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工业网络从模拟信号的传输到数字化、智能化是一场革命性的突破,以现场总线控制系统(FCS)为核心的数字化控制系统登上历史舞台。随后总线型控制系统进入快速多样化的发展时期,而为了实现控制网络的开放性互联以及与企业管理信息网络的融合,以太网技术因其开放性的基础架构以及成熟的技术受到行业欢迎。工业实时以太网的应用实现了控制网络和企业IT网络的融合,形成Infranet/Intranet/Internet的开放性互联的网络架构。工业以太网得到广泛应用,对其的研究也远超过了总线系统,但是现场总线与工业以太网共存局面将会长期存在,于是总线系统与工业以太网系统的融合方案纷纷被提出。为此本文面向工业异构网络的集成,为实现现场总线与工业以太网融合方案,针对PROFIBUS PA在实时以太网PROFINET IO中的集成的关键技术展开研究,其主要内容包括:(1)分析两种工业网络协议结构,同时考虑到两种网络物理层介质、传输速率等的差异,设计了基于代理服务器(Proxy)模式的系统集成模型。考虑到PROFIBUS PA数据特点选择了模块化映射的映射关系模型,将现场总线智能仪表映射为PROFINET IO设备的模块,IO数据缓存到对应槽/子槽模型,规定了两种协议对应服务的映射关系。(2)针对PROFINET IO和PROFIBUS PA的物理层特征,设计实现了以ERTEC200实时以太网通信芯片为核心的,可同时满足以太网接入和总线接入的网关硬件结构;移植PROFINET IO设备协议,软件实现简化了的PROFIBUS一类主站功能,能够对PROFIBUS PA从站循环和非循环的读写,将两种协议的用户层实现为协议和行规映射任务,实现两种网络系统的数据和服务映射。(3)分析GSDML和GSD语法,将PROFIBUS PA设备描述文件转换为网关设备描述文件内的模块化结构,设计实现了网关GSDML文件生成工具用于融合PROFIBUS PA从站的设备描述文件,用户可根据设计需要自行生成网关的设备描述文件。最后构建了以西门子S7-300 PLC为IO控制器,两个西门子TH400温度变送器为现场仪表的测试系统,对网关进行测试。通过测试网关连接的PROFIBUS PA和PROFINET IO网络实现了互联互通,IO控制器可以对PROFIBUS PA设备读写控制,输入输出延迟可以根据PROFIBUS PA网络设备情况适当调节。实验结果验证了本文网关设计的可行性,网关的基本通信功能已经实现,两端网络能够互操作,时间延迟在一定程度上可以调节,满足用于过程控制的PROFIBUS PA总线系统的工程应用需要。