動(dòng)車組信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)-列車通信網(wǎng)絡(luò)概述

動(dòng)車組類型及分類方法目錄CONTENTS01列車通信網(wǎng)絡(luò)概述02CRH1型動(dòng)車組網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)04CRH5型動(dòng)車組網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)03動(dòng)車組網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)列車通信網(wǎng)絡(luò)概述ARCNET轉(zhuǎn)向以太網(wǎng)，而且ARCNET傳輸時(shí)間的確定性、數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃院徒M網(wǎng)的靈活性，使其在工業(yè)實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)中找到了新的應(yīng)用途徑——嵌入式控制系統(tǒng)的應(yīng)用。近年來它被廣泛應(yīng)用于各種自動(dòng)化領(lǐng)域，也大量應(yīng)用在高速列車的控制系統(tǒng)中。

ARCNET是

一種基于令牌傳遞

【-】(token

passing)

協(xié)議(IEEE

802.4)

的現(xiàn)場(chǎng)總線。IEEE

.4標(biāo)準(zhǔn)是令牌總線介質(zhì)訪問方法和協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)。它規(guī)定了令牌總線介質(zhì)訪問控制(MAC)子層、物理層的服務(wù)規(guī)范、幀結(jié)構(gòu)形式、控制方式的功能及其形式描述。1999

年成為美國國家標(biāo)準(zhǔn)ANSI/ATA-878.1。列車通信網(wǎng)絡(luò)概述1.令牌總線網(wǎng)的工作原理

令牌總線的物理連接一般采用總線拓?fù)洌?/p>

通過使用一個(gè)稱為令牌的特殊比特組合作為控制介質(zhì)訪向權(quán)力的唯一標(biāo)志。

令牌總線采用半雙工的通信方式，只有獲得令牌的節(jié)點(diǎn)才能發(fā)送信息，其他節(jié)點(diǎn)只能接收信息，或者被動(dòng)地發(fā)送信息(在擁有令牌節(jié)點(diǎn)的要求下，發(fā)送信息。列車通信網(wǎng)絡(luò)概述令牌總線網(wǎng)中，令牌在網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)之間是順著一個(gè)邏輯環(huán)路來傳遞的。為了構(gòu)成這個(gè)邏輯環(huán)路，每個(gè)節(jié)點(diǎn)都動(dòng)態(tài)地維護(hù)著一個(gè)連接表，該表記錄著本節(jié)點(diǎn)在環(huán)路中的前繼、后繼和本節(jié)點(diǎn)的地址，每個(gè)節(jié)點(diǎn)根據(jù)后繼地址確定下一占有令牌的節(jié)點(diǎn)。如圖4.3所示。(除總線拓?fù)渫猓瑯錉钔負(fù)?、星狀拓?fù)涞绕渌負(fù)湟部山M成邏輯環(huán)路)列車通信網(wǎng)絡(luò)概述圖4.3中的邏輯環(huán)為1→3→5→7→8→6→4→2。也就是說，網(wǎng)絡(luò)中令牌的傳送是按虛線邏輯環(huán)進(jìn)行的，而數(shù)據(jù)幀的傳送仍在兩站點(diǎn)間直接運(yùn)行，故這種結(jié)構(gòu)又叫做邏輯環(huán)網(wǎng)。一個(gè)站點(diǎn)要發(fā)送數(shù)據(jù)必須持有令牌，持有令牌的站發(fā)完數(shù)據(jù)幀或發(fā)送的數(shù)據(jù)幀到達(dá)規(guī)定的個(gè)數(shù)，必須將發(fā)送控制權(quán)傳送到邏輯環(huán)的下游站。這樣，網(wǎng)上各站都有平等的發(fā)送數(shù)據(jù)幀的機(jī)會(huì)。而且，網(wǎng)上只允許有一個(gè)令牌，避免了發(fā)送時(shí)的競(jìng)爭(zhēng)現(xiàn)象。列車通信網(wǎng)絡(luò)概述2.令牌總線的特點(diǎn)由令牌總線的工作原理，我們可以得知令牌總線具有如下特點(diǎn)：（1）同一時(shí)間，總線上只有一個(gè)數(shù)據(jù)幀在傳輸，也即只有一個(gè)節(jié)點(diǎn)在傳輸數(shù)據(jù)；（2）總線上所有節(jié)點(diǎn)共享網(wǎng)絡(luò)帶寬；（3）有最小的傳輸延遲時(shí)間。邏輯環(huán)網(wǎng)與物理環(huán)網(wǎng)（IEEE802.5標(biāo)準(zhǔn)）相對(duì)比，由于物理環(huán)網(wǎng)傳送數(shù)據(jù)必須按環(huán)路進(jìn)行，而邏輯環(huán)網(wǎng)傳送數(shù)據(jù)有直接通路，所以邏輯環(huán)網(wǎng)延遲時(shí)間最短。（4）數(shù)據(jù)從一個(gè)節(jié)點(diǎn)傳到另一個(gè)節(jié)點(diǎn)的時(shí)間是可計(jì)算的，可用于實(shí)時(shí)控制。邏輯環(huán)網(wǎng)與一般爭(zhēng)用總線網(wǎng)相比，在網(wǎng)絡(luò)通信量增加的情況下，爭(zhēng)用總線網(wǎng)沖突增加，系統(tǒng)開銷隨之增大，系統(tǒng)效率迅速下降而邏輯環(huán)網(wǎng)可實(shí)現(xiàn)有優(yōu)先級(jí)的數(shù)據(jù)傳送，且訪問和響應(yīng)時(shí)間有確定值，符合實(shí)時(shí)應(yīng)用要求。因此在列車通信網(wǎng)絡(luò)中可以采用ARCNET這類令牌總線網(wǎng)絡(luò)。

列車通信網(wǎng)絡(luò)概述1.ARCNET協(xié)議

從OSI參考模型來看，ARCNET定義了ISO/OSI七層參考模型當(dāng)中的數(shù)據(jù)鏈路層和物理層，并開放底層接口，允許用戶自行開發(fā)嵌人式設(shè)備。設(shè)計(jì)者應(yīng)針對(duì)具體的應(yīng)用自行設(shè)計(jì)應(yīng)用層。在物理層，ARCNET規(guī)定可使用的傳輸介質(zhì)有同軸電纜、雙絞線、光纖，可滿足絕大多數(shù)自動(dòng)控制應(yīng)用對(duì)速度、抗干擾性和物理介質(zhì)的要求。一般來說，用同軸電纜作傳輸介質(zhì)，最大傳輸距離為300m;若用雙絞線作傳輸介質(zhì)，最大距離約為120m。

列車通信網(wǎng)絡(luò)概述ARCNET的數(shù)據(jù)傳輸速率為2.5

Mbit/s,最大傳輸距離可達(dá)6.4

km;新型的ARCNET

plus速率已從原來的2.5

Mbit/s增加到100

Mbit/s

(使用光纖時(shí))。

ARCNET支持總線型、星形以及分布式星形等拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，最多可支持255個(gè)節(jié)點(diǎn)互連，并可實(shí)現(xiàn)多主式連接。對(duì)于總線型，在不加中繼器的情況下，可帶8個(gè)節(jié)點(diǎn)。每個(gè)ARCNET物理節(jié)點(diǎn)包括一個(gè)數(shù)據(jù)鏈路層的通信控制器芯片和一個(gè)物理層的收發(fā)器芯片。每個(gè)節(jié)點(diǎn)有一個(gè)網(wǎng)絡(luò)地址(MAC地址),該地址由管理員通過8位撥碼開關(guān)來設(shè)定。MAC的地址范圍是0~255。

列車通信網(wǎng)絡(luò)概述在數(shù)據(jù)鏈路層，采用令牌傳遞(

Token

Passing

)實(shí)現(xiàn)介質(zhì)訪問。各節(jié)點(diǎn)通過傳遞令牌來協(xié)調(diào)網(wǎng)絡(luò)使用權(quán)。一個(gè)站只有獲得令牌才能訪問總線。當(dāng)一個(gè)站獲得令牌，它可以向其他站發(fā)起-次傳輸，

也可以向它的邏輯鄰站傳遞令牌。每得到令牌后只能發(fā)送一包數(shù)據(jù)。所有總線上的站是平等的，共享總線帶寬。這樣的機(jī)制避免了沖突，因此ARCNET用于實(shí)時(shí)系統(tǒng)具有明顯的優(yōu)點(diǎn):設(shè)計(jì)者可以準(zhǔn)確預(yù)測(cè)每個(gè)站發(fā)送一條消息所需

的時(shí)間。這一點(diǎn)對(duì)

于需要及時(shí)相應(yīng)控制的系統(tǒng)或機(jī)器人來說尤其重要。

ARCNET網(wǎng)具有效率高、節(jié)點(diǎn)進(jìn)退網(wǎng)操作比較簡(jiǎn)單、實(shí)時(shí)性好等特點(diǎn)，用它作為列車通信網(wǎng)中的列車總線能夠滿足列車的特殊要求。

列車通信網(wǎng)絡(luò)概述LonWorks

控制網(wǎng)絡(luò)20世紀(jì)90年代初，美國Echelon公司發(fā)明了LonWorks

(

Local

Operating

Networks

)控制網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，它是一個(gè)開放的控制網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，是目前控制領(lǐng)域中應(yīng)用最廣的通用控制總線技術(shù)之一。自20世紀(jì)80年代后期開始，Echelon

公司即著手開發(fā)LonWorks

技術(shù)平臺(tái)，為了支持它成為現(xiàn)場(chǎng)總線的通用標(biāo)準(zhǔn)，Echelon

公司公布了有關(guān)的技術(shù)資料，并由此獲得了極大發(fā)展。到目前為止，全世界安裝的LonWorks結(jié)點(diǎn)已超過400萬個(gè)，已有3

000多家公司致力于研究LonWorks控制網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品和解決方案，涉及包括建筑、家庭、工業(yè)、通信和交通等在內(nèi)的多個(gè)行業(yè)。LonWorks

技術(shù)逐步成為完全分布式的、開放的、可互操作的網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的一個(gè)通用技術(shù)平臺(tái)。

列車通信網(wǎng)絡(luò)概述LonWorks網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)核心是LonTalk協(xié)議，開放式通信協(xié)議LonTalk為設(shè)備之間交換控制狀態(tài)信息建立了一個(gè)通用的標(biāo)準(zhǔn)。在LonTalk協(xié)議的協(xié)調(diào)下，以往那些孤立的系統(tǒng)和產(chǎn)品融為一體，形成一個(gè)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)。LonTalk

協(xié)議最大的特點(diǎn)是對(duì)OSI參考模型的7層協(xié)議的支持，是直接面向?qū)ο蟮木W(wǎng)絡(luò)協(xié)議，這是以往的現(xiàn)場(chǎng)總線所不支持的。其具體實(shí)現(xiàn)是采用網(wǎng)絡(luò)變量這一形式。網(wǎng)絡(luò)變量使結(jié)點(diǎn)之間的數(shù)據(jù)傳遞只是通過各個(gè)網(wǎng)絡(luò)變量的互相連接便可完成。為了便于廣大用戶經(jīng)濟(jì)高效地使用LonTalk協(xié)議，Echelon

公司將LonTalk協(xié)議固化在了神經(jīng)元芯片(

Neuron

Chip)中。神經(jīng)元芯片是LonWorks技術(shù)的基礎(chǔ)，它不僅是總線通信處理器，同時(shí)也可作為采集和控制的通用處理器，LonWorks技術(shù)中所有關(guān)于網(wǎng)絡(luò)的操作實(shí)際上都是通過它來完成的。神經(jīng)元芯片是LonWorks技術(shù)的關(guān)鍵。由于LonTalk協(xié)議硬件芯片的支持，滿足了現(xiàn)場(chǎng)通信的實(shí)時(shí)性.接口的直觀性和簡(jiǎn)潔性的現(xiàn)場(chǎng)總線應(yīng)用要求。用戶可以采用神經(jīng)元芯片簡(jiǎn)易快速地開發(fā)出各種面向應(yīng)用的中小型LonWoks結(jié)點(diǎn)裝置。對(duì)于大型Lokx結(jié)點(diǎn)裝置，。如神經(jīng)元芯片不能勝任，亦可采用其他方法執(zhí)行LoTak協(xié)議，如CPU處理器、松制系結(jié)和教置的制造商能通過在他們產(chǎn)品中應(yīng)用神經(jīng)元芯片來夠短開發(fā)和設(shè)計(jì)的時(shí)間，實(shí)現(xiàn)低成本的開發(fā)和保證不同制造商的裝置之間高度的互操作性。

Eahelo公司設(shè)計(jì)了最初的神經(jīng)元，列車通信網(wǎng)絡(luò)概述但是神經(jīng)元派生產(chǎn)品現(xiàn)在通常都由Echelon的合作伙伴設(shè)計(jì)和制造。Cypress半導(dǎo)體公司、摩托羅拉、東芝等都是神經(jīng)元芯片的生產(chǎn)供應(yīng)商。眾多神經(jīng)元芯片供應(yīng)商制造了一個(gè)競(jìng)爭(zhēng)環(huán)境，有助于使價(jià)格下降。由于在許多產(chǎn)業(yè)中有發(fā)展可互操作產(chǎn)品的巨大機(jī)遇，1994年由

Echelon公司致力于建造可互操作產(chǎn)品的LonWorks

用戶集團(tuán)成立了LonMark

可互操作協(xié)會(huì)?？苫ゲ僮餍砸馕吨鴣碜酝粋€(gè)或不同的制造商的多個(gè)裝置能集成在單一的控制網(wǎng)中而無需定制結(jié)點(diǎn)或定制編程。LonMark協(xié)會(huì)致力于發(fā)展可互操作性標(biāo)準(zhǔn)、認(rèn)證符合標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品、發(fā)揚(yáng)可互操作系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)。按照LonMark規(guī)范設(shè)計(jì)的

LonWorks產(chǎn)品，均可非常容易地集成在一起，用戶不必為網(wǎng)絡(luò)日后的維護(hù)和擴(kuò)展費(fèi)用擔(dān)心。

。

列車通信網(wǎng)絡(luò)概述總之，LonWorks

技術(shù)為設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)可互操作的控制網(wǎng)絡(luò)提供了一套完整、開放、成品化的解決途徑。在其支持下，誕生了新一代的智能化低成本的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)控產(chǎn)品。目前采用LonWorks

技術(shù)的產(chǎn)品廣泛地應(yīng)用在工業(yè)、樓宇、家庭、能源等自動(dòng)化領(lǐng)域，LonWorks總線也成為當(dāng)前最為流行的現(xiàn)場(chǎng)總線之一。LonWorks網(wǎng)絡(luò)是局部操作網(wǎng)絡(luò)，是底層設(shè)備網(wǎng)絡(luò)，跨越傳感器級(jí)、現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備級(jí)和控制級(jí)，其網(wǎng)絡(luò)規(guī)模類似于局域網(wǎng)，但可以比局域網(wǎng)大。LonWorks網(wǎng)絡(luò)采用分布式結(jié)構(gòu)，為無主結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)上節(jié)點(diǎn)互相通信，即點(diǎn)對(duì)點(diǎn)方式或?qū)Φ韧ㄐ拧目刂频慕嵌瓤?，為自治服?wù)系統(tǒng)。這很適用于智能大廈、家庭自動(dòng)化、交通運(yùn)輸系統(tǒng)、公共事業(yè)和眾多的工業(yè)系統(tǒng)。

列車通信網(wǎng)絡(luò)概述(四)CAN控制器局域網(wǎng)絡(luò)CAN是控制器局域網(wǎng)絡(luò)(Controller

Area

Network)的簡(jiǎn)寫，是1986年由德國電氣設(shè)備商博世(Bosch)公司為解決現(xiàn)代汽車中的控制與測(cè)試儀器之間的數(shù)據(jù)交換而開發(fā)的一種數(shù)據(jù)通信總線技術(shù)。1993年11月，CAN納入國際標(biāo)準(zhǔn)體系，即國際標(biāo)準(zhǔn)ISO11898(面向高速應(yīng)用領(lǐng)域)和ISO

11519(面向低速應(yīng)用領(lǐng)域)，從而奠定其在工業(yè)控制領(lǐng)域中的重要地位。

列車通信網(wǎng)絡(luò)概述CAN應(yīng)用系統(tǒng)的增多，開始帶來新的問題。1990年，各方開始籌劃成立一個(gè)用戶組織，期望能將不同的解決方案標(biāo)準(zhǔn)化。1992年初，VMEbus雜志的主管出版社將用戶和廠商集中在一起，討論建立一個(gè)促進(jìn)CAN技術(shù)發(fā)展的中立平臺(tái)，同時(shí)也針對(duì)串行總線市場(chǎng)進(jìn)行分析。1992年5月CiA(CAN

inAutomation)用戶集團(tuán)正式成立，用于標(biāo)準(zhǔn)化CAN的物理層、數(shù)據(jù)鏈路層和應(yīng)用層，在幾個(gè)星期后，CiA就發(fā)表了第一份關(guān)于物理層的技術(shù)。

列車通信網(wǎng)絡(luò)概述在美國，艾倫布拉得利公司和霍尼韋爾公司也各自從事

CAN通信協(xié)議的研究，從而導(dǎo)致產(chǎn)生了兩個(gè)高層協(xié)議DeviceNet和SDS，而且這兩個(gè)協(xié)議在較低層的功能上非常相似。1994年，艾倫布拉得利公司將

DeviceNet規(guī)范移交給專職推廣

DeviceNet

的組織ODVA(

Open

DeviceNet

VendorAssociation)，使其成為類似PROFIBUSDP和INTERBUS協(xié)談的有力競(jìng)爭(zhēng)者

列車通信網(wǎng)絡(luò)概述在歐洲，1993年由博世領(lǐng)導(dǎo)的歐洲協(xié)會(huì)研究出一個(gè)CAN應(yīng)用層原型CAN

open,并將

CAN

open規(guī)范移交給CiA組織進(jìn)行維護(hù)與發(fā)展。1995年，CiA發(fā)表了完整版的CAN

open

通信協(xié)議，目前它已成為全歐洲最重要的嵌入式網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)。

CAN總線也得到了芯片商的廣泛支持，它們紛紛推出直接帶有CAN接口的微處理器芯片列車通信網(wǎng)絡(luò)概述1987年中期，lntel研制成第一個(gè)CAN控制器82526不久之后飛利浦公司推出另一個(gè)CAN控潮器PCA82C200,1999年接近6000萬個(gè)CAN控制器投入應(yīng)用領(lǐng)域，迄今為止全球的CAN節(jié)電見達(dá)1.5億個(gè)其比應(yīng)用領(lǐng)域由最初的汽車電子器件測(cè)量、控制系統(tǒng)，逐步擴(kuò)展到過程控制系統(tǒng)、電力網(wǎng)絡(luò)、石化、鐵路等領(lǐng)域，成為當(dāng)今網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的主流技術(shù)之一。

列車通信網(wǎng)絡(luò)概述(五)工業(yè)以太網(wǎng)工業(yè)以太網(wǎng)是以太網(wǎng)，甚至是互聯(lián)網(wǎng)系列技術(shù)延伸到工業(yè)應(yīng)用環(huán)境的產(chǎn)物。工業(yè)以太網(wǎng)涉及企業(yè)網(wǎng)絡(luò)的各個(gè)層次，無論是應(yīng)用于工業(yè)環(huán)境的企業(yè)信息網(wǎng)絡(luò)，還是基于普通以太網(wǎng)技術(shù)的控制網(wǎng)絡(luò)，以及新興的實(shí)時(shí)以太網(wǎng)，均屬于工業(yè)以太網(wǎng)的技術(shù)范疇。因此，工業(yè)以太網(wǎng)既屬于信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，也屬于控制網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。它是一攬子解決方案的集合，是一系列技術(shù)的總稱。列車通信網(wǎng)絡(luò)概述工業(yè)以太網(wǎng)源于以太網(wǎng)而又不同于普通以太網(wǎng)?；ヂ?lián)網(wǎng)及普通計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)采用的以太網(wǎng)技術(shù)原本并不適應(yīng)控制網(wǎng)絡(luò)和工業(yè)環(huán)境的應(yīng)用需要，通過對(duì)普通以太網(wǎng)技術(shù)進(jìn)行通信實(shí)時(shí)性改進(jìn)，工業(yè)應(yīng)用環(huán)境適應(yīng)性的改造，并添加了一些控制應(yīng)用功能后，形成工業(yè)以太網(wǎng)的技術(shù)主體。即工業(yè)以太網(wǎng)要在繼承或部分繼承以太網(wǎng)原有核心技術(shù)的基礎(chǔ)上，應(yīng)對(duì)工業(yè)環(huán)境適應(yīng)性、通信實(shí)時(shí)性、時(shí)間發(fā)布、各節(jié)點(diǎn)間的時(shí)間同步、網(wǎng)絡(luò)的功能安全與信息安全等問題，提出相應(yīng)的解決方案，并添加控制應(yīng)用功能，還要針對(duì)某些特殊的工業(yè)應(yīng)用場(chǎng)合提出的網(wǎng)絡(luò)供電、本安防爆等要求給出解決方案。因此，以太網(wǎng)或互聯(lián)網(wǎng)原有的核心技術(shù)是工業(yè)以太網(wǎng)的重要基礎(chǔ)，而對(duì)以太網(wǎng)實(shí)行環(huán)境適應(yīng)性、通信實(shí)時(shí)性等相關(guān)改造、擴(kuò)展的部分，成為工業(yè)以太網(wǎng)的特色技術(shù)。列車通信網(wǎng)絡(luò)概述1.應(yīng)對(duì)環(huán)境適應(yīng)性的特色技術(shù)以太網(wǎng)是按辦公環(huán)境設(shè)計(jì)的。在工業(yè)環(huán)境下工作的網(wǎng)絡(luò)要面臨比辦公室惡劣得多的條件，工業(yè)生產(chǎn)中不可避免地存在強(qiáng)電磁輻射、各種機(jī)械震動(dòng)、粉塵、潮濕以及野外露天的嚴(yán)寒酷暑、風(fēng)霜雨雪等。將現(xiàn)有的商業(yè)級(jí)以太網(wǎng)產(chǎn)品用于工業(yè)環(huán)境中，它們對(duì)溫度、濕度等環(huán)境變化的適應(yīng)能力，抗振動(dòng)、抗機(jī)械拉伸、抗電磁干擾的能力等是許多從事工廠自動(dòng)化的專業(yè)人士所特別關(guān)心的。工業(yè)以太網(wǎng)應(yīng)對(duì)環(huán)境適應(yīng)性的改造措施，很重要的一方面是打造工業(yè)級(jí)產(chǎn)品。像辦公室使用的RJ-45類連接器，應(yīng)用在工業(yè)環(huán)境中易于損壞，而且連接不可靠。在工業(yè)以太網(wǎng)環(huán)境下，建議采用帶鎖緊機(jī)構(gòu)的連接件，采用工作溫度范圍在-20~70℃或-40~85℃乃至更寬范圍的元器件，采用防雨、防塵、防電磁干擾的封裝外殼，采用DIN導(dǎo)軌式安裝結(jié)構(gòu)的工業(yè)級(jí)產(chǎn)品。這些工業(yè)級(jí)產(chǎn)品在設(shè)計(jì)之初更注重材質(zhì)和元器件工作溫度范圍的選擇，專門針對(duì)工作溫度、濕度、振動(dòng)、電磁輻射等工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境的不同需要，分別采取相應(yīng)的措施，使產(chǎn)品在溫濕度、強(qiáng)度、干擾、輻射等環(huán)境參數(shù)方面滿足工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的要求。

列車通信網(wǎng)絡(luò)概述2.應(yīng)對(duì)通信非確定性的緩解措施以太網(wǎng)采用IEEE802.3的標(biāo)準(zhǔn)，采用載波監(jiān)聽多路訪問/沖突檢測(cè)(CSMA/CD)的介質(zhì)訪問控制方式。一條網(wǎng)段上掛接的多個(gè)節(jié)點(diǎn)不分主次，采用平等競(jìng)爭(zhēng)的方式爭(zhēng)用總線。各節(jié)點(diǎn)沒有預(yù)定的通信時(shí)間，可隨機(jī)、自主向網(wǎng)絡(luò)發(fā)起通信。節(jié)點(diǎn)要求發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，先監(jiān)聽線路是否空閑，如果空閑就發(fā)送數(shù)據(jù)。如果線路忙就只能以某種方式繼續(xù)監(jiān)聽，等線路空閑后再發(fā)送數(shù)據(jù)。即便監(jiān)聽到線路空閑，也還會(huì)出現(xiàn)幾個(gè)節(jié)點(diǎn)同時(shí)發(fā)送而發(fā)生沖突的可能性，因而以太網(wǎng)本質(zhì)上屬于非確定性網(wǎng)絡(luò)。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)奈募?、?shù)據(jù)在一次連接失敗之后還可繼續(xù)要求連接。這種平等競(jìng)爭(zhēng)的非確定性網(wǎng)絡(luò)，不能滿足控制系統(tǒng)對(duì)通信實(shí)時(shí)性，確定性的要求，被認(rèn)為不適合用于底層工業(yè)控制，這是以大網(wǎng)進(jìn)人控制網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域在技術(shù)上的最大障礙。列車通信網(wǎng)絡(luò)概述在現(xiàn)場(chǎng)控制層，網(wǎng)絡(luò)是測(cè)量控制系統(tǒng)的信息傳輸通道。而測(cè)量控制系統(tǒng)的信息傳輸是有實(shí)時(shí)性要求的，什么時(shí)刻必須完成哪些數(shù)據(jù)的傳輸，-些數(shù)據(jù)要以固定的時(shí)間間隔定時(shí)刷新，”一些數(shù)據(jù)的收發(fā)應(yīng)有嚴(yán)格的先后時(shí)序要求。還有一些動(dòng)作要有嚴(yán)格互鎖，如A閥打開后才能啟動(dòng)B風(fēng)機(jī)，前一動(dòng)作的完成是后一動(dòng)作的先決條件。要確保這些動(dòng)作的正確完成就需要網(wǎng)絡(luò)通信滿足實(shí)時(shí)性、確定性、時(shí)序性的要求，達(dá)不到實(shí)時(shí)性要求或因時(shí)間同步等問題影響了網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)間的動(dòng)作時(shí)序，有可能造成災(zāi)難性的后果。充分發(fā)揮以太網(wǎng)原本具有的傳輸速率高、全雙工交換等技術(shù)優(yōu)勢(shì)，緩解介質(zhì)訪問控制方式的非確定性對(duì)控制實(shí)時(shí)性的影響。

列車通信網(wǎng)絡(luò)概述3.實(shí)時(shí)以太網(wǎng)實(shí)時(shí)以太網(wǎng)是應(yīng)對(duì)工業(yè)控制中通信實(shí)時(shí)性、確定性從而提出的根本解決方案，自然屬于工業(yè)以太網(wǎng)的特色與核心技術(shù)。站在控制網(wǎng)絡(luò)的角度來看，工作在現(xiàn)場(chǎng)控制層的實(shí)時(shí)以太網(wǎng)，實(shí)際上屬于現(xiàn)場(chǎng)總線的一個(gè)新類型。當(dāng)前實(shí)時(shí)以太網(wǎng)旗下的技術(shù)種類繁多，僅在IEC61784-2中就囊括了11個(gè)實(shí)時(shí)以太網(wǎng)的PAS文件，它們是:Ethernet/IP、PROFINET、P-NET、Inter-bus、VNET/IP、TCnet、EtherCAT、EthernetPowerlink、EPA、Modbus-RTPS和SERCOS-III.它們相互之間在實(shí)時(shí)機(jī)制、實(shí)時(shí)性能、通信一致性上都還存在很大差異，但它們都是企圖從根本上解決通信的非確定性問題。當(dāng)前，實(shí)時(shí)以太網(wǎng)的研究取得了重要進(jìn)展，其實(shí)