【摘要】：隨著計(jì)算機(jī)通信技術(shù)的不斷發(fā)展創(chuàng)新,在油氣田領(lǐng)域,數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆绞揭苍诟掳l(fā)逡逑展。在數(shù)字油田逐漸向智慧油田發(fā)展的過程中,更高效、更安全的通信協(xié)議成為油田測(cè)逡逑控系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸?shù)暮诵膯栴}。本文將POWERLINK協(xié)議應(yīng)用到RTU與上位機(jī)PC的數(shù)逡逑據(jù)傳輸中。逡逑本文首先分析了當(dāng)前油田中RTU與上位機(jī)之間的數(shù)據(jù)傳輸所存在的問題,論述了使逡逑用POWERLINK作為傳輸協(xié)議的優(yōu)越性;接著對(duì)POWERLINK的特點(diǎn)以及它的網(wǎng)絡(luò)結(jié)逡逑構(gòu)進(jìn)行了說明,并詳細(xì)分析了邋POWERLINK的數(shù)據(jù)鏈路層的調(diào)度機(jī)制以及應(yīng)用層的對(duì)象逡逑字典、PDO數(shù)據(jù)對(duì)象、SDO數(shù)據(jù)對(duì)象的應(yīng)用方式;然后針對(duì)油田站點(diǎn)的結(jié)構(gòu)分布圖以及逡逑油田組網(wǎng)常用的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),使用OPNET進(jìn)行建模仿真得出了適合油田組網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu);逡逑最后通過分析openPOWERLINK協(xié)議h_以及在linux用戶空間與內(nèi)核空間實(shí)現(xiàn)的特點(diǎn),逡逑選擇在用戶空間下實(shí)現(xiàn)POWERLINK主站與從站的應(yīng)用程序,并使用wireshark抓包軟逡逑件對(duì)主站與從站的通信數(shù)據(jù)包進(jìn)行抓取。通過分析獲得的數(shù)據(jù)包,表明POWERLINK在逡逑測(cè)控系統(tǒng)中可以穩(wěn)定可靠的傳輸數(shù)據(jù),其數(shù)據(jù)傳輸更加高效,基本達(dá)到預(yù)期的研究目標(biāo)。
【學(xué)位授予單位】：西安石油大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TN919.1;TE938
【圖文】：

西安石油大學(xué)碩士學(xué)位論文POWERLINK 時(shí)可以在設(shè)計(jì)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)時(shí)結(jié)合實(shí)際的生產(chǎn)情況進(jìn)行考慮，而且在網(wǎng)絡(luò)中，主從節(jié)點(diǎn)之間的數(shù)據(jù)收發(fā)是通過各自的節(jié)點(diǎn)號(hào)進(jìn)行識(shí)別的，所以實(shí)際的物理拓?fù)洳粫?huì)對(duì)用戶在編程時(shí)造成影響。POWERLINK 網(wǎng)絡(luò)的安全性和可靠性高，在兼容標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)的基礎(chǔ)之上，在網(wǎng)絡(luò)冗余上可以實(shí)現(xiàn)多主冗余、雙網(wǎng)冗余和環(huán)形冗余等多種冗余結(jié)構(gòu)，提高了網(wǎng)絡(luò)的可靠性。而且 POWERLINK 實(shí)現(xiàn)了 openSAFETY 技術(shù)，其可支持 SIL-3 安全等級(jí)的儀表設(shè)備，可以將 POWERLINK 應(yīng)用在對(duì)安全性要求較高的領(lǐng)域。POWERLINK 的開發(fā)周期短，因?yàn)橛忻赓M(fèi)開源的組網(wǎng)配置工具 oepnConfigurator，用戶可以很方便的組建 POWERLINK 網(wǎng)絡(luò)。而且 POWERLINK 有對(duì)應(yīng)的開源協(xié)議棧openPOWERLINK，用戶只需熟悉其所提供的接口，就可以調(diào)用協(xié)議棧中所提供的接口來進(jìn)行程序設(shè)計(jì)。2.1.2 POWERLINK 的 OSI 模型

所推薦的網(wǎng)絡(luò)模式。由于與標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)的兼容，POWERLINK 的發(fā)展是站在“巨人的肩上”，標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)的任何進(jìn)步都可以帶動(dòng) POWERLINK 的發(fā)展。在構(gòu)建POWERLINK網(wǎng)絡(luò)時(shí)可以使用集線器或者交換機(jī)，但集線器屬于物理層裝備，而且其延時(shí)與抖動(dòng)較小，并且在 POWERLINK 接口卡中可以直接集成集線器，這種方式可以簡(jiǎn)化現(xiàn)場(chǎng)布線時(shí)的復(fù)雜度。交換機(jī)同樣也可以用來構(gòu)建 POWERLINK 網(wǎng)絡(luò)，但是因?yàn)槠涔ぷ髟跀?shù)據(jù)鏈路層，在進(jìn)行應(yīng)用程序的設(shè)計(jì)時(shí)要考慮使用交換機(jī)組網(wǎng)所帶來的延遲與抖動(dòng)，所以一般在組網(wǎng)時(shí)推薦使用集線器來構(gòu)建 POWERLINK 網(wǎng)絡(luò)。2.3 POWERLINK 數(shù)據(jù)鏈路層在數(shù)據(jù)鏈路層，POWERLINK 實(shí)現(xiàn)了基于 IEEE 1588 協(xié)議的 SCNM，以 SCNM 機(jī)制處理以太網(wǎng)中數(shù)據(jù)收發(fā)的沖突問題，代替了原來以太網(wǎng) CSMA/CD 的機(jī)制，數(shù)據(jù)鏈路層是 POWERLINK 工作的核心[8]。在這一層 POWERLINK 根據(jù) XDD 文件來配置通信周期、同步各個(gè)設(shè)備的時(shí)鐘、為所有從節(jié)點(diǎn)分配時(shí)間片、將節(jié)點(diǎn)之間所要發(fā)送的數(shù)據(jù)幀進(jìn)行構(gòu)建或者解析，以及通過狀態(tài)機(jī)管理整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的狀態(tài)轉(zhuǎn)換等內(nèi)容。2.3.1 POWERLINK 數(shù)據(jù)幀

西安石油大學(xué)碩士學(xué)位論文表 2-1 Ethernet POWERLINK 幀結(jié)構(gòu)內(nèi)容字段 描述目的 MAC 地址 標(biāo)識(shí)數(shù)據(jù)發(fā)送的地點(diǎn)源 MAC 地址 傳輸節(jié)點(diǎn)的地址以太網(wǎng)幀類型 標(biāo)識(shí)每一種幀的類型(POWERLINK 幀的類型固定為 0x88AB)POWERLINK 數(shù)據(jù) 嵌入在 Ethernet II 幀中的 POWERLINK 數(shù)據(jù)CRC 循環(huán)冗余校驗(yàn)，保證數(shù)據(jù)的正確性

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