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面向数字印刷的TSN时钟同步技术研究

郭迅  
【摘要】:随着科学技术的发展,印刷技术走向了数字化、绿色化、智能化时代,工业4.0更是加快了这一步伐。与此同时,印刷所需求的精度越来越高,需要传输信息也愈发巨大,对于传输的时间要求也愈发精确。国内大部分印刷技术仍采用传统的数据总线,数据的传输速度难以满足下一代高速高精印刷技术的要求,并且传输网络的稳定性也难以保证。基于此,本文面向数字印刷研究TSN的时钟同步技术,能够极大地提高印刷传输网络的实时性和吞吐量,并保证数据传输的确定性。本文在分析gPTP消息的同步、传播和转发过程的基础上,研究了gPTP时钟同步误差的可能来源。并通过分析gPTP的系统模型,研究了gPTP时钟同步可能产生的误差,并对误差的最大值进行了理论估计。本文设计了2种TSN的实现方案并根据课题需要,在比较2种方案优缺点的基础上选择适合本文的实现方案,并基于TSN系统的实现需求,设计了TSN系统的整体方案,并对各个子模块进行了设计和选型。本文在OMNeT++中对gPTP进行了模拟仿真。基于INET架构,通过在物理层和MAC层对gPTP进行系统建模,并提出使用节点代理的方法,实现gPTP的时间同步的仿真,验证了gPTP相对于PTP在时钟同步方面的优越性。本文最后通过实验与仿真结合的方式来验证TSN的优越性。通过设计TSN实验方案,与相同硬件条件下的EtherCAT进行同步对比实验,验证了TSN在时钟同步控制的优越性,最后通过研究TSN和EtherCAT融合的优越性论述了TSN作为未来工业主干网络的必要性和优势。


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