机械装备控制系统实时通信关键技术标准及其测试装置

     针对高速、高精和智能化控制系统中数据的实时高效传输、精确同步以及安全可靠等技术难题,项目团队在国家科技重大专项等项目支持下,历经11年科技攻关,开发了EtherMAC工业实时以太网,制定了《工业机械电气设备及系统用的EtherMAC系统结构与通讯规范(JB/T 13075-2017)》,取得了以下技术创新:
    1.发明了指令/状态数据分发列车的硬件触发-双向对发实时传输方法。将网络的响应延时减小到1个通信周期,最小通信周期<31.25μs,节点转发延时<480ns。
    2.突破了网络传输延时在线测量-分布时钟实时补偿的节点同步技术。解决了分布节点之间因传输延时、晶振误差及温度漂移等导致的时钟不同步问题,节点同步偏差<100ns。
    3.发明了EtherMAC以太网的安全和可靠性通信方法。构建了运动控制网络安全通信机制,提出了基于双环拓扑的通信链路冗余、数据双重冗余方案,保证了EtherMAC在强干扰、网络断路情况下的正常运行。
    4. 建立了工业以太网性能评测的指标体系,发明了性能测试方法,开发了故障模拟和性能测试装置,测试时间戳分辨率10ns,解决了工业以太网性能评测的难题。
    在EtherMAC标准研制过程中,获授权发明专利4项,发表SCI/EI论文17篇,培养博士3名,硕士12名,建立了实时运动控制网络的关键技术体系,实现了核心技术的自主可控,满足了国防军工、国计民生等重点行业对高端装备高速高精控制需求。产品出口至美国、欧盟、印度等国家/地区,经济和社会效益显著。
    中国机械工业联合会专家在鉴定中认为EtherMAC的网络响应时间和同步精度国际领先。