LonWorks总线技术在实验室数字化建设中的应用.pdf

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1、第7期薛岚等．knworks总线技术在实验室数字化建设中的应用881LonWorks总线技术在实验室数字化建设中的应用薛岚1’2杨帅1’2成建生1(1．江苏电子产品装备制造工程技术研究开发中心，江苏淮安223003；2．淮安信息职业技术学院，江苏淮安223003)摘要介绍了Lonworks现场总线技术在实验室数字化建设的应用，给出基于knWorks控制器和IL0N设备构建实验室控制系统的架构，分析了实验室智能控制的方法和策略。关键词h娟rorl娼实验室数字化建设智能控制中图分类号TP393文献标识码A文章编号1000-3932(2011)

2、07JD881讲没有教育的现代化就没有社会的现代化，因此，目前国内各大中院校都在积极倡导数字现代化校园建设，现代高新信息技术大范围引入学校的各个领域。‰works现场总线技术作为一种新兴的自控控制技术，具有智能化、网络化和数字化的特点，对优化实验室和学校的数字化建设起到领航作用，加快教育现代化进程。Lonworks是一种开放性的网络操作数字平台，遵循LonTaLlk协议的设备能够在该平台上互操作，它给各种各样的控制应用提供端到端的解决方案，连接各种传感器、执行器及仪表等，构成分布式监控网络，实现了真正地在对等层点到点通信的分布式控制网络。

3、为此，笔者基于该技术构建实施室控制系统。1数字化实验室方案1．1实验室控制架构数字化实验室集教学资源共享和教学环境控制于一体，通过ILoN的IP852路由功能将LDn-Works总线网络、IP局域网络和Intemet互联网络衔接到一起，控制架构如图l所示。基于HOsT-BASAE结构的控制器利用神经元芯片和微处理器控制实验室内的各种设备。工作站不参与底层设备的控制过程，只用于系统前期的设计配置和后期的HMI监控任务，系统脱离工作站照常工作，内置LNs、LonMaker和LNSDDEseryer。LNS是LDnWorks网络的开放标准的操作

4、系统，提供给用户强大的客户／服务器架构，是Lonworks总线的可互操作性的基础，提供管理、监控、诊断和维护等网络服务。LonMaker是基于LNs操作系统、包含客户／服务器体系结IP局域网野g学习站l回。出学习站2画蚕学习站Ⅳ§拦鑫妒睐而计工作站盯蕊LNSwork8网络控制器l控制器2控制器Ⅳ图1数字实验室系统结构图构和MicrosoftVisio界面的网络集成工具，实现节点安装、网络变量连接、功能模块属性配置、网络诊断和控制维护等。LNsDDESeⅣer通过LNs网络驱动器和LNs网络接口，配合与动态数据交换的Microsoftwin

5、dows应用程序，就可以监视和控制bnworks网络，更新网络变量通过应用程序向LNSDDESenrer发送一个DDEadvice报文，监视网络变量通过查找LNS数据库，检查网络变量绑定情况【1．2J。ILON设备嵌入实时操作系统，采用一个32位RISc处理器和bnworks／IP体系结构，是遵从E认852协议的LonTalk协议的IP网收稿日期：201lJD5旬3(修改稿)基金项目：江苏省科技厅科技基础设施建设计划项目(B㈣825)；江苏高校科研成果产业化推进项目(JIIzD嘴．45)化工自动化及仪表第38卷关，为bnworks、局域网

6、和Intemet提供互访通道。ILoN能够为基于LNS或OpenLDV的应用程序与本地或者远程网络之间建立基于LNS远程网络接口，ILON包括一个数据服务器，为Lon．Works网络数据提供数据源。另外，学习站通过ILoN提供的服务访问工作站、IP局域网和Inter_net互联网的教学资源。1．2控制策略设计出于人性化设计，控制策略分为常规控制和自动控制两种方法(图2)。常规控制主要针对于传统授课教师，通过常规的控制开关打开或者关闭实验室中的投影仪、窗帘、空调和照明；自动控制通过HMI远程控制和触摸屏本地控制两种方式，按照实验模式、休息模

7、式、讲课模式、参观模式、手动模式和节能模式实现实验室的智能化控制。除节能模式外实验室在其他5种工作模式中，温湿度和二氧化碳传感器实时监测室内的空气质量，依据情况会启动排风机、除湿机及空调等设备改善空气质量。数字化实验事自动控制ll常规控制触摸屏本地控制IJHMI运行控制驯嘉⋯瑟耋

8、ll篓lI霎Il委0耋II萋JI誊lI雾

9、II鍪窗帘图2数字实验室控制方案2实验室核心控制器【onworks控制器在实验室控制系统中起到核心作用，负责底层设备的控制与点到点通信，也承担沟通上层设备与底层设备的桥梁作用。HOST．BAsE结构LonWorks控制器

10、的主机采用棚9S51，该芯片内集成了中央处理器和n船h存储单元，为许多控制应用系统提供高性价比的解决方案；从机采用神经元芯片Mcl43150，11个I／O引脚通过编程可配置成34种不同的L／0