目前,在信息技术的推动下,工业现场设备得到升级,已经逐渐实现系统化、智能化和网络化。在控制系统中,由这些现场设备组成的控制网络是核心,而控制网络在网络技术的带动下,逐渐向工业无线网络发展,并取得了较多的成果,如SP100、Wireless Hart等无线网络工业无线网络在传统无线传感器网络上得到继承和发展,它不仅继承了无线传感器网络的低成本、泛在感知、低功耗和易维护等特性,还在此基础上增加了网络的实时通信和抗干扰特点,它在工业过程自动化的实时监测和流程控制等领域得到广泛应用。WIA-PA(Wireless Networks for Industrial Automation-Process Automation)主要由中科院沈阳自动化研究所、重庆邮电大学、西南大学等10余家单位,在国家863重点课题支持下共同研究开发的。WIA-PA是应用于过程自动化的工业无线网络协议标准。它把无线通信技术引入工业过程控制领域,其网络通信具有实时通信、高可靠、低能耗等特性。WIA-PA网络采用了网状和星型双层网络体系结构,其网络资源采取了集中式和分布式相结合的管理方式,具有良好的性能。MAC协议处于传感器网络协议的底层部分,对网络的性能有较大的影响,是保证无线传感器网络高效通信的关键网络协议之一。MAC协议决定了各通信链路如何使用无线信道,它为传感器节点之间数据传输分配有限的通信资源。传统的单信道MAC协议在进行数据传输时存在较大的数据冲突,多信道MAC协议在充分利用信道资源的基础上,能够增大网络吞吐量,减小时延。目前并没有针对WIA-PA网络提出有效的多信道MAC机制,而现有的多信道MAC机制不能直接应用于WIA-PA网络。本文在参与WIA-PA网络的研究工作基础上,针对该网络的特性和工业控制的要求,结合现有的媒质访问控制机制,提出了一种适合WIA-PA网络的多信道MAC机制。本文在分析工业无线网络发展背景和课题研究意义的基础上,首先对WIA-PA工业无线网络的网络体系结构、技术特点、资源管理、关键技术等方面进行了概述。其次,本文还对并对媒质访问控制原理进行阐述,分析了典型的单信道的MAC协议以及现有的多信道MAC协议特点,指出其应用在WIA-PA网络中存在的问题。最后,根据WIA-PA网络特点,本文提出了一种高性能的多信道MAC机制,该机制主要包括多信道MAC机制信道分配算法设计和多信道MAC通信设计。在信道分配上,本文采用了动态、静态相结合的信道分配算法,提高信道分配效率,、减少由于工业现场环境中的干扰给网络性能带来的影响。在簇间通信设计中采用虚拟链路,并结合Multi-Radio机制,有效地降低了SINK节点高数据传输造成的冲突；在簇内通信阶段,采用基于轮询的通信机制,有效降低簇首信道切换频率,减小网络开销和时延。最后,通过NS2网络仿真平台,对本文提出的多信道MAC协议从网络吞吐量、接包速率和时延上与传统的单信道MAC协议进行比较,仿真结果表明,本文提出的多信道MAC机制在提高网络的吞吐量、减低时延、增强网络可靠性和实时性等方面有着较好的效果。