工业以太网交换机环网冗余技术及其实现-控制科学与工程专业论文.docxVIP

上海交通大学硕士学位论文摘要 上海交通大学硕士学位论文 摘要 万方数据 万方数据 工业以太网交换机环网冗余技术及其实现 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 I 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 II 上海交通大学硕士学位论文AB 上海交通大学硕士学位论文 ABSTRACT ON RING NETWORK REDUNDANCY TECHNOLOGY AND ITS APPLICATION TO INDUSTRIAL ETHERNET SWITCH ABSTRACT Industrial Ethernet with its characreristics of low cost, high transmission rate, and good openness, has been more and more widely used in the field of industrial control. The topology of the network of industrial Ethernet is traditionally based on spanning tree protocol constructs to deal the network structure changes. The reason of the brittle failure of the spanning tree protocol leads to reconstruct/network structure recovery slowly. Therefore, it often difficult to adapt to high reliability requirements of industrial application, such as the nuclear power, power grids, transportation and so on.This paper designed two new ring network redundancy technology, multi-manager ring network redundancy technology and interconnection ring network redundancy technology, based on the analysis of the redundancy protocol (media redundancy protocol), which can make the rapid detection and recovery of network failure. The software implemention and functional test of this two redundancy technology based on industrial Ethernet switches were completed. In this paper, the main research content includes: Designed the multi-man