摘　要：介紹了基于LonWorks現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的控制系統(tǒng)的軟件及硬件解決方法，提出了對(duì)LonWorks節(jié)點(diǎn)圖形化編程以及實(shí)現(xiàn)Infranet到Internet一體化的技術(shù)方案。 　　關(guān)鍵詞：現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)（FCS），LonWorks，IEC1131-3，現(xiàn)場(chǎng)控制網(wǎng)絡(luò)，國際互聯(lián)網(wǎng) The Hardware and Software Total Solution for a LonWorks Based Control System 　　Abstract：A map road of the hardware and software total solution for a LonWorks based Fieldbus control system（FCS） is introduced,the methods of programming the LonWorks nodes and integrating Infranet and Internet are provided. 　　Key words：Fieldbus control system （FCS）,LonWorks,IEC1131-3,Infranet,Internet 　　什么是PLC和DCS之后最具生命力的控制系統(tǒng)設(shè)備？現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng),也就是FCS。 　　FCS系統(tǒng)最感性的特征是：構(gòu)成自動(dòng)化系統(tǒng)的各種傳感器、執(zhí)行器及控制器通過現(xiàn)場(chǎng)控制網(wǎng)絡(luò)聯(lián)系起來，通過網(wǎng)絡(luò)上的“對(duì)話”完成傳統(tǒng)系統(tǒng)需要硬件連接才能傳遞的信號(hào)，也正是通過這種“對(duì)話”完成彼此的協(xié)調(diào)，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制。FCS系統(tǒng)以其網(wǎng)絡(luò)化、標(biāo)準(zhǔn)化、開放性和可互操作等諸多技術(shù)優(yōu)勢(shì)向傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)裝備發(fā)起挑戰(zhàn)，其帶來的不僅是控制裝備的技術(shù)更新，更是工程設(shè)計(jì)方法的革命。 　　在FF，Profibus, Interbus, CAN等諸多現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)中，LonWorks現(xiàn)場(chǎng)總線是唯一一種涵蓋Sensor Bus、Device Bus和Fieldbus三種應(yīng)用層次的總線技術(shù)，另外LonWorks支持雙絞線、電力線、電話線、紅外光、無線電及光纖等多種傳輸介質(zhì)，從而使LonWorks技術(shù)廣泛地應(yīng)用到電力系統(tǒng)、樓宇自動(dòng)化、輕工、食品、環(huán)保及其他傳統(tǒng)的工業(yè)控制領(lǐng)域。通過LonMark認(rèn)證的LonWorks產(chǎn)品，無論來自哪一個(gè)制造商，都可以達(dá)到“無縫連接”，實(shí)現(xiàn)互操作。 　　EIC2000開放控制系統(tǒng)正是基于LonWorks現(xiàn)場(chǎng)總線的FCS系統(tǒng)，它豐富的硬件系列產(chǎn)品及標(biāo)準(zhǔn)化的軟件，為用戶提供了一個(gè)FCS的全面解決方案，真正實(shí)現(xiàn)了從Infranet到Internet的一體化。 1　EIC2000開放控制系統(tǒng)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 　　EIC2000開放控制系統(tǒng)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。 圖1　EIC2000系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 2　EIC2000開放控制系統(tǒng)的產(chǎn)品構(gòu)成 2.1　硬件 　?。甃onWorks現(xiàn)場(chǎng)智能儀表 　?。甃onWorks智能控制器和智能IO（Smart Controller/Smart IO） 　?。甃onWorks復(fù)雜控制器及網(wǎng)關(guān)LonPLC 　?。甃onWorks網(wǎng)絡(luò)選件 　　所有EIC2000的硬件產(chǎn)品都有神經(jīng)元芯片（Neuron chip）及LonWorks網(wǎng)絡(luò)接口，出廠時(shí)都有預(yù)加載程序，大體上完成4部分功能，即上電自診斷、故障統(tǒng)計(jì)與報(bào)警、輸入輸出及通信。除此之外，還可以通過LonWorks網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程下裝用戶自定義程序。 　　LonWorks現(xiàn)場(chǎng)智能儀表有溫度變送器和壓力變送器。 　　EIC2000智能IO完成現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)的采集和驅(qū)動(dòng)，以獨(dú)立工作的模塊方式提供給使用者，每個(gè)模塊可接16或8路現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)，信號(hào)類型有開關(guān)量輸入輸出、脈沖量輸入、標(biāo)準(zhǔn)模擬量輸入（0～20 mA, 4～20 mA,0～2.5 V,0～5 V）、標(biāo)準(zhǔn)模擬量輸出（0～20 mA,4～20 mA, -5～+5 V，0～10 V）、RTD和熱電偶。 　　EIC2000的智能模塊中，有2個(gè)非常有特色的產(chǎn)品：時(shí)鐘模塊SCH-10和網(wǎng)絡(luò)變量顯示模塊LonMeter。前者為系統(tǒng)提供同步時(shí)鐘和完成一些時(shí)間相關(guān)的調(diào)度算法，后者為現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備提供一個(gè)觀測(cè)的“窗口”。LonMeter帶一個(gè)LCD顯示屏，可背光顯示，亮度可調(diào)，4行顯示，每行16個(gè)字符，可同時(shí)顯示4個(gè)網(wǎng)絡(luò)變量測(cè)量值及提示信息，并可按鍵翻屏，滾動(dòng)顯示60個(gè)網(wǎng)絡(luò)變量，從而解決了許多系統(tǒng)難以解決的現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)問題。 　　EIC2000智能控制器帶有多種類型的現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)接口，可以完成一定的控制功能，如回路調(diào)節(jié)，邏輯控制等，一般安裝在被控制對(duì)象（馬達(dá)、罐體等）旁邊，并通過LonWorks網(wǎng)絡(luò)與其他EIC2000設(shè)備或計(jì)算機(jī)連接起來。 　　LonPLC是一種軟PLC（SoftPLC），用符合IEC1131-3標(biāo)準(zhǔn)的PLC編程平臺(tái)IsaGraf編程，沒有直接的現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)接口，現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)的數(shù)據(jù)都是通過LonWorks網(wǎng)絡(luò)從Smart IO或Smart Controller獲取，一般用來完成大范圍內(nèi)的控制與聯(lián)鎖，LonPLC與Smart IO或Smart Controller構(gòu)成的系統(tǒng)規(guī)?？扇我鈹U(kuò)展或裁剪。 　　網(wǎng)絡(luò)選件指的是PC機(jī)LonWorks適配器PCLTA-10/SLTA-10、路由器和網(wǎng)絡(luò)終端器，其概念及用法與普通雙絞線以太網(wǎng)相應(yīng)的產(chǎn)品類似。 2.2　軟件 　?。甃onWorks節(jié)點(diǎn)圖形化算法組態(tài)：OnLon 　?。甃onWorks網(wǎng)絡(luò)管理軟件：VisualLon 　?。甃onWorks到Internet接口軟件：WebLon 　?。藱C(jī)界面軟件及其驅(qū)動(dòng)程序（推薦Intouch和LNS DDE Server） 　　用EIC2000構(gòu)成系統(tǒng)，必須具備VisualLon 和 LNS DDE Server，如果還需要在Smart IO 或Smart Controller中編寫自定義的控制算法，還必須用到OnLon。 　　VisualLon和OnLon是工具類軟件，只在工程設(shè)計(jì)或維護(hù)時(shí)需要，系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)只需人機(jī)界面軟件及其驅(qū)動(dòng)程序，而且工程中每用到一臺(tái)PC機(jī)，就要相應(yīng)地購買一套人機(jī)界面軟件及其驅(qū)動(dòng)程序。 　　VisualLon和OnLon是通用的LonWorks系統(tǒng)工具軟件，不僅適用于EIC2000，也適用于所有符合LonMark協(xié)議的產(chǎn)品。 　　VisualLon提供LonWorks節(jié)點(diǎn)的安裝、節(jié)點(diǎn)替換、節(jié)點(diǎn)測(cè)試、程序加載、網(wǎng)絡(luò)變量綁定等網(wǎng)絡(luò)管理功能，還提供節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)變量讀取、修改及節(jié)點(diǎn)配置參數(shù)的設(shè)定功能。 　　OnLon是全世界第2個(gè)對(duì)LonWorks節(jié)點(diǎn)圖形化編程的軟件，它符合IEC1131-3標(biāo)準(zhǔn)，用功能方塊圖編制控制程序，編譯后下載到LonWorks節(jié)點(diǎn)上。除此之外，OnLon還提供Neuron C編程環(huán)境，用戶可以用此功能編程自己的功能塊，并加到OnLon的功能塊庫中。 　　OnLon提供的編程及調(diào)試環(huán)境，能滿足用戶一般的應(yīng)用及開發(fā)需要，用易于使用的軟件代替昂貴復(fù)雜的開發(fā)設(shè)備是OnLon的根本出發(fā)點(diǎn)，這一點(diǎn)對(duì)應(yīng)用工程師來說，尤為重要。OnLon提供的標(biāo)準(zhǔn)功能塊分6種： 　　．算術(shù)運(yùn)算（加、減、乘、除、開方、均值、移位等） 　?。壿嬤\(yùn)算（與、或、非、比較等） 　　．控制運(yùn)算（PID、濾波器、比較器、放大器、觸發(fā)器、雙速、死區(qū)等） 　?。蚕砉δ埽ㄦi存、時(shí)鐘、折線等），這些功能塊向用戶開放Neuron C代碼，使用者可以在基礎(chǔ)上修改形成新的功能塊 　　？ 網(wǎng)絡(luò)變量功能塊，提供一個(gè)方便直觀的對(duì)話環(huán)境，讓用戶通過簡單的選擇，完成網(wǎng)絡(luò)變量的命名、類型的選擇、存儲(chǔ)方式及網(wǎng)絡(luò)屬性的配置，通過這種功能塊定義的網(wǎng)絡(luò)變量符合LonMark標(biāo)準(zhǔn) 　??？ 硬件輸入輸出功能塊，這是唯一與承載算法的硬件相關(guān)的功能塊，在這一交互式環(huán)境中，用戶選擇所用的硬件類型，指定IO口及其掃描時(shí)間。不同廠家的硬件產(chǎn)品提供不同的驅(qū)動(dòng)軟件，OnLon接受2種形式的驅(qū)動(dòng)軟件：庫函數(shù)和Neuron C代碼，因此OnLon不僅可以用在EIC2000系統(tǒng)中，也可用到任何一種基于3150 Neuron Chip的LonWorks產(chǎn)品中。 　　到目前為止，OnLon能提供57種標(biāo)準(zhǔn)功能塊和6種自由共享功能塊。OnLon功能塊還將不斷地?cái)U(kuò)展。除OnLon開發(fā)者開發(fā)新的功能塊以外，還向全世界OnLon使用者征集自由共享功能塊和購買OEM功能塊，使這一中國人開發(fā)的軟件不斷完善，成為世界級(jí)的精品軟件。 OnLon編譯后的最終代碼是基于時(shí)間周期性執(zhí)行的。系統(tǒng)提供秒級(jí)和毫秒級(jí)2個(gè)基本時(shí)鐘，每個(gè)模塊的執(zhí)行周期可由用戶設(shè)置。 3　從Infranet到Internet的一體化 　　Internet技術(shù)將改變?nèi)祟惖纳罘绞?，自?dòng)化控制系統(tǒng)當(dāng)然不能例外。Wonderware公司的SCOUT,Intellution公司的FIX Internet, PC Soft International,Inc的WIZCON for Internet以及EIC2000的WebLon都是這一理念下的成果。 　　Internet的本質(zhì)在于網(wǎng)絡(luò)化，F(xiàn)CS系統(tǒng)的實(shí)質(zhì)正是網(wǎng)絡(luò)化?，F(xiàn)場(chǎng)控制網(wǎng)絡(luò)（Infranet）到國際互聯(lián)網(wǎng)（Internet）的一體化，就是要通過Internet網(wǎng)獲取和修改控制系統(tǒng)的信息，從而在最大的外延上體現(xiàn)分布式控制系統(tǒng)的內(nèi)涵。 　　WebLon結(jié)構(gòu)如圖2所示，它運(yùn)行在Windows NT平臺(tái)上，實(shí)現(xiàn)EIC2000和Internet的連接。 從圖中可以看出，運(yùn)行WebLon的PC必須同時(shí)運(yùn)行HTTP Sever，必須有LonWorks網(wǎng)絡(luò)適配器和TCP/IP網(wǎng)絡(luò)接入設(shè)備（網(wǎng)卡、路由器或modem）。 圖2　WebLon結(jié)構(gòu)圖 在瀏覽器一端的PC上，必須有一個(gè)能運(yùn)行Java程序的瀏覽器（IE4.0或Navigator4.0以上版本均可以）和一個(gè)事先設(shè)計(jì)好的Web頁面。 　　Web頁面可以用任何一種頁面設(shè)計(jì)工具設(shè)計(jì)，由一系列Applet組成頁面的主體，WebLon提供的Applet有兩類，即代理Applet 和界面Applet。 　　界面Applet通過WebLon Server實(shí)現(xiàn)對(duì)LonWorks網(wǎng)絡(luò)的訪問和進(jìn)行可視化處理（如實(shí)現(xiàn)工業(yè)動(dòng)畫、趨勢(shì)圖等），而代理Applet統(tǒng)計(jì)頁面中界面Applet的數(shù)量，并把它們用到的網(wǎng)絡(luò)變量清單提交給WebLon Server。一個(gè)頁面中只有一個(gè)代理Applet，但可以有任意數(shù)量的界面Applet，從而形成豐富多彩的“活”的瀏覽器界面。 　　由于Internet開放性所帶來的安全性問題，WebLon中設(shè)計(jì)了完善的訪問授權(quán)機(jī)制。 　　WebLon 除了其技術(shù)上的優(yōu)點(diǎn)外，經(jīng)濟(jì)上最主要的好處是只要一套軟件（WebLon），通過Internet技術(shù)允許在任意地點(diǎn)有任意多的PC對(duì)EIC2000系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控，而全部免費(fèi)。 4　結(jié)論 　　EIC2000已經(jīng)在山東無名啤酒廠、貴陽啤酒廠、杭州傳化、華北制藥廠等地應(yīng)用，領(lǐng)域涉及食品、化工、輕工及樓宇自動(dòng)化，最近又在實(shí)施儲(chǔ)油罐監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、城市污水處理系統(tǒng)工程。 　　FCS必將對(duì)傳統(tǒng)的PLC和DCS產(chǎn)生強(qiáng)烈的沖擊，對(duì)我國的自動(dòng)化系統(tǒng)制造商來說，無疑是巨大的機(jī)會(huì)，EIC2000以其全面的解決方案和Infranet到Internet的一體化，為FCS系統(tǒng)國產(chǎn)化進(jìn)行了成功的實(shí)踐，對(duì)我國用電子技術(shù)改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)作出積極的貢獻(xiàn)。 作者單位：北京冶金自動(dòng)化院智能裝備所（100071） 參考文獻(xiàn) 　[1]Lewis R W.Programming industrial control system using IEC1131-3.The 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