某型燃气轮机控制系统网络通讯技术的研究.docVIP

某型燃气轮机控制系统网络通讯技术的研究 　　[摘 要]在燃气轮机控制系统开发过程中,选取实时、可靠的通信总线有利于提高控制系统的整体性能。本文首先对目前几种流行的网络通讯技术进行比较,然后提出了基于EtherCAT实时以太网的燃机控制系统设计思路。控制器各模块之间通过EtherCAT实时以太网进行通讯,具有通讯速率高、稳定性强、可靠性好等优点。 　　[关键词]燃气轮机 控制系统 EtherCAT 实时以太网 　　[中图分类号]TK47[文献标识码]A[文章编号]1007-9416(2009)11-0044-03 　　A Survy of Network Communication Thchnology for A Gas Turbine Control System 　　WANG Qiao-yu,SHAO Xiong-kai,LIU Jian-zhou 　　(College of Computer Science and Technology,Hubei University of Technology,Wuhan 430068,China) 　　[Abstract]During development process of gas turbine control system, choosing the real-time and reliable communication bus is in favor of improving the integral performance of that control system. Firstly,this paper compares several popular network communication technologies at present; Secondly,the paper presents a new method of turbine control system based on EtherCAT. Since it has such advantages as high communication rate, strong stability and excellent reliability, modules of controller realize their each-to-each communication via EtherCAT real-time Ethernet. 　　[Keyword]gas turbine;control system ; EtherCAT ; real-time Ethernet 　　 　　1 引言 　　 　　燃气轮机是一种新型动力机械,与其它动力装置相比,具有功率大、尺寸小、重量轻、机动性强,采用箱装体结构可快速更换等优点[1],因此被广泛应用于航空、舰船、车辆和发电等领域。燃气轮机控制系统是燃机工作过程中必不可少的组成部分,它的技术水平对燃机的工作性能有着重要影响,而通信总线作为控制系统中内部数据交换的桥梁,其可靠性是整个系统可靠性的重要保障,总线的速度也直接影响到整个控制系统的性能,因此必须选择实时、可靠的通信总线。 　　 　　2 几种网络通讯技术的比较 　　 　　2.1 现场总线 　　现场总线是当今自动化领域发展的热点之一,被誉为自动化领域的计算机局域网[2]。现场总线技术适合于分散的、具有通信接口的现场被控设备的系统,可以节省大量现场布线成本,但对于具有集中I/O的单机控制系统,现场总线技术没有明显优势。目前市场上常见的几种现场总线有FF(基金会现场总线)、Profibus、CAN等,它们的主要技术参数如表1所示。 　　现场总线产品具有可靠性高、使用灵活等优点,在工程上得到了广泛的应用,但从应用状况看,无论是FF和Profibus,还是其他一些现场总线,都只能较好实现速率要求较慢的过程控制,对于高速控制系统,现场总线却日趋成为其发展的瓶颈。 　　2.2 工业以太网 　　工业以太网是工业控制领域中另一种最受欢迎的通信网络,通过采用减轻以太网负荷、提高网络速度、采用交换式以太网和全双工通信、采用信息优先级和流量控制以及虚拟局域网等技术,到目前为止工业以太网的实时响应时间可以达到5～10ms,相当于现有的现场总线,但对于响应时间小于5ms的应用,工业以太网已不能胜任。工业以太网具有较大的通讯带宽,可以实现大批量数据的传输,但由于无法保证数据的实时性,所以在燃机控制领域未得到应用。 　　2.3 工业实时以太网 　　为了满足高实时性能应用的需要,各大公司和标准组织纷纷提出各种提升工业以太网实时性的技术解决方案,这些方案建立在IEEE802.3标准的基础上,通过