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第一章 绪论 1

1.1现场总线技术及其性能分析发展概况 1

1.1.1现场总线技术的发展 1

1.1.2现场总线性能分析 4

1.2协议转换方法概述 6

1.2.1基于形式化描述技术的协议转换方法 6

1.2.2现场总线间的协议转换技术 11

1.3协议转换系统的性能分析 12

1.4课题来源及其研究意义 13

1.5本文主要内容和结构安排 14

第二章 多重组合Petri网的理论基础 17

2.1引言 17

2.2多重组合Petri网定义 21

2.3多重组合Petri网的有界性分析 23

2.3.1 S-多重组合Petri网的有界性分析 23

2.3.2 T-多重组合Petri网的有界性分析 24

2.4多重组合Petri网的活性分析 24

2.4.1 S-多重组合 Petri网的活性分析 24

2.4.2 T-多重组合Petri网的活性分析 27

2.4.3 ST-多重组合Petri网的活性分析 28

2.5多重组合Petri网的状态不变性分析 31

2.5.1 S-多重组合Petri网的状态不变性分析 31

2.5.2 T-多重组合Petri网的状态不变性分析 32

2.6多重组合Petri网的行为不变性分析 33

2.6.1 S-多重组合Petri网的行为不变性分析 33

2.6.2 T-多重组合Petri网的行为不变性分析 34

2.7本章小结 36

第三章 多协议转换系统原理模型的建立 38

3.1引言 38

3.2 MODBUS/TCP工业以太网服务器节点通信模型的建立 39

3.2.1 MODBUS/TCP工业以太网协议概述 39

3.2.2 TCP连接建立、释放状态机 40

3.2.3工业以太网服务器节点通信模型 40

3.3 DeviceNet主节点通信模型的建立 42

3.3.1 DeviceNet协议概述 42

3.3.2预定义主从连接组的建立、释放 44

3.3.3主节点通信模型 46

3.4 Profibus主节点通信模型的建立 47

3.4.1 Profibus协议概述 47

3.4.2主一从站通信状态机 49

3.4.3主站通信模型 50

3.5各总线通信模型的化简 51

3.6多协议转换系统原理模型的建立 54

3.7多协议转换系统原理模型的验证 55

3.8本章小结 56

第四章 多协议转换系统性能模型及分析 57

4.1随机Petri网（SPN）及其性能评价方法 57

4.1.1 SPN的基本概念 57

4.1.2基于SPN的性能评价方法 57

4.2具有标识变量随机高级Petri网的基本概念 59

4.3多协议转换系统性能模型的建立 61

4.3.1模型中各个库所/变迁的含义 61

4.3.2变迁实施速率的影响因素 63

4.4性能模型的同构马尔可夫链 64

4.5标识稳定概率的求解 68

4.6多协议转换器性能分析 70

4.6.1多协议转换器利用率的变化规律 70

4.6.2多协议转换器报文吞吐率的变化规律 73

4.7本章小结 76

第五章 多协议转换系统性能测试及分析 77

5.1测试的前提条件 77

5.2测试方法和测试步骤 78

5.2.1数据上传情况下的测试方法和步骤 78

5.2.2数据下发情况下的测试方法和步骤 79

5.3测试结果及分析 80

5.3.1数据上传情况下的测试结果及分析 80

5.3.2数据下发情况下的测试结果及分析 89

5.4基于性能模型和基于系统测试两种性能分析结果比较 95

5.5本章小结 96

第六章 多协议转换系统的设计与实现 98

6.1多协议转换系统的结构 98

6.2多协议转换器的功能及设计方案 101

6.3多协议转换器的硬件设计 102

6.3.1通信接口模块 102

6.3.2多协议转换器结构 103

6.4多协议转换器的软件设计 105

6.4.1多协议转换报文模型 105

6.4.2多协议转换的实现流程 106

6.5多协议转换系统的组网配置 109

6.5.1工业以太网组网配置 109

6.5.2 DeviceNet现场总线组网配置 111

6.5.3 Profibus现场总线组网配置 113

6.6本章小结 115

第七章 总结和展望 116

7.1本文总结 116

7.2进一步工作的展望 119

参考文献 120

攻读博士学位期间公开发表的学术论文 135

攻读博士学位期间申请的发明专利 136

攻读博士学位期间参与的科研项目 137

致谢 138

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