工业以太网交换机环网冗余技术及其实现

发布时间：2017-04-14 13:12

  本文关键词：工业以太网交换机环网冗余技术及其实现，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：工业以太网以其低成本、高传输速率、开放性好的特点,在工业控制领域得到了越来越广泛的应用。传统的工业以太网往往依据生成树协议构建的网络拓扑来应对网络结构变化,但是由于生成树协议的故障脆性,从而导致网络结构的重构/恢复慢。因此,往往难以适应核电、电网和交通运输等高可靠性工业应用的要求。本文在分析能够对网络故障进行快速检测/恢复的冗余协议(介质冗余协议)基础上,设计了两种新的环网冗余技术:多主站环网冗余技术、互连环网冗余技术。并完成了这两种环网冗余技术软件程序实现和基于以太网交换机的功能测试。本论文主要研究内容有:1.设计多主站环网冗余技术,用以解决单主站冗余协议存在的网络风险集中的问题。提出采用优先级选举算法作为冗余环网中的多主站调度机制。设计用于实现优先级选举算法的协议帧和多主站环网冗余技术的状态机。对优先级选举算法收敛性进行仿真分析,推导出主站选举时间、网络故障恢复时间的计算公式。2.设计互连环网冗余技术,用于环网之间的互连通信。完成互连环网冗余技术的网络拓扑结构、协议帧格式及类型、主/从站工作方式和协议状态机的设计工作。推导出其网络故障恢复时间计算公式。3.完成上述两种环网冗余技术基于某国外公司软件开发工具包的软件程序开发。编程实现了TL-SG3210型交换机基于VxWorks操作系统的基本功能。并在该硬件平台上对多主站环网冗余技术和互连环网冗余技术软件程序做了初步的功能性测试。
【关键词】：工业以太网 介质冗余 多主站环网冗余 互连环网冗余 网络故障恢复时间
【学位授予单位】：上海交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TP273
【目录】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-9
• 第一章 绪论9-16
• 1.1 课题背景和研究意义9-12
• 1.1.1 工业以太网技术9
• 1.1.2 以太网用于工业现场的问题9-11
• 1.1.3 提高工业以太网可靠性方法11
• 1.1.4 课题研究意义11-12
• 1.2 国内外研究现状12-14
• 1.3 本文研究内容及章节安排14-16
• 第二章 介质冗余协议局限性分析16-25
• 2.1 介质冗余协议16-22
• 2.1.1 体系结构16-18
• 2.1.2 基本原理18
• 2.1.3 状态机18-22
• 2.2 介质冗余协议性能分析22-23
• 2.3 介质冗余协议局限性23-24
• 2.4 本章小结24-25
• 第三章 多主站环网冗余技术设计25-42
• 3.1 冗余环网主站调度算法设计25-29
• 3.1.1 主站调度机制25-27
• 3.1.2 优先级选举算法27-29
• 3.2 协议帧设计29-31
• 3.3 状态机设计31-35
• 3.3.1 主站选举过程31-33
• 3.3.2 状态机33-35
• 3.4 性能分析35-41
• 3.4.1 优先级选举算法收敛性分析36-38
• 3.4.2 网络故障恢复时间38-41
• 3.5 本章小结41-42
• 第四章 互连环网冗余技术设计42-51
• 4.1 概述42-43
• 4.2 协议帧设计43-44
• 4.3 状态机设计44-47
• 4.3.1 基本原理44
• 4.3.2 状态机44-47
• 4.4 性能分析47-50
• 4.5 本章小结50-51
• 第五章 环网冗余技术编程实现与功能测试51-74
• 5.1 软硬件环境介绍51-53
• 5.1.1 软件环境51
• 5.1.2 硬件平台51-53
• 5.2 以太网交换机基本功能实现53-56
• 5.3 多主站环网冗余技术编程实现56-60
• 5.3.1 软件总体方案56-57
• 5.3.2 软件程序功能模块实现57-59
• 5.3.3 软件程序函数总结59-60
• 5.4 互连环网冗余技术编程实现60-61
• 5.5 环网冗余技术软件功能测试61-73
• 5.5.1 软件模块功能测试61-65
• 5.5.2 多主站环网冗余技术功能测试65-71
• 5.5.3 互连环网冗余技术功能测试71-73
• 5.6 本章小结73-74
• 第六章 总结和展望74-76
• 6.1 总结74-75
• 6.2 展望75-76
• 参考文献76-80
• 附录 180-87
• 致谢87-88
• 攻读硕士学位期间已发表或录用的论文88-90

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 董艳铃;常扬;;Vxworks嵌入式实时操作系统任务调度方法研究[J];计算机与网络;2014年10期

2 肖贺;管海兵;宦飞;;工业以太网冗余技术分析[J];信息安全与通信保密;2012年03期

3 薛百华;;基于工业以太网的奥运配电通信平台[J];仪器仪表标准化与计量;2011年02期

4 朱静;;基于ARM7核处理器的VxWorks启动及异常处理[J];电脑学习;2010年05期

5 李小康;高荣芳;陈江;;VxWorks启动过程解析[J];中国科技信息;2008年21期

6 王金辉;;VxWorks嵌入式实时操作系统的原理和实现[J];无线电工程;2007年01期

7 李永红;程耀瑜;隋海洋;;基于SDK的软件设计方法[J];科技情报开发与经济;2006年06期

8 李延冰,马跃,王博,万小强;IEEE三种生成树技术的分析与比较[J];计算机应用;2005年11期

9 林嘉树,蒋铃鸽;VxWorks操作系统BSP和BootLoader介绍[J];电信快报;2005年07期

10 陆爱林,冯冬芹,荣冈,金建祥;工业以太网的发展趋势[J];自动化仪表;2004年02期

  本文关键词：工业以太网交换机环网冗余技术及其实现，，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：306075