基于LonWorks总线的工业生产流程控制研究综述【文献综述】

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1、毕业论文文献综述通信工程基于LonWorks总线的工业生产流程控制研究综述摘要：介绍了现场总线的定义，引出LonWorks现场总线技术，并介绍了LonWorks设备的各个部分的结构和原理，以及它们是如何相互运作的，并通过与传统的工业生产流程控制系统比较证明了在工业生产中采用LonWorks现场总线技术的必要性和作用，同时还描述了LonWorks现场总线的设备如何实现工业生产流程控制。关键词：监控系统；现场总线；LonWorks1.引言现场总线是安装在生产过程区域的现场设备/仪表与控制室的自动控制装置/系统之间的一种串行、数字式、多点

2、通信的数据总线。[1]在工业生产中。它一方面将现场设备运行的各种信息传到远程的控制室，另一方面又将控制室的各种控制命令、维护、组态命令送往各相关的现场设备。因为现场总线如此先进，是故现场总线在制造业、流程工业、电力、交通、楼宇等自动化系统中有着广泛的应用前景。本文重点讲述的是LonWorks现场总线技术。2.LonWorks现场总线技术2.1简介LON(LocalOperatingNetwork)总线是用于开发监控网络系统的一种技术平台。由美国Echelon公司于1991年推出的智能控制网络[1]。LonWorks网络系统由智能节点

3、构成，每个智能节点可具有多种形式的I／0功能，节点间可通过多种传输介质进行通信，并遵守ISO／OSI的7层模型，目前在工业控制、楼宇自控、空调暖送、交通运输等自动化领域都广泛应用含有LonWorks技术的产品。是全球领先的控制网络技术。2.2LonWorks通信协议——LonTalkLonTalk协议包容了LON总线所有网络通信功能，是为LON总线设计的专用协议。LonTalk协议能在不同的节点、不同的介质中进行通信。设计师们在该协议中建立了一个功能强大的网络操作系统，该网络操作系统可通过所提供的网络开发工具生成固件，可使生成的数据

4、在双绞线、同轴电缆、光纤、射频、红外线、电力线等不同的介质中可靠地传输；[6]并且还兼容OSI开放系统互连参考模型的七层协议，使LON总线能够直接面向对象传送数据，即采用网络变量形式，通过网络变量把网络通信设计简化为参数设置。2.2.1LonTalk的特点1)发送的报文都是很短的数据(通常几个到几十个字节)。2)通信带宽不高(2Kbps到2Mbps)。3)网络上的节点往往是低成本、低维护的单片机。4)支持多节点，多通信介质。5)具有较高的可靠性和实时性。2.2.2LonTalk七层协议LonTalk协议被封装在神经元芯片(Neuro

5、n)中得以实现[2]。集成芯片中有3个8位CPU：1)媒体访问控制(MAC)处理器：就像OSI中第1、2层的功能，它实现介质访问系统的控制与处理；2)网络处理器：就像OSI中第3—6层的功能，它能进行网络变量寻址、处理、背景诊断、路径选择、软件计时、网络管理、并负责网络通信控制、收发数据包等；3)应用处理器：就像OSI应用层功能，执行操作系统服务与用户代码。此外，芯片还具有存储信息缓冲区，以实现CPU之间的信息传递，并作为网络缓冲区和应用缓冲区。表1显示了LonTalk的七层协议架构。表1LonTalk七层协议2.3LonWorks

6、现场总线与RS-485总线网络比较LonWorks现场总线与RS-485总线的比较如表2所示：通信距离传输速率网络容量通信可靠性LonWorks现场总线最大传输距离是2.7km300-1.25MbpsLonWorks采用三层结构，即域、子网、和节点。系统的节点数量没有任何限制神经元芯片中含48位ID号，是全世界唯一的神经元芯片中有二个CPU专门负责通信，容错与检错能力是由硬件和软件同时完成RS-485总线最大传输距离是1.2km300-9.6kbps一条通道最大可接255个节点容错与检错能力须通过软件设定表2LonWorks现场总线

7、与RS-485总线的比较（表）3.传统的工业生产流程控制系统传统的工业生产流程控制系统流行于上个世纪30年代，是当时先进的一种控制体系，但随着现场总线，以太网和数字控制技术的出现，这种传统的工业生产流程控制系统曝露了它许多的缺陷：1.传统的工业生产流程控制系统要实现显示切换、报警上传、中心与现场对讲等功能，必须外加硬件功能模块，而且不同的硬件模块其接口都不尽相同，所以制约了硬件选型和拓展。2.传统的工业生产流程控制系统中需要每一个车间必须都要有专门的线缆铺设至中心，包括音频线、视屏线、报警控制线等多种控线。如果只有一个车间还好，如果

8、有10个以上的车间，那需要接入的线只能用大量来形容，这样对不论是施工还是维护都是很大问题。3.传统的工业生产流程控制系统中的设备使用大量的硬件设备，如硬盘录像机，报警盒等。4.传统的工业生产流程控制系统线材数量庞大，施工时需要大量排线