI网络通信

4.2.1 UDP简介

4.2.2DDE技术

4.2.3NDE描述

4.2.4网络信息交换

第五章结论和展望

致谢

参考文献

附录A源程序示例