【文章內容簡介】 ceNet 協(xié)議棧 DeviceNet作為基于控制網(wǎng)絡技術的工業(yè)標準開放網(wǎng)絡，為簡單的底層工業(yè)裝置與高層控制設備如工控機、PLC之間架起連接的橋梁。 ControlNet 協(xié)議棧 ControlNet 具有高吞吐量、資源共享、組態(tài)和編程簡單、傳輸介質為同軸電纜和光纖、支持冗余介質、體系結構靈活和安裝費用低等特點。ControlNet 主要用于PLC與計算機之間的通訊，也可在邏輯控制或過程控制系統(tǒng)中用于連接串行、并行的I/O設備、人機界面等裝置。 CCLINK 協(xié)議棧 CCLink具有如下突出優(yōu)點：（1）高速度大容量的數(shù)據(jù)傳送；（2）拓撲結構有多點接入、T型分支、星型結構；（3）CCLink使分布控制成為現(xiàn)實；（4）自動刷新功能、預約站功能。工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)議棧第5章 網(wǎng)絡控制系統(tǒng)調度方法 網(wǎng)絡控制系統(tǒng)研究內容: （1）對網(wǎng)絡的控制：對網(wǎng)絡節(jié)點、網(wǎng)絡數(shù)據(jù)流量等的調度與控制，是對網(wǎng)絡自身的控制, 其目的是為了提高網(wǎng)絡的服務質量（2）通過網(wǎng)絡進行控制：指控制系統(tǒng)的各節(jié)點（傳感器、控制器、執(zhí)行器等）之間通過網(wǎng)絡進行連接并傳輸數(shù)據(jù)，針對網(wǎng)絡的不確定特性，通過設計先進的控制算法來提高整個網(wǎng)絡控制系統(tǒng)的質量。網(wǎng)絡控制系統(tǒng)的調度 網(wǎng)絡調度問題： 指網(wǎng)絡中的節(jié)點在共享的網(wǎng)絡資源中發(fā)送數(shù)據(jù)，并且發(fā)生碰撞時，規(guī)定數(shù)據(jù)包以怎樣的優(yōu)先級（順序）和何時發(fā)送數(shù)據(jù)包的問題。研究層面：（1）設計介質層網(wǎng)絡的通信協(xié)議，稱為協(xié)議層調度；（2）設計應用層的節(jié)點優(yōu)化調度算法，稱為應用層調度。協(xié)議層調度： 指數(shù)據(jù)鏈路層通過一個鏈路活動調度器控制現(xiàn)場裝置對總線的訪問，通常是網(wǎng)絡接口設備按照特定的協(xié)議規(guī)范來決定那些并發(fā)數(shù)據(jù)包的發(fā)送順序。特點：通過特定的網(wǎng)絡協(xié)議來實現(xiàn)某些調度算法的，因此調度缺乏靈活性，只能適應少數(shù)的算法 網(wǎng)絡協(xié)議分類 根據(jù)控制網(wǎng)絡的時間延遲特性,網(wǎng)絡可分為三類: 隨機網(wǎng)絡、應用層調度：目前應用層的網(wǎng)絡調度方法主要有4種：（1）借用CPU調度方法（2）設計網(wǎng)絡調度協(xié)議（3）調度與控制協(xié)同設計（4）反饋控制實時調度 NCS調度中的幾個基本概念（1）到達時間（ai）：數(shù)據(jù)包形成，開始加入發(fā)送隊列，準備發(fā)送。此為一個發(fā)送周期的開始。2）開始發(fā)送時刻（si）：數(shù)據(jù)包開始發(fā)送的時刻。（3）阻塞時間（bi）：數(shù)據(jù)包達到后，等待直至開發(fā)發(fā)送所需要的時間，即bi=siai。（4）傳輸時間（ci）：數(shù)據(jù)包由源地址經網(wǎng)絡傳送到目的地址所需要的時間，一般由數(shù)據(jù)包的大小和網(wǎng)絡介質的速率決定。（5）完成時間（fi）：一次傳輸結束的時間。（6）傳輸時延（τi）：數(shù)據(jù)包到達隊列至數(shù)據(jù)包完成數(shù)據(jù)包傳輸完成之間的時間.（7）時限（di）：為保證NCS的性能，傳輸必須在某個時間之前完成，該時間就稱為時限。（9）可調度性：指網(wǎng)絡控制系統(tǒng)的所有數(shù)據(jù)傳輸都能在任務時限內完成。 一、協(xié)議層調度方法：Ethernet使用載波偵聽多路訪問/沖突檢測（CSMA/CD）網(wǎng)絡協(xié)議，為隨機網(wǎng)絡的代表。令牌網(wǎng)是有界網(wǎng)絡的代表,、MAP()、Profibus都屬于令牌總線。CAN通信協(xié)議采用多主競爭機制（CSMA/AMP）網(wǎng)絡協(xié)議，是常值網(wǎng)絡的代表 二、TOD網(wǎng)絡動態(tài)調度協(xié)議 MEFTOD協(xié)議內容：（1）NCS中每個節(jié)點都有一個優(yōu)先級，該優(yōu)先級與誤差范數(shù)成正比，該誤差指最近發(fā)送的數(shù)據(jù)值與實際測量數(shù)據(jù)值的差；（2）誤差最大的節(jié)點擁有發(fā)送數(shù)據(jù)的最大優(yōu)先級；（3）如果兩個或更多的節(jié)點信息具有相同的優(yōu)先權，則按事先約定的規(guī)則來解決這種碰撞。最大誤差優(yōu)先嘗試一次丟調度算法 最大允許傳輸時間間隔MATI 傳輸時間間隔指NCS訪問網(wǎng)絡的時間間隔?？梢宰C明，在MEFTOD或靜態(tài)調度下，某個NCS系統(tǒng)，當MATI小于某個與NCS性能相關的數(shù)值時，NCS 系統(tǒng)是全局指數(shù)穩(wěn)定的。三、反饋控制實時調度： 實時系統(tǒng)及其任務調度 實時系統(tǒng)概述 實時系統(tǒng)：在確定的時間內執(zhí)行計算或處理事務并對外部的異步事件做出響應的計算機系統(tǒng)。實時系統(tǒng)從輸入時刻到輸出時刻之間的時滯必須小到可接受時限內。 分類標準系統(tǒng)對時間要求的嚴格程度。（1）硬實時系統(tǒng)：如果一個系統(tǒng)未能在指定時間內就某一事件做出響應而失敗，則該失敗被認為是一種全面的系統(tǒng)失敗。一般用于航天系統(tǒng)或核反應堆系統(tǒng)，系統(tǒng)較復雜。（2）軟實時系統(tǒng)：系統(tǒng)對某些任務的響應時間允許一定程度上的超時限，而不會導致系統(tǒng)的失敗。大多數(shù)系統(tǒng)都屬于軟實時系統(tǒng)，網(wǎng)絡控制系統(tǒng)通常是軟實時系統(tǒng)。實時系統(tǒng)組成： 在實時系統(tǒng)中，一個應用通常由一組任務構成，每個任務完成應用中的一部分功能，組合后為用戶提供特定的服務。例如在一個計算機控制的飛行器飛行控制應用包括：? 數(shù)據(jù)采集任務? 自動導航任務? 控制任務 實時系統(tǒng)特點： ? 時間約束性：? 可預測性：? 可靠性：? 與外部環(huán)境的交互作用性：實時調度：實時調度算法特征：（1）硬實時與軟實時（2）搶優(yōu)與非搶優(yōu)（3）動態(tài)與靜態(tài)（4）集中與分布 網(wǎng)絡調度與實時調度比較 相同點：都有共享資源的限制。? 實時系統(tǒng)：多個任務不能同時使用CPU的計算資源? 網(wǎng)絡系統(tǒng)：多數(shù)據(jù)共用一條網(wǎng)絡傳輸介質不同點：?實時系統(tǒng)：調度是可以搶優(yōu)的? 網(wǎng)絡系統(tǒng)：調度是可以非搶優(yōu)的 靜態(tài)RM調度算法 實時系統(tǒng)的RM調度算法 RM算法介紹：RM調度算法，中文稱為“比率單調調度算法”，是實時系統(tǒng)中單處理器的基于優(yōu)先級的靜態(tài)調度算法 RM算法描述： （1）根據(jù)任務的周期hi 分配優(yōu)先權：任務的周期越短，其優(yōu)先權越高；（2）任務的優(yōu)先權在任務執(zhí)行之前已經確定，不會隨時間改變，因此是一種靜態(tài)的調度算法；（3）實時系統(tǒng)中的RM算法是搶優(yōu)的，即當前執(zhí)行的任務會被新到達的優(yōu)先級更高的任務打斷。（4）RM算法在所有的固定優(yōu)先級分配算法中是最優(yōu)的；（5）RM算法是穩(wěn)定的：確保優(yōu)先級高的任務先執(zhí)行。RM可調度定理： 一組n個相互獨立、可搶優(yōu)的實時周期任務，用RM算法的可調度條件為任務的總占有率U滿足如下不等式： 其中ci 為任務所需的執(zhí)行時間，hi 為任務的周期。 ：兩個并發(fā)的周期實時任務，執(zhí)行時間為c1=c2=3ms，任務周期為h1=4ms，h2=6ms，任務時限d1=h1，d2=h2。計算RM算法的可調度性。解：任務的占有率為： 由RM算法的可調度條件可知用RM算法不可調度。說明：（1）根據(jù)RM算法，由于h1h2，則任務1的優(yōu)先級高于任務2的優(yōu)先級，因此兩個任務同時到達時，任務1先處理；（2）經過3ms任務1處理完畢，進行任務2的處理；（3）任務2處理1ms后，任務1的下一個周期來到，于是打斷任務2的執(zhí)行，進行任務1的處理；（4）如此反復，結果為任務1所有的任務周期都沒有超過時限要求，但任務2所有的周期任務都超過了時限的要求。 RM算法缺點：（1）對非周期任務的調度效率低；（2）不能有效的對非調和的周期性操作進行調度；（3）不能靈活地處理操作調用時資源需求的變化。 網(wǎng)絡控制系統(tǒng)的RM調度算法 算法描述：（1）指非搶優(yōu)的RM調度算法；（2）與實時系統(tǒng)的搶優(yōu)式調度算法相比，唯一的區(qū)別就是網(wǎng)絡RM調度算法中，任務的執(zhí)行是非搶優(yōu)的，即當前執(zhí)行的任務不會被新到達的優(yōu)先級更高的任務打斷，直到該任務執(zhí)行完，才能執(zhí)行