多網絡融合的水廠自動化控制系統設計
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3．2 智能測控節點的數據通信協議
MODBUS協議最早由Modicon公司開發，現在已成為工業領域全球最流行的協議之一。該協議支持RS-232、RS-422、RS-485和以太網等多種設備，使得不同廠商生產的控制設備可以連成工業網絡，進行集中監控。本設計中，智能測控節點和上位機的通信協議只采用MODBUS協議的RTU幀數據格式，通信方式采用命令請求-應答方式，且應答幀數據長度不固定，其格式如圖3所示。本文引用地址：http://www.104case.com/article/161403.htm
在工業以太網平臺，智能測控節點和上位機連接使用TCP方式，TCP幀數據直接使用表1中的MODBUSADU；在CAN網絡平臺，由于使用多主短幀方式，CAN數據幀仲裁場18位擴展識別符寫入目的站地址和PDU子幀序號，數據場寫入PDU的8字節子幀，以適合CAN數據幀的合并和拼接，數據格式如圖4所示。
4 實驗結果
本文使用Matlab軟件對用PPTs衡量網絡質量以實現自動投切的冗余算法進行仿真。由于以太網絡的數據包產生網絡延時的分布符合Pare to分布，其突發序列長度的性質具有自相似特征，我們可以使用Pareto分布建立的自相似模型進行網絡仿真分析。本文使用Matlab7．1中GP RND()函數隨機生成的數據，滿足Pareto分布(x=0．3，k=0．82，θ=σ=1)，Paret0分布的PPT樣本值如圖5所示。圖6是使用式(3)計算后的仿真結果(σ=0．25)。
圖5和圖6的每個樣本采集的時間間隔為0．2 s，第55個時間單位的時間間隔的PPT=2．380 8s，數據傳輸時間間隔過長，超過連續12個命令幀無響應，使得PPTs>0．8時認為通信鏈路斷開；第22、35、72、98個時間單位的PPT雖然都大于1 s，但是隨后的命令幀有響應，能快速恢復；PPTs0．8時網絡能自動識別鏈路沒有斷開。因此，用式(3)、(4)計算和判定網絡鏈路狀態，穩定性較好。
結語
本文設計了一種多網絡融合的水廠自動化控制系統，自動化系統的工業以太網絡平臺可融合安防系統等。該系統節點提供了多網絡接口與智能儀表或設備互連，并給出以太／CAN網自動投切的算法和異構網絡的數據幀協議。
仿真實驗表明，以太／CAN網冗余算法能很好地識別網絡鏈路狀態和衡量網絡質量。
該系統通信質量高，抗干擾能力強，可靠性好，可集成度高，組態靈活，有著良好的應用前景。
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