【正文】 成創(chuàng)新型國家示范性高職院，本著“人無我有、人有我強(qiáng)”的原則，我們就關(guān)于我院電氣工程系創(chuàng)建“ LonWorks現(xiàn)代智能網(wǎng)絡(luò)測控系統(tǒng)”實(shí)驗(yàn)室的技術(shù)方案提出具體申請建議，提請各位領(lǐng)導(dǎo)進(jìn)行審查，并能立刻組織調(diào)研，早做決策，盡快實(shí)施。 ? 本方案的硬件目標(biāo)是創(chuàng)建一個(gè)特色鮮明突出、設(shè)備齊全完善、高檔次高品位的“ LonWorks現(xiàn)代智能網(wǎng)絡(luò)測控系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室”，為我院樓宇智能化、計(jì)算機(jī)測控、機(jī)電一體化等專業(yè)的相關(guān)課程，如“樓宇設(shè)備安裝與調(diào)試”、“綜合布線與網(wǎng)絡(luò)工程”、“樓宇智能化技術(shù)”、“現(xiàn)場總線技術(shù)”、“傳感器與自動(dòng)檢測”、“計(jì)算機(jī)控制技術(shù)”、“計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)”、“自動(dòng)檢測與轉(zhuǎn)換技術(shù)”、“機(jī)電一體化技術(shù)”等提供實(shí)驗(yàn)和實(shí)訓(xùn)基地；為高職高專學(xué)生的課程設(shè)計(jì)、畢業(yè)設(shè)計(jì)及創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)提供技術(shù)平臺(tái)和實(shí)踐基地；也可為我院高年級學(xué)生，特別是有個(gè)性發(fā)展的學(xué)生，中青年教師，在職工程碩士研究生等有發(fā)展?jié)摿Φ娜藛T提供高擋次高品位的科技平臺(tái)和研發(fā)基地；同時(shí)也可將該實(shí)驗(yàn)室作為我院的 LonWorks技術(shù)培訓(xùn)基地，為我國的四化建設(shè)加速培養(yǎng)急需緊缺的高素質(zhì)高技能智能網(wǎng)絡(luò)測控人才。 5．實(shí)驗(yàn)室建設(shè)內(nèi)容 （ 1）培養(yǎng)學(xué)生對現(xiàn)場總線及控制網(wǎng)絡(luò)的基本理論、網(wǎng)絡(luò)組態(tài)、智能設(shè)備開發(fā)等方面技術(shù)的基礎(chǔ)知識和技能。主要以智能設(shè)備硬件軟件、監(jiān)控界面和網(wǎng)絡(luò)管理服務(wù)軟件為主要開發(fā)目標(biāo)。主要功能： 1）開發(fā)雙絞線、電力線媒介的 LonWorks智能控制節(jié)點(diǎn)； 2）組態(tài)配置 LonWorks控制網(wǎng)絡(luò)； 3）開發(fā)基于 Windows的 LNS網(wǎng)絡(luò)管理服務(wù)和監(jiān)控界面應(yīng)用程序； 4）開展有關(guān)課程內(nèi)容的教學(xué)、實(shí)驗(yàn)： 中國智能化產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，相關(guān)行業(yè)面臨著越來越嚴(yán)重的人才急需緊缺情況。為此，教育部和建設(shè)部專門下發(fā)了 《 建筑智能化專業(yè)領(lǐng)域緊缺人才培養(yǎng)培訓(xùn)指導(dǎo)方案 》 ，埃施朗（ Echelon）公司針對我國市場需求，專門出了 LonWorks174。 教育培訓(xùn)計(jì)劃（ LonWorks174。 EIP）。其目的是幫助我國相關(guān)的教育機(jī)構(gòu)建立基于 LonWorks控制網(wǎng)絡(luò)的教育培訓(xùn)平臺(tái)，為學(xué)生提供一個(gè)理論和實(shí)踐相結(jié)合的學(xué)習(xí)環(huán)境，為社會(huì)培養(yǎng)更多的具有實(shí)踐動(dòng)手能力和開發(fā)技能的智能化領(lǐng)域人才，推動(dòng)國內(nèi)相關(guān)行業(yè)的技術(shù)水平的提高，提高國內(nèi)企業(yè)的國際競爭力。 ? EIP是一個(gè)成熟的、結(jié)構(gòu)化的、培養(yǎng)學(xué)生實(shí)際操作能力的教育培訓(xùn)計(jì)劃。從最底層的智能節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)，到將不同的智能設(shè)備集成到同一互可操作的網(wǎng)絡(luò)下，到構(gòu)建設(shè)備控制網(wǎng)絡(luò)，再到開發(fā)人機(jī)界面，最后到通過IP網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制，全方位對學(xué)生進(jìn)行教育。 ? 整個(gè) EIP教育需要 160個(gè)學(xué)時(shí)的時(shí)間，但可以視課程的著重點(diǎn)對時(shí)間進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。需要強(qiáng)調(diào)的是，整個(gè) EIP教學(xué)過程都是在一個(gè)實(shí)驗(yàn)環(huán)境中進(jìn)行的，這樣可以最大限度培養(yǎng)學(xué)生實(shí)際動(dòng)手能力。 ? 學(xué)習(xí)完成后，學(xué)生可以掌握最新的智能設(shè)備組網(wǎng)原理，并可以實(shí)際動(dòng)手構(gòu)建控制網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)?？荚嚭细竦膶W(xué)生還可以獲得由 Echelon公司頒發(fā)的國際認(rèn)可證書。 （ 3） EIP教育培訓(xùn)計(jì)劃課程及配置設(shè)備介紹 EIP教育為 30個(gè)學(xué)生提供同步學(xué)習(xí)的教研環(huán)境，教育學(xué)生掌握控制網(wǎng)絡(luò)最基本的理論基礎(chǔ)，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)際動(dòng)手操作能力，主要課程包括： 1）學(xué)習(xí)怎樣設(shè)計(jì) LonWorks設(shè)備和網(wǎng)絡(luò) 2）學(xué)習(xí)怎樣使用 LonMaker工具組建網(wǎng)絡(luò) 3）學(xué)習(xí)怎樣設(shè)計(jì)基于 LNS的軟件和人機(jī)界面 以及開發(fā)特殊的應(yīng)用程序 4）學(xué)習(xí)怎樣開發(fā)完整的互聯(lián)網(wǎng)和 IP的解決方案 為了使用戶方便地進(jìn)行應(yīng)用開發(fā)， Echelon公司提供了多種模塊化系列的硬件和軟件產(chǎn)品，其中包括： （ 1） 收發(fā)器：完成對發(fā)送和接收的信息進(jìn)行編碼和解碼，不同的通信介質(zhì)采用不同型號的收發(fā)器。 Echelon公司最新的第三代雙絞線和電力線智能收發(fā)器，將神經(jīng)元芯片核心和收發(fā)器 DSP電路集成在一個(gè)芯片中，大大提高了產(chǎn)品的性能和開發(fā)應(yīng)用的方便性。 （ 2） 路由器：是連接不同信道的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)備。用于提供網(wǎng)絡(luò)路由，連接不同通信媒介、擴(kuò)展網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)數(shù)和通信距離等功能。不同信道之間使用的路由器具有不同的型號。 （ 3） LonTalk網(wǎng)絡(luò)接口適配器： 允許用戶使用各種不同接口方式，包括 PCI總線插槽、 PC卡接口、 EIA/RS－ 232串行口等，把 PC連接到 LonWorks網(wǎng)絡(luò)上去。 （ 4）控制模塊：是一塊包含 Neuron 3150神經(jīng)元芯片、收發(fā)器（或智能收發(fā)器）、Flash存儲(chǔ)器和晶振的微縮電路卡。采用多層電路板和表面焊接的先進(jìn)工藝，它是 LonWorks技術(shù)中智能節(jié)點(diǎn)的核心。不同的通信介質(zhì)和不同的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)應(yīng)采用不同型號的控制模塊。 ? （ 5） IP網(wǎng)絡(luò)連接產(chǎn)品，包括 ， 、 IP路由器，提供不同通信媒體的 LonWorks控制網(wǎng)絡(luò)與 IP網(wǎng)的無 ? 縫連接，使 LonWorks局部控制網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展為廣域網(wǎng)絡(luò)，為地理分布的大范圍、多地點(diǎn)的遠(yuǎn)程集中監(jiān)控管理提供了廣闊的應(yīng)用前景。 對計(jì)算機(jī)通信的主要要求是快；對現(xiàn)場總線不僅要求傳輸速度快，在過程控制領(lǐng)域還要求響應(yīng)快，即實(shí)時(shí)性要求；改善現(xiàn)場總線的實(shí)時(shí)性，減少響應(yīng)時(shí)間的不確定性是現(xiàn)場總線的重要發(fā)展趨勢。 計(jì)算機(jī)通信系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)是網(wǎng)絡(luò)狀的，從一點(diǎn)到另外一點(diǎn)的通信路徑可以是不固定的。大部分現(xiàn)場總線的結(jié)構(gòu)是線狀的，雖然現(xiàn)場總線的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)可以是總線型、星型、環(huán)行、回路型等；但在大多數(shù)現(xiàn)場總線中，從一點(diǎn)到另外一點(diǎn)的通信路徑是比較固定的。線狀結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是：①解決網(wǎng)絡(luò)供電比較容易；②解決本安防爆比較容易；③使通信協(xié)議中可以舍去與路徑有關(guān)的幾層，有利于改善實(shí)時(shí)性。目前克服本安防爆對現(xiàn)場總線的限制是現(xiàn)場總線在應(yīng)用理論上的發(fā)展趨勢。 對于網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，斷了一、二條支路，信息還能夠通過其它路徑傳遞；系統(tǒng)的性能會(huì)下降，但不會(huì)癱瘓；線狀結(jié)構(gòu)的主要缺點(diǎn)是當(dāng)一條總線支路的電纜斷了，這條支路就癱瘓了。這個(gè)問題是現(xiàn)場總線至今未被用在最關(guān)鍵場合的主要原因之一，也是現(xiàn)場總線制造商們近期要研究解決的問題之一。 國內(nèi)現(xiàn)場總線的發(fā)展趨勢是：①多種現(xiàn)場總線在國內(nèi)展開激烈競爭，競爭的重點(diǎn)是應(yīng)用工程；②國內(nèi)自己開發(fā)的現(xiàn)場總線產(chǎn)品開始投入市場；③國內(nèi)各行業(yè)的現(xiàn)場總線應(yīng)用工程迅速發(fā)展。目前國內(nèi)要使用現(xiàn)場總線，客觀地說還不得不用外國的產(chǎn)品。但是關(guān)于 “ 哪種現(xiàn)場總線更好 ” 的無休止?fàn)幷撌褂脩魺o法判斷到底應(yīng)該用哪一種現(xiàn)場總線。因此現(xiàn)在這種爭論已經(jīng)開始阻礙現(xiàn)場總線在我國的發(fā)展。 每種現(xiàn)場總線有自己的適用范圍，在它自己的適用范圍內(nèi)，它是最好的，出了這個(gè)范圍它就可能不是最好的。同時(shí)，現(xiàn)場總線是一種正在發(fā)展中的技術(shù)，迄今尚未有一種現(xiàn)場總線可稱是完美的。每一種現(xiàn)場總線都處在不斷地完善過程中。究竟選用哪種現(xiàn)場總線？短期應(yīng)根據(jù)行業(yè)特點(diǎn)、使用范圍和對它的熟悉程度選用；長期應(yīng)根據(jù)應(yīng)現(xiàn)場總線的內(nèi)涵開發(fā)具有自主創(chuàng)新和自主知識產(chǎn)權(quán)的產(chǎn)品。 以工業(yè) PC機(jī)及 Windows/NT為平臺(tái)，加上 FCS系統(tǒng)軟件做控制器；通過現(xiàn)場總線連接各種現(xiàn)場設(shè)備，這便是基于現(xiàn)場總線的先進(jìn)控制系統(tǒng)的基本組成。 LonWorks（ LON Local Operating System局部操作系統(tǒng)）由美國 Echelon公司 1991年推出，主要應(yīng)用于樓宇自動(dòng)化、工業(yè) 自動(dòng)化和電力行業(yè)等。LonTalk的全部 7層協(xié)議，介質(zhì)訪問方式為 PP CSMA（預(yù)測 P堅(jiān)持載波監(jiān)聽多路復(fù)用），采用網(wǎng)絡(luò)邏輯地 址尋址方式，優(yōu)先權(quán)機(jī)制保證了通訊的實(shí)時(shí)性，安全機(jī)制采用證實(shí)方式，因此能構(gòu)建大型網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)。 Echelon公司推出的Neuron神經(jīng)元芯片實(shí)質(zhì)為網(wǎng)絡(luò)型微控制器，該芯片強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)通訊處理功能配以面向?qū)ο蟮木W(wǎng)絡(luò)通訊方式，大大降低了開發(fā)人 員在構(gòu)造應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)通訊方面所需花費(fèi)的時(shí)間和費(fèi)用，而可將精力集中在所擅長的應(yīng)用層進(jìn)行控制策略的編制，因此業(yè)內(nèi)許多專家認(rèn)為 LonWorks總線是一種很有希望的現(xiàn)場總線?；贚onWorks的總線產(chǎn)品有美國 Action公司的 Flexamp。Flexlink等。 14．我國機(jī)電一體化各典型行業(yè)的新發(fā)展 （ 1）我國紡機(jī)機(jī)電一體化技術(shù)的新發(fā)展 近來年，我國各主要紡機(jī)生產(chǎn)企業(yè)堅(jiān)持以市場為導(dǎo)向、以效益為中心，堅(jiān)持技術(shù)創(chuàng)新，努力提高紡機(jī)機(jī)電一體化水平，提高整機(jī)水平，為適應(yīng)小批量、多品種、快響應(yīng)的市場需求及增強(qiáng)產(chǎn)品的市場競爭力，先后推出一批適應(yīng)市場需求的高水平的紡機(jī)新產(chǎn)品，它代表了我國紡機(jī)的整體水平，同時(shí)也反映了我國紡機(jī)機(jī)電一體化技術(shù)的新發(fā)展。 １）普及了交流變頻調(diào)速技術(shù) 近年來各企業(yè)推出的紡機(jī)新產(chǎn)品幾乎毫無例外地推廣應(yīng)用交流異步電機(jī)變頻調(diào)速技術(shù)，某些特殊要求的還應(yīng)用了交流伺服電機(jī)控制技術(shù)。用于紡織機(jī)械設(shè)備的變頻調(diào)速控制系統(tǒng)的調(diào)速方案主要有３種： ①通用變頻器開環(huán)控制異步電機(jī)變頻調(diào)速。此方案電路結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠性好，適用于對調(diào)速精度要求不是很高（２％－５％）、調(diào)速范圍不大（１０ ∶ １以內(nèi)）的各種紡機(jī)設(shè)備，如針織機(jī)械和部分染整機(jī)械等。 ②無速度傳感器的矢量變頻器控制異步電機(jī)變頻調(diào)速。此方案電路結(jié)構(gòu)也較簡單，工作可靠性好，適用于要求調(diào)速精度為０ .５％－１ .０％、調(diào)速范圍在２０ ∶ １以內(nèi)的大部分紡機(jī)設(shè)備。 ③帶速度反饋的矢量變頻控制異步電機(jī)閉環(huán)變頻調(diào)速。此方案電路結(jié)構(gòu)較復(fù)雜、造價(jià)較高，但調(diào)速性能好，可從零轉(zhuǎn)速起進(jìn)行恒轉(zhuǎn)矩速度控制，調(diào)速范圍可達(dá)１００ ∶ １以上，同時(shí)，具有良好的動(dòng)特性（響應(yīng)速度快、精度高），適用于對調(diào)速性能要求高的紡機(jī)設(shè)備。如整經(jīng)、漿紗、熱定形和化纖機(jī)械等。 傳動(dòng)電機(jī)一般有兩種：一種是普通Ｙ系列交流異步電機(jī)，適用于第一種調(diào)速方案配套；另一種是交流變頻專用異步電機(jī)，適用于第二、第三種調(diào)速方案配套使用。 目前選用的變頻器或伺服電機(jī)控制器９０％以上是日本或德國等歐洲產(chǎn)品。應(yīng)該看到近幾年國內(nèi)開發(fā)、生產(chǎn)的變頻器已陸續(xù)推向市場。國產(chǎn)變頻器價(jià)格低、性能較好，只要在工作穩(wěn)定性和可靠性方面把好關(guān)，其發(fā)展?jié)摿⑹蔷薮蟮摹? ２ )推廣了智能化控制技術(shù) 各種紡織機(jī)械設(shè)備普遍采用了ＰＬＣ可編程控制器或ＩＰＣ工控機(jī)等具有智能控制功能的控制器。這樣可方便地實(shí)現(xiàn)： ①各電機(jī)速度的準(zhǔn)確控制、同步協(xié)調(diào)運(yùn)轉(zhuǎn)或位置的準(zhǔn)確跟蹤，如漿紗機(jī)、分條整經(jīng)機(jī)、滌綸后處理機(jī)等； ②按設(shè)定或生產(chǎn)要求的工藝曲線控制各機(jī)件的運(yùn)動(dòng)，如粗紗機(jī)等； ③按設(shè)定或生產(chǎn)要求的操作程序完成加工全過程的控制，如清梳聯(lián)合機(jī)、卷軋染機(jī)等。 ④網(wǎng)絡(luò)通訊。當(dāng)今的ＰＬＣ可編程控制器不僅能實(shí)現(xiàn)一般的邏輯控制，還具備包括模擬量在內(nèi)的數(shù)值處理和網(wǎng)絡(luò)通信等功能。使其通過網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成分布式系統(tǒng)，完成各種復(fù)雜的控利要求，例如ＰＬＣ通過標(biāo)推的ＲＳ４８５串行通訊網(wǎng)絡(luò)和自定義或自主選擇的通信協(xié)議構(gòu)成ＰＬＣ和工控機(jī)的分布式網(wǎng)絡(luò)，它具有較好的靈活性和性能價(jià)格比，因而得到廣泛應(yīng)用。 ３）現(xiàn)場總線 （Ｆｉｅｌｄ ＢＵｓ）技術(shù)開始用于紡機(jī)自動(dòng)化 ? 現(xiàn)場總線技術(shù)已成為世界自動(dòng)化技術(shù)的熱點(diǎn)，近年來在我國紡機(jī)自動(dòng)化中已受到關(guān)注并開始推廣應(yīng)用。現(xiàn)場總線是主要用于連接現(xiàn)場儀表和自動(dòng)化控制系統(tǒng)之間的一種開放式、全數(shù)字化、雙向、多站的通信系統(tǒng)?，F(xiàn)場總線在應(yīng)用層所使用的協(xié)議有多種多樣，但目前已趨于統(tǒng)一。ＰＲＯＦＩＢＵＳ－ＤＰ是現(xiàn)場總線ＰＲＯＦＩＢＵＳ中廣泛應(yīng)用的一種協(xié)議、主要用于現(xiàn)場級的主從通信，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場級控制系統(tǒng)與分布式Ｉ／Ｏ及其他現(xiàn)場級設(shè)備之間的通信（它有極好的抗電磁干擾性能）。例如，ＰＬＣ或ＩＰＣ和遠(yuǎn)程Ｉ／Ｏ、傳動(dòng)裝置、人機(jī)界面等之間的通信，ＰＲＯＦＩＢＵＳ應(yīng)用廣泛、尤其在歐洲用得很普遍。另外，ＤｅｖｉｃｅＮｅｔ（設(shè)備網(wǎng)）是一種低價(jià)位的總線。它可連接自動(dòng)化生產(chǎn)系統(tǒng)中廣泛的工業(yè)設(shè)備，也是一種開放式的現(xiàn)場總線的協(xié)議，現(xiàn)在北美和日本廣泛應(yīng)用。近年來我國紡機(jī)自動(dòng)化中也已逐步應(yīng)用了ＰＲＯＦＩＢＵＳ現(xiàn)場總線，相信不久可望在紡機(jī)設(shè)備上推廣應(yīng)用這種先進(jìn)的現(xiàn)場工業(yè)控制技術(shù)。 ４）數(shù)顯設(shè)備應(yīng)用普遍 各種紡機(jī)設(shè)備普遍應(yīng)用了數(shù)顯，如各種數(shù)顯儀表、人機(jī)界面和觸摸屏等。前者一般是顯示單一參數(shù)或少數(shù)幾個(gè)參數(shù)。而后者，一般則顯示多參數(shù)或圖形并帶有智能功能，實(shí)現(xiàn)人機(jī)對話，可以曲線或圖表形式顯示工藝參數(shù)的歷史值和當(dāng)今值或狀態(tài)顯示。人機(jī)界面可設(shè)文本操作面板、圖形操作員面板和觸摸屏等，可與ＰＬＣ套使用，有的還支持現(xiàn)場總線協(xié)議。 （ 2）包裝機(jī)械的機(jī)電一體化發(fā)展趨勢 ? 包裝是產(chǎn)品進(jìn)入流通領(lǐng)域的必要條件，而實(shí)現(xiàn)包裝的主要手段是使用包裝機(jī)械。隨著時(shí)代的發(fā)展和技術(shù)的進(jìn)步，包裝機(jī)械在流通領(lǐng)域中正起著越來越大的作用。傳統(tǒng)的包裝機(jī)械多采用機(jī)械式控制，如凸輪分配軸式，后來又出現(xiàn)了電子控制、光電控制、氣動(dòng)控制等控制形式。但是隨著生產(chǎn)力的日益提高，包裝參數(shù)的隨機(jī)多變，這些控制系統(tǒng)已越來越難以滿足新形勢的發(fā)展。這時(shí)，包裝機(jī)械的機(jī)電一體化技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，它徹底改變了包裝機(jī)械的面貌，使其以全新的姿態(tài)出現(xiàn)在世人面前。 ? 機(jī)電一體化從根本上改變了包裝機(jī)械的面貌。在這種包裝機(jī)械中，微機(jī)作為它的大腦，取代了常規(guī)的控制系統(tǒng)。