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EPA(Ethernet for plant automation)是现场设备层的实时以太网解决方案,它通过对数据链路层进行扩展,增加了一个通信调度管理实体来对数据包发送进行调度,避免碰撞从而增强实时性。但由于EPA采用时分复用(TDMA)方式,该方法立足于节点间带宽分配的公平性,用于工业控制现场的主要问题是当网络负载率较高,节点任务间的交互复杂且频繁,难于保证每条信息的访问时间和传输延迟,因此采用性能更好的实时调度算法对于提高EPA网络的实时性能具有重要意义。
本文首先阐述了工业以太网实时性研究现状,分析了EPA交换式以太网实时调度存在的问题,在此基础上提出了将传统的CPU任务调度算法用于网络调度中,以提高EPA网络的性能。本文主要开展以下几方面研究工作:
1)通过对EPA通信标准的网络拓扑结构、报文格式、通信模型等的分析,得出EPA网络控制系统的端到端时延特性是影响EPA工业以太网的实时性主要因素。
2)对三种典型实时调度算法的任务调度模型及其可调度性进行了对比分析研究,确定RM实时调度算法适合于EPA网络的实时调度。
3)根据RM调度算法建立了周期性信息实时调度表,并确定了调度表的数据结构,设计出实时调度算法的实现方案。
4)对新的实时调度算法进行仿真测试,仿真结果表明采用RM调度算法的EPA网络控制系统的实时性能得到提高。