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智能化、网络化和信息化是未来工业控制领域的主要发展方向，实现信息化和工业化的深度融合是“中国制造2025”对未来工业控制提出的新要求。多协议标准共存、数据通信速率慢、开放程度低等问题，是导致传统的基于现场总线和集散控制的工业控制网络不能适应未来发展的主要原因，基于交换式以太网的工业控制网络是未来工业控制领域的主要发展方向。 本文针对将交换式以太网应用到工业控制网络中存在的实时性不足的问题展开了一系列的研究，文中主要从交换机内部的调度机制和工业控制网络拓扑结构两个方面进行实时性增强设计，主要的研究内容和创新成果如下： (1)深入分析了影响交换式工业以太网实时性不足的原因，归纳出交换机内部对输出端口缓冲区数据的调度和工业控制网络的拓扑结构是影响实时性的最主要的因素，并从这两个方面展开了实时性增强设计； (2)工业控制网络作为典型的汇聚网络，当多端口向同一端口进行数据转发操作时，会导致部分实时数据产生较大的传输时延，其实时性得不到有效的保证，针对此问题，本文创新性的提出了一种基于SPQ-WRR的二级混合调度机制，一级调度对三类数据实行严格的优先级调度策略，二级调度对硬实时数据和非实时数据采用FCFS调度策略，对大量的周期性实时数据采用WRR调度策略，并采用了仿真技术验证该调度机制的优越性； (3)相比较于传统的排队论思想不能客观准确的反映工业控制网络中数据流的传输情况，本文采用了基于确定性网络演算理论来计算交换机在加载不同调度机制下的实时性能参数，给出了交换机在加载FCFS、PQ和SPQ-WRR三种不同调度机制下实时数据传输时延上限和缓冲区大小的计算方法，为实时性能的分析提供了理论计算方法； (4)针对多数文献以减少网间数据流量，均衡网内数据流量的思想来进行工业控制网络拓扑结构优化设计，没有考虑到实时数据的截止期问题，本文以降低工业控制网络中数据的端到端传输时延为目标进行优化分析，参照文中基于确定性网络演算理论计算传输时延上限的方法，以二级树形网络拓扑结构为模型，采用遗传算法作为优化工具进行分析，针对标准遗传算法存在的早熟现象，不易得到全局最优解等问题，文中从编码方式和选择操作两个方面进行了适当改进设计。