文档介绍：河北工业大学
硕士学位论文

姓名:李靖博
申请学位级别:硕士
专业:控制科学与工程
指导教师:孙鹤旭
2010-12
河北工业大学硕士学位论文

基于 . 4 的工业无线网络结构设计与实时性分析

摘要

随着工业的现代化和高效化发展,各种工业控制系统已经在冶金、电力、石
化等各个领域得到了广泛应用。工业控制系统的发展也推动着工业网络化的发
展,将无线传感技术与工业技术相结合形成工业无线网络控制系统,应用于工业
企业的生产领域实现生产全流程的远程监测,获取重要的工业流程数据将成必然
趋势。
在工业无线网络控制系统中,系统的实时性响应发挥着至关重要的作用,直
接关系着企业生产能否顺利安全的进行。工业无线网络一般是基于无线传感器网
络, 正是一种适用于无线传感器网络的通信协议,MAC 层的保证
时隙 GTS 机制能为无线传感网络提供良好的实时性保障。本文重点对 IEEE
层的实时接入能力作研究,使用仿真软件建立了带 GTS
机制的分析仿真模型,分析了在不同超帧级数 SO 下,帧传输速率和缓冲容量对
GTS 机制下的网络吞吐量和延时的影响。研究结果表明,对于低传输速率和低
缓冲容量的无线传感器网络而言,选取合适的 SO 值(SO=2 或 3),带 GTS 的分
配时隙机制更适合用来提升网络利用率和系统实时性响应。
在仿真分析的基础上,为了达到将理论研究与实际应用相结合的目的,通过
搭建实际的网络平台来模拟工业现场环境,使用无线网络传感器节点进行点对点
通信。设计的传感器节点以 32 位 ARM 微控制器 STM32 为核心,结合外围传感
器和 2430 作为无线工业网络结构中的节点。STM32 控
制传感器采集环境参数,2430 将数据发送给相邻节点,数据
经无线传感器网络节点的多级转发最终送到计算机终端,实际观察数据的传输结
果,实现对工业网络环境的监测。设计的传感器节点可以保障实时数据的传输,
所建立的无线传感器网络也能满足工业无线网络的实时性要求,可以用于工业网
络现场进行测验并推广发展。

关键词:,工业无线网络,保证时隙,实时性,STM32
i
基于的工业无线网络结构设计与实时性分析
Structural Design and Real-time Analysis of Industrial
work Based on

ABSTRACT

With the modern and efficient development of industry, various industrial control
systems have been used widely in metallurgical, power, petrochemical and other
fields. The development of industrial control system also promote the development of
the work. The wireless sensor technology and industrial technology can
combine together to form industrial work control to the
industrial enterprise fields to achieve remote monitoring in the whole process of
production and obtain important industrial process data, that will e an
inevitable trend.
In industrial work control system, the system of real-time response
plays a crucial role and directly related to the enterprise production safety. Industrial
works are typically based on wireless works, IEEE is
one kind of p