工業(yè)以太網性能測試與組網優(yōu)化.pdf

1、近年來，工業(yè)以太網技術有了長足的進步，在管理層、控制層和現場層之間實現縱向的一網到底成為一種趨勢。對于現場級的工業(yè)應用來說，數據傳輸的響應時間和延遲必須有確定的上限，但是以太網采用帶沖突檢測的載波偵聽多路訪問(CSMA/CD)介質訪問機制，具有本質上的不確定性。目前針對工業(yè)以太網實時性能的研究采用理論推導結合仿真分析的方法或是使用普通以太網設備做性能測試，不能完全反映工業(yè)現場的真實情況。
　　 針對目前工業(yè)以太網實時性能研究的不

2、足之處，本文設計工業(yè)以太網測試平臺的技術方案，使用西門子工業(yè)控制設備搭建PROFINET工業(yè)以太網測試平臺，完成系統(tǒng)集成和安裝調試工作，并分析了延遲、IO Cycle等實時性能指標的測試方法。
　　 本文分析了PROFIENT協(xié)議使用優(yōu)化的實時通道和VLAN優(yōu)先級標識的實時機制，在只有實時數據和實時數據混雜非實時數據傳輸兩種情況下建立延遲時間的數學模型。進而設計了延遲和IO Cycle的測試方案，分別使用線形和樹形兩種拓撲結構，

3、測試網絡拓撲和非實時數據包的長度對延遲的影響，并對測試結果進行分析和比較。然后結合實際測試結果和理論計算探討如何合理設置IO Cycle。
　　 根據實際的測試結果我們提出了工業(yè)以太網的組網原則，針對兩級樹形拓撲工業(yè)以太網，通過權重參數的設置同時考慮主干網總流量最小和子網負荷差異最小兩個優(yōu)化目標，建立最優(yōu)子網劃分問題的數學模型。進而改進了遺傳算法的適應度函數和選擇算子，應用遺傳模擬退火算法求解最優(yōu)的子網劃分。仿真結果表明，優(yōu)化后