徐强[1]2003年在《HSE现场总线通信栈关键技术的研究与开发》文中认为以太网技术在工业控制中的应用成为当前控制领域的研究热点，本文选择了现场总线基金会提出的高速以太网(High Speed Ethemet，HSE)作为研究对象，着重对HSE通信栈的关键技术进行了研究。并结合HSE通信栈软件项目的开展，对通信栈软件的设计技术和测试技术进行了阐述。随着交换技术、虚拟局域网、全双工通信等技术的发展，以太网已经成为一种时间确定性网络技术。HSE现场总线利用以太网技术与基金会低速现场总线实现了互操作，是当前比较热门的一种工业以太网技术，它对工业以太网的标准化具有重要的参考价值和意义。第二章作为本文课题研究的背景引言，主要介绍了HSE现场总线控制系统的体系结构，提出了HSE现场总线的通信栈模型。第叁章结合HSE通信栈模型，对HSE通信栈的时钟同步、流量控制、虚拟标识管理等关键技术进行了深入的研究。通过有限状态机模型，分析了HSE通信栈连接的建立过程和关闭过程。通过延迟模型，研究分析了通信栈十分重要的实时性问题，提出用于通信栈软件设计的“一次性拷贝”技术。第四章设计的通信栈软件建构在通信栈关键技术研究的基础上，主要阐述了软件框架、单元模块、接口和集成四个方面的设计。第五章按照软件测试流程，详细地分析了HSE通信栈软件的测试过程并给出相关测试结果。要构建HSE现场总线控制系统，通信栈只是基础，后续可以开展更加深入的研究开发工作。本文最后展望了后续可开展的工作。
邹万里[2]2005年在《HSE组态软件的研究与开发》文中提出现场总线目前已成为自动化领域的热点，现场总线的节点是现场设备或现场仪表，但不是传统的单功能的现场仪表，而是具有综合功能的智能仪表。现场总线不单单是一种通信技术，也不仅仅是用数字仪表代替模拟仪表。关键是用新一代的现场总线控制系统FCS代替传统的集散控制系统 组态软件是工业自动化应用软件中较为基础的也是目前应用较广泛的一种软件，它已成为工业控制领域中的关键性产品。组态技术是工业控制领域的关键技术，是正在快速发展的技术。而基于现场总线分布式控制系统的组态技术的研究，更是急待解决的问题。目前国内外许多研究人员都在致力于组态技术的研究，以推进由DCS向FCS的转变。 本论文以基金会的高速以太网现场总线(HSE)作为研究对象。首先论述了现场总线发展和组态软件的发展状况和发展趋势，分析了基于组件技术的多层软件的设计思想和设计方法。接着深入研究了基于现场总线分布式控制系统的特点，分析了基金会高速以太网现场总线控制系统的组成、基本原理、特点及组态原理，深入分析了功能块应用进程、链接对象、功能块调度、功能块模块和对象字典等HSE系统关键技术；对基于HSE控制系统的组态软件进行了需求分析。 在深入研究和分析高速以太网现场总线系统的基础上，本论文采用了基于COM组件技术的叁层客户／服务器结构对组态软件进行了整体设计，使组态软件具有更好的可扩充性和开放程度。首先用COM技术设计和实现了组态软件的连接管理器(Connection Management)，另外为了是组态软件界面更加友好、易用，本课题采用了图形化组态技术，用面向对象技术和UML建模技术分析和设计了功能块应用进程的图形化组态，并用C++语言对图形化组态进行了实现。 目前我们用已开发的HSE系统模块组建一个简单的HSE系统，并对HSE协议的连通性、运行稳定和效果进行了测试，结果表明开发的HSE协议软件基本符合协议规范，运行效果良好。
刘天伟[3]2005年在《基于高速以太网现场总线（HSE）网络管理的研究与开发》文中研究表明在当前工业控制领域中，工业以太网成为控制网络发展的焦点与趋势，人们试图用以太网统一现场总线标准。高速以太网HSE现场总线把商用以太网引入过程控制领域，为过程控制提供了一个低成本、高速、高带宽、支持多种协议的通信网络。HSE的目的不仅是把以太网应用于过程控制，同时为企业的信息集成、建立性能优良的企业网提供了基础。 网络管理系统维护网络的正常运行同时使网络中的各种资源得到有效的利用。针对于应用在工业现场的工业以太网，网络管理应该使工业以太网满足用户对系统稳定性、实时性、安全性、准确性等各个方面的要求。因此，网络管理成为目前工业以太网的重要研究课题之一。 本文以基于高速以太网(HSE，High Speed Ethernet)现场总线的网络管理系统为研究对象，对HSE网络管理系统的TCP／IP协议管理、HSE用户层协议管理、网络冗余管理进行了深入研究。提出了一种基于集中式管理与分布式管理协同工作的网络管理体系结构。本文在对相关协议分析的基础上还给出了实现HSE网络管理系统的方法。 本文首先介绍了控制系统的最新进展情况，分析了工业以太网的特点以及发展趋势，由此提出了网络管理在工业以太网中的重要性。接着，本文以HSE现场总线协议为基础，结合网络管理的作用、功能与规范，提出了一种基于集中式十分布式的网络管理体系结构。HSE现场总线协议的网络管理系统除了具有独特的体系结构，模块化的管理模式也是其一大特点。本文提出了HSE现场总线中的各个网络管理模块的模块化设计和实现方案，包括SNMP网络管理模块的设计与实现、HSE用户层协议网络管理模块的设计与实现、HSE网络冗余管理模块的设计与实现。最后，本文对项目的工作进行了总结，并对后期工作进行了展望。
孟昱[4]2003年在《基金会现场总线基于高速以太网通信的研究与实现》文中研究指明现场总线是应用在工业生产现场，用于实现在智能测量仪表、控制单元、执行机构和其他现场设备之间进行数字信息交换的通信网络。现场总线的出现使基于传统的现场仪表所构成的工业控制系统的体系结构发生了根本的变革。近年来，以太网及TCP／IP通信技术在IT行业获得了很大的成功，成为IT行业应用中首选的网络通信技术。目前，以太网及TCP／IP技术逐步在现场总线的底层通信中得到应用，并发展成为一种技术潮流。基于高速以太网的基金会现场总线(FF HSE)是目前唯一采用以太网技术进行通信的现场总线技术。在以太网技术的应用大大提高现场总线的通信速率和可靠性的同时，如何利用FF HSE通信会话层Session实现工厂自动化技术与以太网技术结合成为目前面临的关键技术问题。本文在分析FF HSE总线协议通信会话层Session的基础上，针对FF现场总线基于以太网的数据传输，以及Session为总线的用户提供通信服务进行了研究与开发，并实现了总线设备的互操作性处理，从而实现了以太网技术和现场控制技术的融合。本文首先对现场总线技术的概念、应用及目前的发展趋势做了介绍，讨论了基于FF的现场总线控制系统的体系结构。然后对本文要实现的重点通信会话层Session进行了系统的分析，并根据分析对其具体实现和FF HSE利用Session进行通信的实现以及系统测试作了详尽的阐述。最后是对高速以太网在总线技术中应用的展望。
何晖晖[5]2007年在《基于EPA的智能电量变送器的研究》文中认为近年来，由于国际现场总线技术标准化工作没有达到人们理想中的结果，以太网及TCP／IP技术逐步在自动化行业中得到应用，并发展为一种在技术上与商用以太网兼容，并且在材质选用、产品强度和适用性方面能满足工业现场需要的工业以太网。工业通信网络是当今工业自动化技术发展最快的领域之一。以开放网络技术作为智能设备数字通信连接的纽带，将多个分散的智能电量变送器、执行机构、智能控制设备、工作站等具有通信能力的设备通过采用标准的通信协议，构成一个系统来实现集现场控制、监控管理、优化决策为一体的企业综合信息化。本文对国内外现场总线技术及工业以太网技术的发展动态进行了综述，分析了工业网络通讯的特点和可行性。围绕具有EPA(Ethernet for plant automation)网络通讯功能的实时变送器的关键技术开展研究：(1)现场仪表嵌入EPA通讯技术的研究。(2)EPA智能电量变送器通讯确定性研究及测试。本论文提出了完整的EPA智能电量变送器的总体设计方案、信号处理方案、EPA嵌入式通讯卡方案、基于FFT算法实现高精度的方案。按照上述设计方案完成了样机理论试制。EPA智能电量变送器课题的研究取得了EPA嵌入式集成技术、EPA仪表测试技术、总线供电技术、高精度检测、软件补偿算法等多方面具有创新性，具有国内先进水平。为加快建立和完善EPA网络通讯技术，实现工业自动化仪表的智能化、网络化和高性能提供了一种先进、可行的技术解决方案。
冯晋中[6]2003年在《高速以太网（HSE）现场总线的网络管理设计》文中指出高速以太网HSE现场总线把商用以太网引入过程控制领域，为过程控制提供了一个低成本，高速、宽带的网络。HSE的目的不仅是把以太网应用于过程控制，同时为企业的信息集成、建立性能优良的企业网提供了基础。HSE是由现场总线基金会组织(Fieldbus Fundation)制定的，它的底层引用了IEEE 802． 3u和ISO／IEC 8802-3的部分规范。HSE在现场提供了高带宽，这使得现场网络快速传送大量文件和高速输入／输出成为可能。HSE技术和H1技术的融和，也极大的提高了H1网络的性能。总之，HSE高速、高带宽、时钟同步、支持多种协议等技术，使得它对很多应用来说都是一个理想的解决方案。本篇论文从网络管理的角度出发，清楚详细的分析了整个HSE通信栈的结构以及各个模块的相互关系。深入讨论了HSE通信栈的工作机理和工作过程。设计实现了HSE通信栈中网络管理代理(NMA)模块详细分析和设计了网络管理代理NMA和本地通信栈其它模块的接口，完成HSE本地通信栈的管理；以协议为蓝本，设计并实现了HSE网络上网络管理者和网络管理代理的通信过程，使得两者可以高效的进行信息交互；在论文的最后，对HSE的缺点进行了分析，并基于HSE的发展，探讨了未来工业以太网和现场总线的发展趋势。
汤健彬[7]2000年在《基于FF现场总线的FCS系统研究》文中进行了进一步梳理现场总线控制系统（FCS）是近年来控制系统发展方向。传统的DCS系统经过几十年的发展，现在已经到达了一个相当完善的程度，但是它存在着几个弱点，其一是控制现场的仪表与DCS的控制站之间仍然采用模拟信号传送传感器的测量值，容易受到干扰；其二是各种DCS系统基本上都是封闭的体系，每一个生产厂家都有自己的的一套体系结构，尽管这些系统都很类似，但是它们之间无法互换部件。控制软件也是不可通用的。其叁是它的所有控制功能都集中于控制站，未实现彻底的分散化。 基于基金会现场总线协议FF的现场总线控制系统则能够较好地解决上述问题。 基金会现场总线分低速（FF-H1）和高速（FF-HSE）两部分，并且均被现场总线国际标准IEC61158所采用。由于FF协议的把通信和控制两大部分功能结合在一起，因此协议本身的体系结构复杂。从实现方面来说，虽然FF协议本身是公开的，但是它并不涉及协议的实现，因此有许多有关实现的工作要做。 本文的工作主要包括以下几个方面： 一、对各种现场总线进行研究（第1章），比较它们的特点和性能， 同时分析了FF协议的体系结构。 二、开发FF协议H1标准的通信栈（第2、3章），包括开发符合 FF的H1物理层协议标准的板卡；开发符合FF的H1基本设 备规范的数据链路层；开发符合FF的H1链路主设备规范的 数据链路层；开发符合FF的H1协议的应用层，以及与之相 关的网络管理和系统管理程序。在实现中硬件上采用符合H1 协议的低功耗、本安等技术；软件实现上采用RTOS、特殊的 内存分配管理技术。作为与上位机的接口，实现了驱动程序和 opc接口。 叁、开发FF协议H1标准的用户层协议（第4、5章），并实现了 功能块并应用到仪表开发中。作为应用实例，开发成功符合 FF协议的智能温度变送器，以及FF的PC接口卡，并与包含 PID、AO功能块的执行器组成小型试验温控系统，以验证FCS 系统的可行性。n 浙江大学博士学位论文 四、研究FF。HSB协议（第六章），开发出其中下层的以太网实体 中的部分协议，如UDP、IP、ARP、AnAl，等．并对提高采用 HSE的系统的性能提出一些方祛。 五、对以＊和HSB设备为手段淘没各种大小规板的FCS系统的 可行性做一分拆第七章），提出与DCS混会的FCS系统的方 案，以解决过汲阶段的系统的结构问＠。
姜华[8]2003年在《FF高速以太网现场总线的协议软件实现与应用研究》文中研究表明随着计算机技术、微电子技术以及通信技术的发展，工业领域中的信号传输从模拟信号传输转换到了数字信号传输，这使得现场设备之间传输信息的能力大大增强。也因此诞生了一门新的技术--现场总线技术。现场总线是应用在工业生产现场，用于实现在智能测量仪表、控制单元、执行机构和其他现场设备之间进行数字信息交换的通信网络。但工业控制领域需要一种高速廉价的网络。在过去几年里，以太网标准有了许多进步，特别是确定性、速度和信息优先级等方面。交换技术的快速发展大大消除了以太网应用于控制领域的障碍。目前许多组织和公司致力于将以太网与现场总线实现无缝连接，发展的趋势是以太网越来越向底层延伸。基金会现场总线(Founndation Fieldbus)在众多的现场总线中脱颖而出，成为技术上最先进的现场总线，FF总线的实现将促进我国自动化系统的数字化和智能化。基金会HSE现场总线是IEC61158通过的8种国际现场总线技术标准之一，HSE协议基于以太网和TCP／IP协议，从而HSE现场总线比基金会原先的H1总线的速度快得多。本论文主要研究丌发HSE协议，包括HSE协议栈中的SMPM模块的软件开发、SNTP模块的软件开发；并对基于HSE协议构建高速、实时的控制网进行了研究。本论文的主要工作包括如下几个方面的内容：1、 介绍了HSE协议体系结构，并主要分析了SMPM的运行原理，并用C语言实现了SMPM层协议。论文中给出了SMPM的编程框架以及一些关键算法的实现，经测试取得理想的结果。2、 研究分析了HSE协议中SNTP协议的原理，分析了SNTP协议的数据结构、算法实现，我们给出了编程框架，并用C语言实现了SNTP客户端软件，经测试取得理想的结果。3、 在介绍了传统HSE控制网络体系结构的基础上，根据以太网交换机的原理，我们设计了基于交换机的交换式HSE控制网络，并分析了交换机的延迟特性，根据实时性要求，给出了处理方案。在一些控制系统中，要求应用无 浙江大学硕士学位论文 ＊ 线通信技术，我们以 HSE协议为基础并结合 IEEE802．口卜协议标准，设计 了一种现场级无线通信协议栈，该协议能满足实时通信的要求。
华燕娜[9]2003年在《HSE现场总线系统中功能块应用进程的研究与开发》文中研究表明现场总线是连接现场智能设备和自动化控制设备的双向串行、数字式、多节点通信网络，它也被称为现场底层设备控制网络(INFRANET)。其最大的特点有两个，一是实现了现场仪表的数字通信和智能处理，二是它的全开放性。这些特点都促进了工业控制系统的发展。各种现场总线标准主要有：基金会现场总线FF(Foundation Fieldbus)、控制局域网络CAN(Controller Area Network)、局部操作网络LonWorks(Local Operating Network)、过程现场总线PROFIBUS(Process Field Bus)和HART协议(Highway Addressable Remote Transducer)等。 本论文主要是从系统协议的角度论述了FF(Foundation Fieldbus)HSE现场总线系统中功能块应用进程(FBAP)子课题的实现。其中的功能块是实现分散式控制、互可操作的核心技术和关键，也是FF区别于其他现场总线、真正实现全分散控制的关键。本文对该部分协议进行了深入剖析，分析了关键点、难点、提出了解决方案，并对FBAP的编程开发作了详尽的阐述。 论文第一章介绍了基金会现场总线的产生、发展，整个现场总线领域的现状、当前流行的几种现场总线以及开发HSE现场总线的意义。第二章在介绍了FF HSE系统的体系结构之后，对其中的功能块应用进程部分作了详细分析。第叁章分析了功能块应用的复杂性和难点所在。第四章介绍了一种有效的复杂系统分析模型——功能块的着色Petri网(CPN)模型，为后面的功能块实现中的参数状态传播和模式切换部分做下技术准备。第五章具体阐述了FBAP的编程开发。第六章总结了开发成果并展望了现场总线在未来的发展趋势。
方博[10]2003年在《HSE现场总线系统管理通信机制的研究与开发》文中研究指明随着计算机技术、微电子技术以及通信技术的发展，在工业领域中的信号传输从模拟信号传输转换到了数字信号传输，因此诞生了一门新的技术--现场总线技术。现场总线技术最大的特点有两个，一是实现了现场仪表的数字通信和智能处理，二是它的全开放性。它的出现使基于传统的现场仪表构成的工业控制系统的体系结构发生了根本性变革。从它诞生的那一天起，现场总线就以其无可比拟的优势迅速占领工业控制系统，成为工业控制系统的主流。本论文主要是从通信协议的角度完成了Foundation Fieldbus(FF)高速以太网现场总线协议系统管理的开发。完成系统管理五大模块的开发，着重解决了五大模块之间的通信交互，并对在协议开发过程中遇到的技术难点作了详尽的分析。抓住五大模块通信交互的特点，建立完善的通信机制，实现可靠、快速、安全的通信交互。在此基础上，对系统管理中的通信交互进行了协议测试，符合现场总线系统管理协议要求。本论文完成了基于高速以太网现场总线系统管理的开发，该系统管理实现了协议所要求的各项功能。为将来现场总线应用到实际工业控制系统中作出了重要贡献。同时，本论文对现场总线将来的发展趋势也做了简要分析。
参考文献：
[1]. HSE现场总线通信栈关键技术的研究与开发[D]. 徐强. 浙江大学. 2003
[2]. HSE组态软件的研究与开发[D]. 邹万里. 浙江大学. 2005
[3]. 基于高速以太网现场总线（HSE）网络管理的研究与开发[D]. 刘天伟. 浙江大学. 2005
[4]. 基金会现场总线基于高速以太网通信的研究与实现[D]. 孟昱. 浙江大学. 2003
[5]. 基于EPA的智能电量变送器的研究[D]. 何晖晖. 南昌大学. 2007
[6]. 高速以太网（HSE）现场总线的网络管理设计[D]. 冯晋中. 浙江大学. 2003
[7]. 基于FF现场总线的FCS系统研究[D]. 汤健彬. 浙江大学. 2000
[8]. FF高速以太网现场总线的协议软件实现与应用研究[D]. 姜华. 浙江大学. 2003
[9]. HSE现场总线系统中功能块应用进程的研究与开发[D]. 华燕娜. 浙江大学. 2003
[10]. HSE现场总线系统管理通信机制的研究与开发[D]. 方博. 浙江大学. 2003
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