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随着通信、微电子和计算机技术的飞速发展,工业控制系统不断发生变革,自动化水平不断提高。越来越多的工业控制系统要求实现信息的快速传递,实现现场设备的快速采样和控制,实现上位机的快速显示和操作,对控制系统的实时性提出了越来越高的要求。控制系统的实时性能,是整个控制系统性能的关键,直接影响系统的控制品质,因此,研究和优化控制系统的实时性能具有重要的工程实用意义。 本论文针对控制系统的现场采样控制实时性、信号处理实时性和显示操作实时性问题做了较为全面的分析,对涉及系统实时性能的关键技术—控制单元软硬件实时性和工业通讯网络的实时性做了较为深入的研究,结合ECS-100控制系统进行了实时性优化设计,在控制系统提速项目ECS-100X的实现中,系统实时性能有了大幅度提高,达到了过程控制的实时性要求,实际应用中取得了良好的控制效果。 论文共分为五章。首先在第一章里对广义的实时概念及应用范围做了概括性阐述,针对控制系统的实时性做了具体分析,并主要以集散控制系统、现场总线和工业以太网控制系统为对象,对涉及实时性的问题进行了分析。然后在第二章里对控制系统中的工业控制网络实时性做了详细分析,并对现场总线实时性做了简要分析,然后对工业以太网的实时性问题进行了详细分析,总结提出了可行的提高实时性措施。 接下来的第三章是论文的重点。本章主要涉及的是系统实时性优化设计问题,首先以国产ECS-100控制系统为例,用理论和实验相结合的分析方法,找出了影响系统实时性的两个瓶颈,这两个瓶颈问题对现场总线控制系统和基于工业以太网控制系统的实时性能同样具有重大影响,然后针对这两个瓶颈问题,进行了优化设计,包括控制单元的软硬件优化设计、工业通讯网络优化设计和系统局部功能的优化设计。 论文的第四章阐述了系统实时性优化设计在ECS-100X中的具体实现。经过系统实时性测试和对测试数据的分析,证明系统的实时性能有了大幅度提升,然后对继续提高ECS-100X系统的实时性提出了一些建议。论文最后的第五章进行了工作总结,并对系统实时性问题进行了展望。