总线 SKT讲解.ppt

数据包管理 数据包管理机构采用数据结构pbuf来描述协议栈中使用的数据包 基于工业以太网总线船舶机电系统研究 姓名：孙文广 王明康 赵子宁 时间：2016.1.21 点击此处添加标题 研究背景 以太网总线具体实现方案 工业以太网简介 课题研究内容 研究背景 20世纪90年代中期，以现场总线技术为基础的全数字式控制系统扩展到船舶工业领域，使舰船自控技术获得了新的发展。不过，对于船舶这个具体的对象，现场总线的应用又有其特殊性： 首先，船舶的空间相对较小，没有电厂和石化工厂那么广阔的空间，因而，引入现场总线所造成的连线减少不会节约太多的成本。 第二，控制对象规模相对较小，控制网络上节点较少，多个系统集成的问题在船舶系统中出现的概率很小；因此，对控制网络的容量及互可操作性的要求不是很高。 第三，机舱（船上设备密集区域）空间狭小，布置在该空间内的设备布局紧凑，信号干扰比较严重。 综合以上因素，船舶自动控系统应该采用实时性好、抗干扰能力强、成本较低、开发和使用难度较小的现场总线系统。近年来,随着以太网技术的不断发展,其通信速率已从10Mb/s、100Mb/s提高到如今1000Mb/s、10Gb/s甚至更大,以太网带宽完全满足船舶机电系统对带宽的需求。再加之以太网具有成本低、组网容易、资源共享能力强等优势,于是出现了将以太网技术应用到列车控制网络中的想法。然而以太网由于其自身通信机制的特殊性(采用CSMA/CD碰撞检测方式),一直被视为非确定性的网络,尤其是当网络负荷较大时,网络传输的不确定性不能满足工业控制的实时性要求仅这一点就阻碍了以太网技术在列车控制网络中的应用和发展。 工业以太网简介 工业以太网是基于IEEE 802.3 (Ethernet)的强大的区域和单元网络。通常认为工业以太网主要是通过采用交换式以太网、全双工通信、流量控制机虚拟局域网等技术，减轻以太网负荷，提高网络的实时响应时间，与商用以太网兼容的控制网络。 它采用统一的TCP/IP协议，避免的不同协议间通讯不了的困扰，它可以直接和局域网的计算机互连而不要额外的硬件设备，它方便数据在局域网的共享，它可以用IE浏览器访问终端数据，而不要专门的软件，它可以和现有的基于局域网的ERP数据库管理系统实现无缝连接，它特别适合远程控制，配合电话交换网和GSM，GPRS无线电话网实现远程数据采集，它采用统一的网线，减少了布线成本和难度，避免多种总线并存。 优势 ●以太网是统一的总线网络技术、特别是在高速数据传输方面更具优势。 而现在在工业界存在着几十种现场总线的协议标准，在多种协议并存且互不相让的情况下，已经被广泛采用的以太网如能向下延伸并进入控制层，那么它将成为统一现场总线的希望。 ●以太网是当今世界上最流行也是最成熟的网络技术，具有价格低、速 度高、易于组网等优点，并且易于与Internet连接。绝大多数操作系统都支持以太网的通信协议。 ●用户运行费用大大降低。用户不需要单独学习一种新网络技术，也不必为更换设备耗费大量资金和精力。 不足 ●以太网的信道分配方式采用带有冲突监测的载波侦听多路访问协议CSMA/CD,适合于突发性数据的传输，不具有实时性。是一种非确定性的网络系统。 ●在工业环境下，以太网的可靠性会有一定程度上的降低，以太网采用超时发送机制，单点故障容易扩散到整个网络系统，从而使其瘫痪 ●以太网的接口电路还比较复杂和昂贵，因而它并不适合所有的自动化设备，并不能在与简单的传感器和执行器相连时，体现出更大的优越性 ●总线供电技术发展还不够完善，这对于环境恶劣危险的场合影响较大 以太网总线具体实现方案 socket介绍 程序源代码 总体方案 工业以太网整体结构 传感器 AD/DA 下位机 上位机 IP端口 socket socket 数据、指令 以太网总线的选择 根据当前船舶机电控制系统的发展趋势结合工业控制领域的发展现状,提出了一种采用POWERLINK作为通讯总线FPGA加ARM实现船舶机电控制器的船舶控制系统。 总体来说POWERLINK融合了以太网和CANopen技术,拥有Ethernet的高速、开放和CANopen良好的服务数据对象(Service Data Object, SDO)和过程数据对象(Process Data Object,PDO)数据接口。 POWERLINK物理层采用的是标准的以太网,遵循IEEE802.3标准。所以POWERLINK的MAC层和PHY层均是标准的以太网,POWERLINK对数据链路层进行了适当的修改和调整。 POWE