1、隨著工業(yè)控制系統(tǒng)數(shù)字化進(jìn)程的逐步推進(jìn)，通信的實(shí)時(shí)性和確定性是其中關(guān)鍵性指標(biāo)。高可靠網(wǎng)絡(luò)技術(shù)作為一個(gè)有力的載體，在工業(yè)控制領(lǐng)域一直得到重點(diǎn)關(guān)注，它將促使工業(yè)控制從傳統(tǒng)的模擬集中控制逐漸轉(zhuǎn)變到數(shù)字化分散控制，因而高可靠網(wǎng)絡(luò)中實(shí)時(shí)性、確定性保障技術(shù)也成為了重要的關(guān)鍵技術(shù)。在高可靠網(wǎng)絡(luò)中，可靠性、實(shí)時(shí)性、安全性和確定性是衡量高可靠網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)性能的四個(gè)重要指標(biāo)。本文以高可靠網(wǎng)絡(luò)為研究對(duì)象，重點(diǎn)研究了在高可靠網(wǎng)絡(luò)中保障其實(shí)時(shí)性和確定性的關(guān)鍵技術(shù)。其主

2、要內(nèi)容和成果如下：
　　本文首先對(duì)高可靠網(wǎng)絡(luò)研究現(xiàn)狀和保障其實(shí)時(shí)、確定通信技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀進(jìn)行了綜述。闡述了典型的不同高可靠網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浼軜?gòu)及架構(gòu)發(fā)展現(xiàn)狀，依據(jù)不同指標(biāo)，厘定各自應(yīng)用場(chǎng)景；描述了典型通信模式方案:隨機(jī)競(jìng)爭(zhēng)、主/從問答、令牌等，針對(duì)不同網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)配，在通信模式選擇上給出建議。進(jìn)一步深入分析各架構(gòu)和通信模式的合理性和可行性，結(jié)合主流的現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)和實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景，給出各架構(gòu)的可行性原因。在此基礎(chǔ)上，進(jìn)一步重點(diǎn)分析了高可靠網(wǎng)絡(luò)中保

3、障通信實(shí)時(shí)性和確定性的若干關(guān)鍵技術(shù)，還原技術(shù)實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)，進(jìn)一步探究各技術(shù)可行的根本原因。其中包括主流的工業(yè)總線CAN、ControlNet、EPA和ProfiBus在保證通信實(shí)時(shí)性和確定性方面的技術(shù)細(xì)節(jié)和技術(shù)實(shí)施方案。
　　在此過程中，針對(duì)CAN總線通信的不確定性問題，提出了一種新的基于CANBus的動(dòng)態(tài)優(yōu)先級(jí)調(diào)度策略，該策略是一種新的動(dòng)態(tài)優(yōu)先級(jí)調(diào)度策略，原理是基于節(jié)點(diǎn)參與處理器調(diào)度的頻率來動(dòng)態(tài)調(diào)整其優(yōu)先級(jí)。為了驗(yàn)證該策略，通過硬件

4、平臺(tái)測(cè)試和MATLAB仿真，創(chuàng)建該調(diào)度策略的軟件模型，完成編碼，分析論證其在高可靠網(wǎng)絡(luò)通信中可行性和適用性。從仿真結(jié)果分析來看，該調(diào)度策略的節(jié)點(diǎn)平均時(shí)延要大于原始CANBus，但是低優(yōu)先級(jí)參與仲裁的頻率明顯增加，特別是在系統(tǒng)負(fù)載較大時(shí)，該特點(diǎn)尤為明顯。最后擇取兩種工業(yè)的典型應(yīng)用:基于DeviceNet的主/從問答和基于ControlNet的隱式令牌，CANoe測(cè)試工具，通過測(cè)試節(jié)點(diǎn)通信的時(shí)延、丟包率和誤碼等網(wǎng)絡(luò)性能等，分別對(duì)這兩種方式的