Thạc Sĩ Nghiên cứu đặc tính của trễ truyền thông trong hệ điều khiển phân tán (dcs)

Đề tài: NGHIÊN CỨU ĐẶC TÍNH CỦA TRỄ TRUYỀN THÔNG TRONG HỆ ĐIỀU KHIỂN PHÂN TÁN (DCS)


Luận văn dài 129 trang

CHƯƠNG 1 : TỔNG QUAN VỀ MẠNG TRUYỀN THÔNG TRONG HỆ
ĐIỀU KHIỂN PHÂN TÁN 1
1.1. Tổng quan hệ về tự động hoá quá trình sản xuất và các hệ điều khiển 1
1.1.1. Mô hình phân cấp của hệ thống tự động hoá quá trình sản xuất 1
1.1.2. Mạng truyền thông trong hệ thống điều khiển tự động 3
1.2. Truyền thông trong hệ điều khiển phân tán (DCS) 5
1.2.1 Khái quát chung về hệ DCS 5
1.2.1.1. Cấp chấp hành - cảm biến 5
1.2.1.2. Cấp điều khiển 7
1.2.1.3. Cấp vận hành, giám sát chỉ huy 7
1.2.1.4. Hệ thống quản lý thông tin 7
1.2.1.5. Chức năng của hệ DCS 8
1.2.2. Truyền thông trong hệ DCS 10
1.2.2.1. Ứng dụng mô hình chuẩn OSI trong mô hình bus trường của
hệ DCS 10
1.2.2.2. Phương pháp truyền thông trong hệ điều khiển chuyển động 11
1.2.2.3. Phương pháp truyền thông trong hệ điều khiển truyền động
phân tán 17
1.3. Trễ trong hệ điều khiển phân tán 18
1.4. Kết luận 19
CHƯƠNG 2: GIAO THỨC MẠNG VÀ CÁC HỆ THỐNG MẠNG
TRONG HỆ ĐIỀU KHIỂN PHÂN TÁN 21
2.1. Hệ thời gian thực và điều khiển thời gian thực 21
2.1.1. Hệ thời gian thực 21
2.1.2. Điều khiển thời gian thực 23
2.2. Giao thức mạng 26
2.2.1. Phương pháp CSMA/CD 28
2.2.2. Phương pháp chuyển thẻ bài (Token passing) 31
2.2.3. Phương pháp CSMA/AMP (CAN) 34
2.3. Một số hệ thống bus tiêu biểu sử dụng trong hệ DCS 36
2.3.1. PROFIBUS 36
2.3.1.1. PROFIBUS DP 37
2.3.1.2. PROFIBUS PA 38
2.3.1.3. PROFIBUS FMS (Fieldbus Message Specification) 39
2.3.2. CAN 39
2.3.3. Ethernet 40
2.3.4. Fourdation Fieldbus 41
2.4. Đánh giá hiệu năng của mạng truyền thông 44
2.4.1. Hiệu suất của hệ thống mạng 45
2.4.2. Hệ số sử dụng đường truyền 45
2.4.3. Số lượng thông điệp không được truyền 46
2.5. Kết luận 46
CHƯƠNG 3: NGHIÊN CỨU TRỄ TRUYỀN THÔNG TRONG MỘT SỐ
MẠNG TRUYỀN THÔNG CÔNG NGHIỆP TIÊU BIỂU 47
3.1. Thời gian trễ trong truyền thông 47
3.1.1. Giới thiệu 47
3.1.2. Các thành phần của thời gian trễ 48
3.1.2.1. Thời gian tiền xử lý truyền thông trong nút truyền, Tpre 49
3.1.2.2. Trễ đo thời gian ở nút truyền, Twait 49 3.1.2.3. Trễ trên đường mạng, Ttx 51
3.1.2.4. Trễ xử lý tại nút nhận, Tpost 52
3.1.2.5. Lược đồ thời gian của quá trình truyền thông 52
3.2. Trễ truyền thông trong mạng Ethernet 54
3.2.1. Cấu hình mạng truyền thông 54
3.2.2. Cấu hình mạng Ethernet sử dụng Switch 58
3.2.3. LAN Switch 60
3.2.4. Trễ truyền thông trong mạng Ethernet sử dụng LAN Switch 62
3.2.5. Nhận xét 74
3.3. Trễ truyền thông trong mạng CAN 75
3.3.1. Phát hiện lỗi và xử lý lỗi trong mạng CAN 75
3.3.2. Đặc điểm của trễ truyền thông trong mạng CAN 76
3.3.3. Trễ truyền thông trong trường hợp truyền lại 77
3.3.4. Nhật xét 78
3.4. Đánh giá ảnh hưởng của các thành phần trễ truyền thông 79
3.5. Kết luận 82
CHƯƠNG 4: PHÂN TÍCH ẢNH HưỞNG CỦA TRỄ TRUYỀN THÔNG
TRONG HỆ ĐIỀU KHIỂN TRUYỀN ĐỘNG NHIỀU TṚC 83
4.1. Hệ truyền động nhiều trục điều khiển vị trí 83
4.1.1. Hệ điều khiển servo 84
4.1.2. Bộ nội suy quỹ đạo 84
4.1.3. Điều khiển quá trình 85
4.1.4. Điều khiển liên kết chéo (cross-coupled control) 85
4.2. Hệ điều khiển truyền động nhiều trục điều khiển vị trí dùng mạng
truyền thông tương tự (analog) 89
4.2.1. Cấu hình của mô hình 89
4.2.2. Giới thiệu mô hình 90
4.2.2.1. Cụm điều khiển 90
4.2.2.2. Encoder 91 4.2.2.3. Resolver và Synchro 92
4.2.3. Đánh giá phương pháp truyền thông tương tự trong hệ điều khiển 93
4.3. Hệ điều khiển truyền động nhiều trục điều khiển vị trí dùng mạng
truyền thông Bus-CAN 95
4.3.1. Cấu hình mô hình 95
4.3.2. Đánh giá phương pháp truyền thông sử dụng CAN-Bus 96
4.4. Các phương pháp mô hình hoá trễ trong hệ thống điều khiển 98
4.4.1. Phương pháp xấp xỉ Padé 98
4.4.2. Mô hình hoá trễ truyền thông dùng xích Markov 99
4.5. Tiêu chuẩn đánh giá chất lượng điều khiển 100
4.6. Phân tích sự ảnh hưởng của trễ truyền thông đến chất lượng điều
khiển của hệ thống truyền động nhiều trục 101
4.6.1. Cấu hình của mô hình 102
4.6.2. Phân tích ảnh hưởng của trễ truyền thông đến chất lượng điều khiển
của hệ thống 103
4.7. Kết luận 113