收藏本站
《上海大学》 2004年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

无线现场总线RFieldbus的实时性能分析和研究

侯维岩  
【摘要】:工业数据通信和控制网络是企业计算机网络的基础部分,承担着对底层设备对象的检测和控制,它目前已发展到了现场总线控制系统FCS阶段。而针对生产现场中的大量移动、旋转或临时安装的设备的联网要求,又产生了对现场总线具有无线通信能力的要求,这是目前国际上工控领域的一个新热点方向。RFieldbus是具有无线移动接入功能,能传输TCP/IP帧,且完全兼容PROFIBUS标准的一种全新的高性能无线现场总线系统。 RFieldbus的物理层分别使用了IEEE802.11的DSSS方式和RS-485两种定义格式,而MAC层仍统一使用PROFIBUS的Token-Passing协议。这种无线/有线异质复合的结构对具有全局统一令牌的系统的时间性能产生了很大的影响。本论文围绕其实时性能的分析和评价问题,从以下几个方面进行了研究: 1,详细分析了因有线、无线网段在传送速率、帧格式上的不同在互连转发设备上引起的拥堵现象,确定了互连转发设备对不同任务的最大迟滞,提出了具体的计算方法。从而分析了RFieldbus中依靠令牌控制、有着总线式广播发送特点的、多域异质复合系统的数据帧传送过程。在此基础上推导了RFieldbus系统的最大周转延迟时间和任务传输时间,并给出了两个重要的参数T_(SL)(定义见P48)和T_(TO)定义见P50)的确定方法,对研究其实时性能有重要作用。 此工作对RFieldbus的系统规划有重要的工程使用价值,且这种对时间特性的分析方法还可以应用到其它的不同质物理层集成的系统分析中。 2,在剖析了PROFIBUS的Token-Passing协议后,分析了T_(TR)(令牌目的循环时间)对不同优先级任务的服务时间动态限制,提出了一个适于RFieldbus的基于Polling的多台单队列排队模型RF-P。然后利用随机服务过程的准守恒PCL定律,针对RFieldbus系统的具有动态等待响应时间特性,在将对任务的服务时间限制转换为数量限制后,首次给出了任务响应时间与各参数的数学解析表达公式。实验表明,经过优化后的表达式误差,在系统负载不大于40%时仅为10-20%。 本论文还给出了稳定边界的条件,提供了研究RFieldbus系统的稳定条件的途径。 3,利用第二部分推导得出的反映实时性能的数学解析式,用非线性优化理论的方法研究了T_(TR)参数、主站的负载分布与响应时间性能的关系。并且讨论了RFieldbus中特有的须伴随着DP数据同时传输的TCP/IP数据的流量参数指标和实时响应性能的矛盾关系,且针对单个主站、全系统等不同的需求进行了综合性能优化。并分析指出,令牌类网络的响应时间存在上限的结论在RFieldbus的Token-Passing中成立的前提条件是T_(TR)须保持在稳定边界内,而且当各个主站的负载平均时,系统才有可能取得最快的实时性能。这些结论有助于系统初始化、网络拓扑结构规划设计。
【学位授予单位】:上海大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2004
【分类号】:TP273.5

【引证文献】
中国期刊全文数据库 前1条
1 刘俊利;乌建中;陈耿彪;许晔;;无线网络控制系统中的数据信息提取[J];机电一体化;2008年07期
中国硕士学位论文全文数据库 前3条
1 卢敏;Profibus-DP与WSN的集成研究[D];华东理工大学;2012年
2 宋本杰;ZigBee网络与EPA网络集成技术研究[D];大连理工大学;2008年
3 王健印;基于离散时间休假排队理论的PROFIBUS现场总线性能分析[D];燕山大学;2009年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 许红军,罗志强,张其善;一般令牌网络的性能分析[J];北京航空航天大学学报;1995年01期
2 田乃硕;多服务台休假排队系统的进展[J];燕山大学学报;1998年01期
3 侯维岩,费敏锐,陈伯时;面向工业环境的高性能无线现场总线[J];电测与仪表;2002年12期
4 赵克玉,吴斐,逯昭义;环形LAN单令牌存取方式的排队模型[J];计算机研究与发展;1996年02期
5 王思明;具有优先权多点循环服务系统的准守恒律[J];暨南大学学报(自然科学与医学版);1994年01期
6 施荣华;令牌环介质存取优先控制的实现及其排队模型[J];计算机工程与应用;1999年04期
7 侯芬,朱祥华;基于混合服务策略轮询系统的性能分析[J];计算机工程与应用;2002年24期
8 成功,杨佃福,李嘉;以太网技术在现场总线中的应用和前景[J];计算机工程;2001年12期
9 逯昭义;环形LAN多令牌存取方式的排队模型[J];通信学报;1991年05期
10 刘强,张中兆,张乃通;排队优先权站点轮询系统的平均周期时间[J];通信学报;1999年02期
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 徐欣圻,杨世海;基于UMAC的精密伺服控制系统[J];安徽大学学报(自然科学版);2005年04期
2 熊安萍,周属衡,阳小龙;基于FDL和TWC的光突发竞争解决方案及性能分析[J];半导体光电;2004年03期
3 狄红卫,韩耀东;光码分多址中地址码性能研究[J];半导体光电;2005年04期
4 钟锋;尹树华;;一种基于WDM和OCDMA的全光分组网络的阻塞率分析[J];半导体光电;2008年01期
5 方志方,吴重庆,陶滢,付松年;弹性分组环MAC协议的性能分析[J];北方交通大学学报;2004年03期
6 王嵚;吴重庆;李亚捷;王拥军;程木;;光RPR中光缓存器对节点性能的影响[J];北京交通大学学报;2008年03期
7 丁鹏;周国荣;蒋复岱;;基于两级网络的远程设备监控系统[J];办公自动化;2006年15期
8 林立广,于兆和;基于ProfiBus-DP网络的火车运行模型[J];兵工自动化;2004年04期
9 冯春燕,李金岭;ATM网络呼叫建立时延的估算[J];北京邮电大学学报;2000年01期
10 张宇眉;杨大成;赵东风;张欣;;基于队长参数的动态限定轮询多址协议分析[J];北京邮电大学学报;2007年03期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 吴雪莲;王维佳;喻青;吴婷;;基于无线网络的起重机运行安全监控管理系统设计[A];中国职业安全健康协会2011年学术年会论文集[C];2011年
2 杨晓波;;高炉出铁场设备的优化控制[A];中国计量协会冶金分会2012年会暨能源计量与节能降耗经验交流会论文集[C];2012年
3 王宇;侯朝桢;;数字化操控系统中CAN总线的信息可调度性分析[A];先进制造技术论坛暨第三届制造业自动化与信息化技术交流会论文集[C];2004年
4 俞云奎;张仁忠;张利群;王军;;舰船光纤局域网信息碰撞检测与最优配置研究[A];1996年中国控制会议论文集[C];1996年
5 胥青青;杨世兴;;Aduc812与晶闸管控制模块在直流电机调速中的应用[A];第十五届全国煤矿自动化学术年会和中国煤炭学会煤矿自动化专业委员会学术会议论文集[C];2005年
6 伍先达;龙飞;吴斌;;基于RS-485方式的测漏仪网络通信平台的实现[A];中国土木工程学会城市燃气分会应用专业委员会2010年年会论文集[C];2010年
7 郭妤;倪明放;李戈;;限制等待容量的带门排队模型概率母函数的推导[A];第八届中国青年运筹信息管理学者大会论文集[C];2006年
8 韦安;刘国平;;工业实时TCP/IP协议栈的研究与开发[A];第16届中国过程控制学术年会暨第4届全国故障诊断与安全性学术会议论文集[C];2005年
9 涂娟;孙卫华;曹军旗;;无线局域网内IAPP协议研究[A];2009通信理论与技术新发展——第十四届全国青年通信学术会议论文集[C];2009年
10 林永君;金理鹏;杨照芬;罗兴宇;;基于一种智能前端的嵌入式工业以太网控制系统的实现[A];2006电力系统自动化学术交流研讨大会论文集[C];2006年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 单征;基于分层架构的网络处理器系统性能分析方法研究[D];解放军信息工程大学;2007年
2 柳虔林;离散时间完全与限定(K=1)服务两级轮询系统理论研究[D];云南大学;2010年
3 梁竹关;离散时间完全服务两级轮询系统理论研究[D];云南大学;2010年
4 聂晓波;列车控制网络实时性能分析及调度策略研究[D];北京交通大学;2011年
5 闫秋娜;无线MIMO与协作通信系统的分析与设计[D];大连海事大学;2011年
6 黎洁;容迟移动传感器网络中数据传输与数据管理机制的研究[D];中国科学技术大学;2011年
7 周宗好;通信网络中的排队模型研究[D];江苏大学;2011年
8 张恒;无线接入网中无线下行覆盖自优化和自主负载均衡方法[D];北京邮电大学;2011年
9 保利勇;连续时间的优先级完全服务与限定服务轮询系统研究[D];云南大学;2011年
10 丁洪伟;多级门限服务轮询系统理论研究[D];云南大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 李斌;基于PC增强型并口的Profibus-DP从站系统的研究与实现[D];山东科技大学;2010年
2 孙宏敏;基于OPC技术的柴油机网络化测控系统研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
3 张守业;基于排队论的订单处理系统优化算法研究[D];大连理工大学;2010年
4 王诗源;基于排队论的以太网实时通信技术的研究[D];大连理工大学;2010年
5 李琳;Ad Hoc网络接入协议相关技术研究[D];长沙理工大学;2009年
6 张君艳;基于PROFIBUS现场总线的PLC自动装配系统研制[D];苏州大学;2010年
7 史常斌;高炉控制系统的分析与应用[D];合肥工业大学;2009年
8 廖志刚;基于PLC的高炉自动化控制系统设计[D];合肥工业大学;2009年
9 李旭;基于ATL的OPC数据访问技术研究与应用[D];天津理工大学;2010年
10 霍绍达;宽带综合信息光网络接入节点的研究与实现[D];沈阳理工大学;2010年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 周悦,于海斌,王天然,苑明哲;Profibus和FF现场总线的性能分析与评价[J];吉林大学学报(信息科学版);2004年04期
2 王登磊;黄磊;范学英;;常用现场总线的比较分析[J];电脑开发与应用;2008年02期
3 马永强;李静强;冯立营;;基于ZigBee技术的射频芯片CC2430[J];单片机与嵌入式系统应用;2006年03期
4 曾硕巍;;无线FF HSE成功实现与Industrial~(IT)800xA自动化系统的连接[J];电气时代;2008年08期
5 江修波;ZigBee技术及其应用[J];低压电器;2005年07期
6 张州;陆静;;PROFIBUS现场总线技术及其应用[J];上海电力学院学报;2008年02期
7 刘永之;;ZigBee整合IP网络建构无线感知网络新骨架[J];电子与电脑;2007年10期
8 吴志军;现场总线PROFIBUS及其应用[J];钢管;2005年04期
9 张士超;仪垂杰;林海波;刘尊民;;现场总线的技术特点及应用分析[J];国内外机电一体化技术;2007年03期
10 李春林;程健;;工业自动化领域中的无线技术[J];工业仪表与自动化装置;2007年01期
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 仲崇权;工业现场数据采集与工业以太网若干关键技术[D];大连理工大学;2007年
中国硕士学位论文全文数据库 前8条
1 周雷;现场总线系统的无线接入与互联[D];内蒙古科技大学;2010年
2 刘均;基于PROFIBUS的污水处理厂自动控制系统的研究[D];浙江工业大学;2002年
3 周倩;工业无线网络技术研究与应用[D];大连理工大学;2008年
4 李娜;远程无线抄表系统设计[D];曲阜师范大学;2009年
5 常辉;分布式污水处理监控系统的研制[D];合肥工业大学;2009年
6 林志磊;基于netX芯片实现实时以太网通讯的研究与开发[D];北京工业大学;2010年
7 马海;基于ZigBee无线传感器网络的远程数据监测的设计与实现[D];武汉理工大学;2010年
8 冯承金;基于Zigbee和ARM9的智能家居系统的研究与设计[D];武汉理工大学;2010年
【二级引证文献】
中国期刊全文数据库 前1条
1 王恒;杨丽华;王平;代庆超;;基于ISA100.11a标准的工业物联网开发平台的设计与实现[J];物联网技术;2012年04期
中国硕士学位论文全文数据库 前4条
1 张文君;基于MODBUS协议的工业有线/无线网关设计与实现[D];武汉理工大学;2011年
2 盛立;基于ZigBee技术的无线智能家居系统设计[D];天津理工大学;2011年
3 刘其琛;基于ISA 100.11a DL子网路由技术的研究与实现[D];重庆邮电大学;2011年
4 姜顺达;能源管理监控系统设计[D];大连理工大学;2011年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 侯维岩,费敏锐,陈伯时;面向工业环境的高性能无线现场总线[J];电测与仪表;2002年12期
2 施荣华;令牌环数据链路层的设计与实现[J];电信科学;1995年03期
3 逯昭义;令牌环形LAN介质存取方式的排队模型[J];电子学报;1990年05期
4 逯昭义,王思明;环形LAN存取方式建模的研究[J];电子科学学刊;1994年02期
5 田乃硕;GI/PH/1休假排队系统队长的随机分解[J];高校应用数学学报A辑(中文版);1993年02期
6 樊世民;现场总线和集散控制系统[J];工业仪表与自动化装置;2000年02期
7 吴誉,张卫东,许晓鸣;以太网与现场总线的互连方法[J];测控技术;2000年01期
8 逯昭义,王思明;间歇式多重排队网络系统守恒定律的研究[J];科学通报;1992年14期
9 陈平,张安年;工业以太网在现场总线控制系统中的应用[J];洛阳工学院学报;2000年01期
10 汤毅坚;S.G.Zaky;;计算机环形局部网络的性能评价方法[J];自动化学报;1988年01期
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 杨礼凯;姜秀柱;;基于令牌的以太网实时调度方法研究[J];化工自动化及仪表;2011年05期
2 许红军,罗志强,张其善;对称高速数据总线网络的性能分析[J];桂林电子工业学院学报;1994年01期
3 许红军,罗志强,张其善;HSDB网络稳定性的研究[J];北京航空航天大学学报;1995年03期
4 许红军,韩传久;IEEE802.4令牌网络的反馈重传性能分析[J];桂林电子工业学院学报;1997年02期
5 杨立波;李万军;;现场总线的实时性探究[J];太原大学学报;2006年04期
6 罗志强,许红军,张其善;一般高速数据总线网络的吞吐量分析[J];北京航空航天大学学报;1997年02期
7 黎伟,戴胜华;Windows CE.NET实时性能测试与分析[J];北京交通大学学报;2005年05期
8 庄景明;;嵌入式Linux系统的实时技术分析[J];福建电脑;2006年10期
9 姜秀柱;冯东芹;徐钊;褚健;;EPA节点中的并行处理技术[J];计算机工程与应用;2009年03期
10 张帆;求伟;韩大鹏;;Linux在嵌入式实时系统的研究与改进[J];制造业自动化;2011年03期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 李燕;;实时性能监控技术及应用[A];两化融合与物联网发展学术研讨会论文集[C];2010年
2 黄文华;常弘;茹锋;黄伟;薛钧义;;符合IEC61850标准的变电站通信网络实时性能仿真研究[A];科技、工程与经济社会协调发展——中国科协第五届青年学术年会论文集[C];2004年
3 郭建昌;郭茂文;黎艳;;运营商发展手机令牌业务的探讨[A];中国通信学会信息通信网络技术委员会2011年年会论文集(上册)[C];2011年
4 吴讯;王峰俊;马媛;董勤鹏;;实时操作系统实时性能测试技术研究[A];全国第22届计算机技术与应用学术会议(CACIS·2011)暨全国第3届安全关键技术与应用(SCA·2011)学术会议论文摘要集[C];2011年
5 阮冬茹;谢东光;;工业以太网架构中交换技术的选择[A];全国先进制造技术高层论坛暨制造业自动化、信息化技术研讨会论文集[C];2005年
6 尚利宏;林琦;金惠华;;CANaerospace协议实时性评估与比较[A];2007'仪表,自动化及先进集成技术大会论文集(一)[C];2007年
7 张台俊;杨亚杰;;浅谈如何提高掘进巷道月进水平[A];矿山建设工程技术新进展——2009全国矿山建设学术会议文集(上册)[C];2009年
8 路现立;胡国平;李军;;Solaris实时性能测试与分析[A];全国计算机网络应用年会论文集(2001)[C];2001年
9 郝继红;陈鸣;仇小锋;;网络性能预测服务[A];第九届全国青年通信学术会议论文集[C];2004年
10 胡孟;杨开林;;虚拟现实技术在建立南水北调北京段视景仿真系统中的应用[A];第二届全国水力学与水利信息学学术大会论文集[C];2005年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 帅华龙;“三道令牌”催生示范店[N];中国工商报;2005年
2 穆木 编译;VPN+令牌:一种安全VPN模式[N];计算机世界;2003年
3 张海庭 牟进军 赵满令;节能减排再出“令牌”[N];中国经济导报;2007年
4 记者 阎友华;手机令牌身份认证筑起安全屏障[N];中国经济导报;2006年
5 本报记者 赵晓涛;RSA携手动联叫板CFCA[N];网络世界;2007年
6 胡汉平 曾伟国 梁兴;动态身份认证系统[N];计算机世界;2004年
7 龚杰;OSIsoft升级实时性能管理软件[N];计算机世界;2004年
8 李军;没有令牌别访问[N];中国计算机报;2002年
9 马云飞;合适的就是最好的[N];中国计算机报;2003年
10 于祥明;京沪带头表态:三令牌把住土地“闸门”[N];上海证券报;2006年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 侯维岩;无线现场总线RFieldbus的实时性能分析和研究[D];上海大学;2004年
2 易勇;分布式测控系统建模及其系统实时性研究[D];电子科技大学;2008年
3 方晓柯;现场总线网络技术的研究[D];东北大学;2005年
4 朱琴跃;列车通信网络实时性理论与方法研究[D];同济大学;2008年
5 王晓欣;交换式工业以太网与时间触发CAN总线系统的实时性研究[D];天津大学;2005年
6 刘涛;电子鼻长期漂移抑制算法的研究[D];重庆大学;2012年
7 丁晓宁;面向CFD的交互式并行化技术研究[D];西北工业大学;2002年
8 张玉萍;基于MAC机制的现场总线网络实时信息调度方法研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
9 聂晓波;列车控制网络实时性能分析及调度策略研究[D];北京交通大学;2011年
10 王芳;SBAR中好氧颗粒污泥的培养及其特性研究[D];大连理工大学;2004年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 康葆荣;共享式工业以太网的实时性研究[D];太原科技大学;2007年
2 童洪亮;无线传感器网络实时传输技术的研究与实现[D];国防科学技术大学;2006年
3 张帆;基于嵌入式以太网的变电站自动化网络通信研究[D];兰州理工大学;2009年
4 陈冬;工业控制领域的嵌入式系统实时性研究[D];武汉理工大学;2006年
5 吴瑞强;控制系统的实时性研究与优化[D];浙江大学;2006年
6 张蕾;基于RTX的全软件数控系统的研究[D];燕山大学;2006年
7 靳玮玮;基于OPNET的IEC61850性能仿真研究[D];华北电力大学(河北);2007年
8 刘瑞;基于Windows CE数控系统的运动与PLC控制器的设计与实现[D];中国科学院研究生院(沈阳计算技术研究所);2007年
9 刘超;数据库复制在集中监控系统中的应用[D];华中科技大学;2008年
10 周韶泽;基于目录服务的数字化校园认证的设计和实现[D];大连交通大学;2005年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026