基于Powerlink的实时以太网协议分析及其应用研究

摘要

一直以来，现场总线技术广泛应用于工业控制领域，但随着工业自动化的发展，现场总线技术已经无法满足工业控制过程中高速、高实时、强确定性、大容量数据传输的需求。工业以太网技术以其通信速率高、实时性强、确定性强、开放性好、资源共享能力强等特点在工业控制领域越来越受到关注。Powerlink凭借其实时性好、确定性强、协议开源、无需任何授权费用成为工业以太网的代表，在工业控制领域有着非常广泛的应用前景。本文针对Powerlink实时以太网协议及应用进行深入分析，主要研究内容如下：　　（1）通过对Powerlink协议基础知识的学习，为Powerlink协议的研究打下坚实的基础。　　（2）Powerlink协议支持两种工作模式，即基于请求/应答模式（PReq/PRes）和基于定时主动上报模式（PRC），本文对两种模式的实现机制进行介绍，通过性能对比分析，得出两种工作模式各自的优点和缺点，为不同的应用场合提供了选择依据。　　（3）通过搭建Powerlink通信网络，介绍Powerlink协议在Linux操作系统上的具体实现过程。基于Windows操作系统下进行主从站通信测试，使用Wireshark网络诊断工具获取网络数据包，对数据包的内容进行分析。　　（4）将Powerlink协议应用于NT300集散控制系统，以解决网络负载过重、实时性差的问题。介绍Powerlink协议的两种网关设计方法，在此基础上对集散控制系统的整体网络架构进行设计。

目录

声明

第1章 绪论

1.1 研究背景和意义

1.2 常用工业以太网协议介绍

1.3 Powerlink技术简介及其研究现状

1.4 主要研究内容和论文组织结构

第2章 Powerlink协议概述

2.1 Powerlink协议网络体系结构

2.2 Powerlink协议介绍

2.3 Powerlink协议通信模型

2.4 Powerlink协议冗余设计

2.5 本章小结

第3章 Powerlink协议性能研究及源码分析

3.1 Powerlink协议两种工作模式的性能研究

3.2 openPOWERLINK协议栈源码分析

3.3 本章小结

第4章 Powerlink协议网络平台组建及系统测试

4.1 基于Linux平台下的实现

4.2 系统测试

4.3 本章小结

第5章 Powerlink协议在工业控制系统中的应用

5.1 Powerlink协议网关设计

5.2 基于Powerlink网络的工业控制系统

5.3 本章小结

第6章 总结与展望

6.1 工作总结

6.2 工作展望

致谢

参考文献