工業(yè)無線控制網(wǎng)絡(luò)中的實時性問題研究.pdf

1、近年來，無線網(wǎng)絡(luò)成為自動化領(lǐng)域中迅速發(fā)展的熱點之一，也是工業(yè)自動化產(chǎn)品未來的新增長點。顯而易見，在配置、安裝、修改和擴展等方面，無線網(wǎng)絡(luò)的成本都低于有線網(wǎng)絡(luò)。 工業(yè)無線控制網(wǎng)絡(luò)是連接工業(yè)現(xiàn)場無線測量控制設(shè)備的一類通信網(wǎng)絡(luò)。當(dāng)前發(fā)展的目標(biāo)是追求無線傳輸在工控領(lǐng)域的普遍應(yīng)用或成規(guī)模應(yīng)用，必須解決的主要問題有傳輸?shù)拇_定性、實時性、可互操作性、低能耗、網(wǎng)絡(luò)安全和網(wǎng)絡(luò)投用的適應(yīng)性等。在工業(yè)自動化控制中需要及時地傳輸生產(chǎn)過程信息和操作指令，

2、所以實時性是一個關(guān)鍵的指標(biāo)。 對于工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)的實時性問題，有線通信中已有一些技術(shù)和方法能滿足工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)的要求，但無線網(wǎng)絡(luò)明顯不同于有線網(wǎng)絡(luò)，目前無線網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用于工業(yè)控制領(lǐng)域還不成熟，工業(yè)無線控制網(wǎng)絡(luò)中的實時性問題尚未得到完善的解決?，F(xiàn)有的無線通信網(wǎng)絡(luò)在實時性上還不能滿足大多數(shù)生產(chǎn)過程對工業(yè)無線控制網(wǎng)絡(luò)的需要，因此需要研究工業(yè)控制實時性問題的解決方案。 一如以往所有的IT技術(shù)移植到工控應(yīng)用中來所采取的方法一樣，用于工業(yè)控

3、制領(lǐng)域的無線網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)是IT行業(yè)的通用無線網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)。但必須在此基礎(chǔ)上充分考慮在工控應(yīng)用中的特別要求，研究開發(fā)滿足這些要求的相關(guān)技術(shù)和規(guī)范。 本文首先分析了現(xiàn)有比較成熟的控制網(wǎng)絡(luò)的實時性，然后在無線局域網(wǎng)802.11協(xié)議的基礎(chǔ)上，提出了一種基于優(yōu)先級的工業(yè)無線控制網(wǎng)絡(luò)實時信息傳輸方法，對不同優(yōu)先級的信息區(qū)分對待，采用不同的策略保證信息能在確定的時間內(nèi)獲得發(fā)送權(quán)以滿足不同的實時性要求，并保持與無線局域網(wǎng)MAC協(xié)議的兼容。該方法充分考

4、慮自動化領(lǐng)域的生產(chǎn)過程的特點，將傳輸?shù)臄?shù)據(jù)劃分為三類，分別為非周期實時數(shù)據(jù)、周期實時數(shù)據(jù)和非實時數(shù)據(jù)。它們有不同的優(yōu)先級，通過不同的方式競爭信道：非周期實時數(shù)據(jù)具有最高優(yōu)先級，進入最高優(yōu)先級隊列進行調(diào)度，采用RTS/CTS消息交換機制；周期實時數(shù)據(jù)與非實時數(shù)據(jù)都采用CSMA/CA方式，但為了體現(xiàn)二者的不同優(yōu)先級，在CSMA/CA方式中為周期實時數(shù)據(jù)和非實時數(shù)據(jù)設(shè)定了不同的競爭窗口。同時，當(dāng)同種類型的數(shù)據(jù)進行介質(zhì)訪問權(quán)的競爭時，引入了截止