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现场总线控制系统是新一代控制系统,它所代表的是一种数字化到现场、网络化到现场、控制功能到现场和设备管理到现场的发展方向。现场总线技术以其先进性、实用性、可靠性、开放性的优点,必将成为未来自动化技术发展的主流。它的出现使计算机控制系统中信息交换已逐步覆盖了从设备、工段、车间、工厂到企业集团至国内外市场,自动化系统的结构也正逐步变革为以网络集成信息为基础的分布式结构。PROFIBUS总线是现行现场总线中应用较为广泛的一种。对PROFIBUS的性能指标的分析不仅对PROFIBUS的优化设置、系统开发有较好的理论指导作用,对其它现场总线的研究也具有借鉴意义。本文选择PROFIBUS协议为研究对象,并围绕实时性能的分析和评价问题进行了研究。首先,详细介绍了PROFIBUS通信协议的工作机理,着重分析了令牌传递过程和介质访问控制(MAC)的运行机理,针对PROFIBUS的这种Token-Passing主从轮询协议,应用排队思想建立了一个通用的轮询排队模型,并给出了与其相适应的几个性能指标。其次,利用休假排队理论对PROFIBUS协议进行了数学建模,分别求出了连续时间和离散时间情况下的排队模型。针对离散时间下的排队模型,分别建立了DMAP/M/1和DMAP/D/1两种模型,叙述了在不同报文模式下的不同模型的建立与推导,并对PROFIBUS的相关性能指标进行了分析,从理论上描述了系统实时性能的性能指标:平均信息时延,信道利用率,轮询列表完成率等参数的解析关系。每章还给出了相应的数值例子,对模型进行了详尽的分析,增加了理论的可视性。