發(fā)布時間：2021-11-09 17:22

　　智能控電網(wǎng)絡要求以以太網(wǎng)為主體融合多種協(xié)議設備來實現(xiàn)信息化,異構網(wǎng)關是實現(xiàn)網(wǎng)絡融合功能的關鍵設備。目前國內(nèi)外市場上的異構網(wǎng)關設備普遍存在著功能單一、價格昂貴、可靠性不高等缺點,制約了其在智能控電網(wǎng)絡中的應用。文章深入研究了異構網(wǎng)關硬件可靠性、多協(xié)議融合、高效通信機制和數(shù)據(jù)一致性問題,設計出一種基于STM32嵌入式系統(tǒng)的工作于以太網(wǎng)協(xié)議族與RS-485/ModBus現(xiàn)場總線的多協(xié)議融合嵌入式網(wǎng)關。通過在小區(qū)智能控電網(wǎng)絡系統(tǒng)中的應用,網(wǎng)關的功能、可靠性得到了驗證。因其多協(xié)議融合特性,對于復雜控制網(wǎng)絡的協(xié)議轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)匯聚類應用具有較強的適用性,相比同類產(chǎn)品,多協(xié)議融合嵌入式控電網(wǎng)關不僅功能更加豐富,且可靠性更高,具備較高的應用價值。 

【文章來源】：電力信息與通信技術. 2020,18(10)

【文章頁數(shù)】：7 頁

【部分圖文】：

網(wǎng)關任務框架

圖3展示了本文設計的TCP發(fā)送調(diào)度機制,網(wǎng)關當前發(fā)送包的ACK值記為G＿ACKn,SEQ值記為G＿SEQn,載荷長度為G＿LENn,客戶端當前應答包的ACK值記為C＿ACKn,下標n代表網(wǎng)關發(fā)送包和客戶端應答包序次。通過上述機制有效提高了網(wǎng)關和客戶端的通信效率。2.2.3 以太網(wǎng)接收任務

2.2.1 以太網(wǎng)協(xié)議設計異構網(wǎng)關要把從現(xiàn)場總線采集的應用數(shù)據(jù)封裝成以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包格式發(fā)送給Internet節(jié)點,網(wǎng)關作為局域網(wǎng)內(nèi)的節(jié)點要求具有穿透子網(wǎng)訪問能力。不同子網(wǎng)間節(jié)點依靠網(wǎng)際協(xié)議(IP)進行網(wǎng)間尋址。發(fā)送數(shù)據(jù)包進入目的子網(wǎng)后需要依靠數(shù)據(jù)包中的目的節(jié)點IP查找到介質(zhì)訪問控制(Media Access Control,MAC)地址,并更新源節(jié)點的目的IP-MAC映射表,完成地址解析協(xié)議(Address Resolution Protocol,ARP)。在完成ARP后,源節(jié)點就可以通過傳輸控制協(xié)議(Transmission Control Protocol,TCP)或用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議(User Datagram Protocol,UDP)將數(shù)據(jù)發(fā)送給目的節(jié)點。在整個通信過程中還需要通過互聯(lián)網(wǎng)控制報文協(xié)議(Internet Control Message Protocol,ICMP),在網(wǎng)關、路由器之間傳遞控制消息[13]。此外,還需要在網(wǎng)關實現(xiàn)網(wǎng)頁訪問,對網(wǎng)關的參數(shù)進行配置。因此異構網(wǎng)關至少要實現(xiàn)IP、ARP、ICMP、TCP、UDP、HTTP等協(xié)議。為保證網(wǎng)絡通信的可靠性,有以下保障機制:以太網(wǎng)發(fā)包間隔控制,減少沖突概率;包調(diào)度機制,檢測丟包并重發(fā)丟失包;ARP定時更新。以太網(wǎng)客戶端和異構網(wǎng)關通常要求保持持久連接,采用心跳包定時器,在鏈路空閑時段定時發(fā)送空包以進行連接�；�(Keep Alive)[14],同時評估鏈路是否已經(jīng)中斷,如中斷則啟動重連機制。

【參考文獻】：
期刊論文
[1]基于Z-Stack協(xié)議棧的ZigBee應用系統(tǒng)設計[J]. 韓新風,高智中.  長春師范大學學報. 2018(08)
[2]基于STM32與UC/OS-Ⅱ的信號轉(zhuǎn)換器設計[J]. 李長錄,劉高展.  自動化技術與應用. 2018(02)
[3]用于水冷監(jiān)控裝置的多串口以太網(wǎng)網(wǎng)關的設計與實現(xiàn)[J]. 劉永成,張銳,樊大帥,雍進玲,王艷雙.  自動化技術與應用. 2017(09)
[4]一種視頻監(jiān)控系統(tǒng)中心跳機制的實現(xiàn)方法[J]. 傅曉茜,何加銘.  移動通信. 2015(06)
[5]一種低成本高速以太網(wǎng)-RS485網(wǎng)關設計[J]. 賀春艷,庹先國,劉勇,李懷良.  自動化與儀表. 2014(08)
[6]嵌入式LonWorks網(wǎng)絡智能網(wǎng)關設計[J]. 曾夢秋,吳丹,陸鋒,陳瀟,凌路,葉永強.  電子設計工程. 2014(09)
[7]基于VxWorks的自治-遙控水下機器人半雙工通信設計和實現(xiàn)[J]. 白樺,史進,朱大奇.  船海工程. 2013(03)
[8]智能電網(wǎng)用戶端 講座 第一講 智能電網(wǎng)與用戶端的國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀和特點[J]. 尹天文.  低壓電器. 2012(05)
[9]嵌入式Web服務器的分析與實現(xiàn)[J]. 陳真.  九江學院學報(自然科學版). 2010(04)
[10]無線傳感器網(wǎng)絡LEACH協(xié)議的改進[J]. 劉玉華,趙永鋒,許凱華,高景菊.  計算機工程與應用. 2010(17)

碩士論文
[1]IP測控網(wǎng)流量監(jiān)控與分析系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)[D]. 謝文杰.電子科技大學 2018
[2]嵌入式Modbus/TCP網(wǎng)關的設計與實現(xiàn)[D]. 徐鳳亮.蘇州大學 2007



本文編號：3485763