隨著工業(yè)4.0的發(fā)展,工業(yè)智能制造及自動化技術(shù)對智能化、標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化提出了更高的要求。當(dāng)前傳統(tǒng)的以太網(wǎng)主要針對互聯(lián)網(wǎng)設(shè)計,無法滿足工業(yè)運動控制領(lǐng)域的實時性需求。時間敏感網(wǎng)絡(luò)TSN的出現(xiàn)有利于進一步提高工業(yè)應(yīng)用數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶崟r性。此外,工業(yè)4.0要求工業(yè)現(xiàn)場使用統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)總線來實現(xiàn)互聯(lián)互通,然而市場上現(xiàn)存的多種基于以太網(wǎng)的通信協(xié)議均由不同的PLC供應(yīng)商推廣,它們之間無法直接進行數(shù)據(jù)交換。OPC統(tǒng)一架構(gòu)（OPC Unified Architecture,OPC UA）作為一種工業(yè)通信的數(shù)據(jù)交換規(guī)范,可以有效解決數(shù)據(jù)通信的訪問一致性和標(biāo)準(zhǔn)化問題。然而,OPCUA在工業(yè)以太網(wǎng)環(huán)境中缺乏實時性保證,無法滿足工業(yè)通信高可靠、高實時需求的應(yīng)用場景。在充分研究了目前國內(nèi)外工業(yè)以太網(wǎng)實時性研究的基礎(chǔ)上,本文研究了面向高實時以太網(wǎng)的OPC UA與TSN協(xié)同設(shè)計方案,改進了操作系統(tǒng)內(nèi)核的實時性,研究了基于TSN數(shù)據(jù)包收發(fā)實時性的TBS隊列機制,并基于TSN協(xié)同設(shè)計改進了傳統(tǒng)OPC UA的發(fā)布訂閱模式使其具有實時性保證。最后通過實驗驗證了OPC UATSN協(xié)同設(shè)計方案擁有較高的實時性,能夠?qū)崿F(xiàn)工業(yè)現(xiàn)場設(shè)備的數(shù)... 

【文章來源】：浙江理工大學(xué)浙江省

【文章頁數(shù)】：62 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 論文背景及意義
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 TSN實時工業(yè)以太網(wǎng)研究現(xiàn)狀
        1.2.2 工業(yè)以太網(wǎng)中基于OPC UA的協(xié)同研究
    1.3 主要工作
    1.4 論文安排
第二章 OPC UA與TSN協(xié)同設(shè)計
    2.1 OPC UA TSN協(xié)同設(shè)計方案架構(gòu)
        2.1.1 OPC UA TSN實時網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)
        2.1.2 OPC UA TSN系統(tǒng)架構(gòu)
    2.2 工業(yè)以太網(wǎng)操作系統(tǒng)實時化
    2.3 時間敏感網(wǎng)絡(luò)TSN
    2.4 OPC統(tǒng)一架構(gòu)
    2.5 本章小結(jié)
第三章 TSN高實時以太網(wǎng)技術(shù)研究
    3.1 進程實時調(diào)度
        3.1.1 普通調(diào)度策略
        3.1.2 優(yōu)先級線程處理
    3.2 內(nèi)核搶占與中斷
        3.2.1 內(nèi)核搶占
        3.2.2 線程處理中斷
    3.3 時鐘粒度
    3.4 虛擬內(nèi)存管理
    3.5 互斥訪問優(yōu)先級繼承
        3.5.1 spinlock自旋鎖
        3.5.2 優(yōu)先級繼承互斥量mutex
    3.6 虛擬化環(huán)境中任務(wù)實時性保證
    3.7 實驗測試
    3.8 本章小結(jié)
第四章 基于時間調(diào)度的數(shù)據(jù)包收發(fā)實時性研究
    4.1 數(shù)據(jù)包收發(fā)實時性
    4.2 基于時間調(diào)度的TBS排列規(guī)則
    4.3 精確控制數(shù)據(jù)包傳輸
        4.3.1 設(shè)置定時器
        4.3.2 擴展igb_setup_tc()
    4.4 時鐘同步
        4.4.1 門控制調(diào)度
        4.4.2 PTP時間同步精確協(xié)議
    4.5 實驗測試
    4.6 本章小結(jié)
第五章 OPC UA發(fā)布訂閱機制實時性研究
    5.1 OPC UA發(fā)布訂閱傳輸機制
    5.2 OPC UA發(fā)布訂閱實時性改進
    5.3 OPC UA TSN協(xié)同設(shè)計網(wǎng)絡(luò)性能實驗測試
        5.3.1 往返時間RTT測試
        5.3.2 抖動性測試
    5.4 本章小結(jié)
第六章 總結(jié)與展望
    6.1 總結(jié)
    6.2 展望
參考文獻
致謝
攻讀學(xué)位期間的研究成果


【參考文獻】：
期刊論文
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碩士論文
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本文編號：3463091