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1、LonWorks现场总线控制系统的软硬件全面解决方案LonWorks现场总线控制系统的软硬件全面解决方案jiangf导语：介绍了基于LonWorks现场总线技术的控制系统的软件及硬件解决方法摘要：介绍了基于LonWorks现场总线技术的控制系统的软件及硬件解决方法，提出了对LonWorks节点图形化编程以及实现Infranet到Internet一体化的技术方案。关键词：现场总线控制系统FCS，LonWorks，IEC1131-3，现场控制网络，国际互联网TheHardwareandSoftwareTotalSolutionforaLonWorksBasedControlSystemAbstra
2、ct：AmaproadofthehardwareandsoftwaretotalsolutionforaLonWorksbasedFieldbuscontrolsystemFCSisintroduced,themethodsofprogrammingtheLonWorksnodesandintegratingInfranetandInternetareprovided.Keywords：FieldbuscontrolsystemFCS,LonWorks,IEC1131-3,Infranet,Internet什么是PLC和DCS之后最具生命力的控制系统设备？现场总线控制系统,也就是FCS。FCS
3、系统最感性的特征是：构成自动化系统的各种传感器、执行器及控制器通过现场控制网络联络起来，通过网络上的“对话完成传统系统需要硬件连接才能传递的信号，也正是通过这种“对话完成彼此的协调，进而实现自动化控制。FCS系统以其网络化、标准化、开放性和可互操纵等众多技术上风向传统的控制系统装备提议挑战，其带来的不仅是控制装备的技术更新，更是工程设计方法的革命。在FF，Profibus,Interbus,CAN等众多现场总线技术中，LonWorks现场总线是唯逐一种涵盖SensorBus、DeviceBus和Fieldbus三种应用层次的总线技术，另外LonWorks支持双绞线、电力线、线、红外光、无线电及
4、光纤等多种传输介质，进而使LonWorks技术广泛地应用到电力系统、楼宇自动化、轻工、食品、环保及其他传统的工业控制领域。通过LonMark认证的LonWorks产品，无论来自哪一个制造商，都可以到达“无缝连接，实现互操纵。EIC2000开放控制系统正是基于LonWorks现场总线的FCS系统，它丰富的硬件系列产品及标准化的软件，为用户提供了一个FCS的全面解决方案，真正实现了从Infranet到Internet的一体化。1EIC2000开放控制系统的系统构造EIC2000开放控制系统的系统构造如图1所示。图1EIC2000系统构造图2EIC2000开放控制系统的产品构成2.1硬件LonWor
5、ks现场智能仪表LonWorks智能控制器和智能IOSmartController/SmartIOLonWorks复杂控制器及网关LonPLCLonWorks网络选件所有EIC2000的硬件产品都有神经元芯片Neuronchip及LonWorks网络接口，出厂时都有预加载程序，大体上完成4局部功能，即上电自诊断、故障统计与报警、输入输出及通讯。除此之外，还可以通过LonWorks网络远程下装用户自定义程序。LonWorks现场智能仪表有温度变送器和压力变送器。EIC2000智能IO完成现场信号的收集和驱动，以独立工作的模块方式提供应使用者，每个模块可接16或者8路现场信号，信号类型有开关量输入
6、输出、脉冲量输入、标准模拟量输入020mA,420mA,02.5V,05V、标准模拟量输出020mA,420mA,-5+5V，010V、RTD和热电偶。EIC2000的智能模块中，有2个非常有特色的产品：时钟模块SCH-10和网络变量显示模块LonMeter。前者为系统提供同步时钟和完成一些时间相关的调度算法，后者为现场设备提供一个观测的“窗口。LonMeter带一个LCD显示屏，可背光显示，亮度可调，4行显示，每行16个字符，可同时显示4个网络变量测量值及提示信息，并可按键翻屏，滚动显示60个网络变量，进而解决了很多系统难以解决的现场观测问题。EIC2000智能控制器带有多种类型的现场信号接
7、口，可以完成一定的控制功能，如回路调节，逻辑控制等，一般安装在被控制对象马达、罐体等旁边，并通过LonWorks网络与其他EIC2000设备或者计算机连接起来。LonPLC是一种软PLCSoftPLC，用符合IEC1131-3标准的PLC编程平台IsaGraf编程，没有直接的现场信号接口，现场信号的数据都是通过LonWorks网络从SmartIO或者SmartController获取，一般用来完成大范围内的控制与联锁，LonPLC与SmartIO或者SmartController构成的系统规模可任意扩展或者裁剪。网络选件指的是PC机LonWorks适配器PCLTA-10/SLTA-10、路由器
8、和网络终端器，其概念及用法与普通双绞线以太网相应的产品类似。2.2软件LonWorks节点图形化算法组态：OnLonLonWorks网络治理软件：VisualLonLonWorks到Internet接口软件：WebLon人机界面软件及其驱动程序推荐Intouch和LNSDDEServer用EIC2000构成系统，必须具备VisualLon和LNSDDEServer，假如还需要在SmartIO或者SmartController中编写自定义的控制算法，还必须用到OnLon。VisualLon和OnLon是工具类软件，只在工程设计或者维护时需要，系统正常运行时只需人机界面软件及其驱动程序，而且工程中
9、每用到一台PC机，就要相应地购置一套人机界面软件及其驱动程序。VisualLon和OnLon是通用的LonWorks系统工具软件，不仅适用于EIC2000，也适用于所有符合LonMark协议的产品。VisualLon提供LonWorks节点的安装、节点交换、节点测试、程序加载、网络变量绑定等网络治理功能，还提供节点的网络变量读取、修改及节点配置参数的设定功能。OnLon是全世界第2个对LonWorks节点图形化编程的软件，它符合IEC1131-3标准，用功能方块图编制控制程序，编译后下载到LonWorks节点上。除此之外，OnLon还提供NeuronC编程环境，用户可以用此功能编程自己的功能块
10、，并加到OnLon的功能块库中。OnLon提供的编程及调试环境，能知足用户一般的应用及开发需要，用易于使用的软件代替昂贵复杂的开发设备是OnLon的根本出发点，这一点对应用工程师来讲，尤为重要。OnLon提供的标准功能块分6种：算术运算加、减、乘、除、开方、均值、移位等逻辑运算与、或者、非、比拟等控制运算PID、滤波器、比拟器、放大器、触发器、双速、死区等分享功能锁存、时钟、折线等，这些功能块向用户开放NeuronC代码，使用者可以在根底上修改形成新的功能块？网络变量功能块，提供一个方便直观的对话环境，让用户通过简单的选择，完成网络变量的命名、类型的选择、存储方式及网络属性的配置，通过这种功能
11、块定义的网络变量符合LonMark标准？硬件输入输出功能块，这是唯一与承载算法的硬件相关的功能块，在这一交互式环境中，用户选择所用的硬件类型，指定IO口及其扫描时间。不同厂家的硬件产品提供不同的驱动软件，OnLon承受2种形式的驱动软件：库函数和NeuronC代码，因此OnLon不仅可以用在EIC2000系统中，也可用到任何一种基于3150NeuronChip的LonWorks产品中。到目前为止，OnLon能提供57种标准功能块和6种自由分享功能块。OnLon功能块还将不断地扩展。除OnLon开发者开发新的功能块以外，还向全世界OnLon使用者征集自由分享功能块和购置OEM功能块，使这一中国人
12、开发的软件不断完善，成为世界级的精品软件。OnLon编译后的最终代码是基于时间周期性执行的。系统提供秒级和毫秒级2个根本时钟，每个模块的执行周期可由用户设置。3从Infranet到Internet的一体化Internet技术将改变人类的生活方式，自动化控制系统当然不能例外。Wonderware公司的SCOUT,Intellution公司的FIXInternet,PCSoftInternational,Inc的WIZCONforInternet以及EIC2000的WebLon都是这一理念下的成果。Internet的本质在于网络化，FCS系统的本质正是网络化。现场控制网络Infranet到国际互联
13、网Internet的一体化，就是要通过Internet网获取和修改控制系统的信息，进而在最大的外延上表达分布式控制系统的内涵。WebLon构造如图2所示，它运行在WindowsNT平台上，实现EIC2000和Internet的连接。从图中可以看出，运行WebLon的PC必须同时运行HTTPSever，必须有LonWorks网络适配器和TCP/IP网络接入设备网卡、路由器或者modem。图2WebLon构造图在阅读器一端的PC上，必须有一个能运行Java程序的阅读器IE4.0或者Navigator4.0以上版本均可以和一个事先设计好的Web页面。Web页面可以用任何一种页面设计工具设计，由一系列
14、Applet组成页面的主体，WebLon提供的Applet有两类，即代理Applet和界面Applet。界面Applet通过WebLonServer实现对LonWorks网络的访问和进展可视化处理如实现工业动画、趋势图等，而代理Applet统计页面中界面Applet的数目，并把它们用到的网络变量清单提交给WebLonServer。一个页面中只有一个代理Applet，但可以有任意数目的界面Applet，进而形成丰富多彩的“活的阅读器界面。由于Internet开放性所带来的平安性问题，WebLon中设计了完善的访问受权机制。WebLon除了其技术上的优点外，经济上最主要的好处是只要一套软件WebL
15、on，通过Internet技术允许在任意地点有任意多的PC对EIC2000系统进展监控，而全部免费。EIC2000已经在山东无名啤酒厂、贵阳啤酒厂、杭州传化、华北制药厂等地应用，领域涉及食品、化工、轻工及楼宇自动化，最近又在施行储油罐监测系统、城市污水处理系统工程。FCS必将对传统的PLC和DCS产生强烈的冲击，对我国的自动化系统制造商来讲，无疑是宏大的时机，EIC2000以其全面的解决方案和Infranet到Internet的一体化，为FCS系统国产化进展了成功的理论，对我国用电子技术改造传统产业作出积极的奉献。作者单位：北京冶金自动化院智能装备所1000711LewisRW.ProgrammingindustrialcontrolsystemusingIEC1131-3.TheInstitutionofElectricalEngineer2GesytecGH.EasylonToolsforintelligentnetworking：GesytecBrochure0