【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”的原則，我們就關于我院電氣工程系創(chuàng)建“ LonWorks現代智能網絡測控系統(tǒng)”實驗室的技術方案提出具體申請建議，提請各位領導進行審查，并能立刻組織調研，早做決策，盡快實施。 ? 本方案的硬件目標是創(chuàng)建一個特色鮮明突出、設備齊全完善、高檔次高品位的“ LonWorks現代智能網絡測控系統(tǒng)實驗室”，為我院樓宇智能化、計算機測控、機電一體化等專業(yè)的相關課程，如“樓宇設備安裝與調試”、“綜合布線與網絡工程”、“樓宇智能化技術”、“現場總線技術”、“傳感器與自動檢測”、“計算機控制技術”、“計算機網絡”、“自動檢測與轉換技術”、“機電一體化技術”等提供實驗和實訓基地；為高職高專學生的課程設計、畢業(yè)設計及創(chuàng)新實驗設計提供技術平臺和實踐基地；也可為我院高年級學生，特別是有個性發(fā)展的學生，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和研發(fā)基地；同時也可將該實驗室作為我院的 LonWorks技術培訓基地，為我國的四化建設加速培養(yǎng)急需緊缺的高素質高技能智能網絡測控人才。 5．實驗室建設內容 （ 1）培養(yǎng)學生對現場總線及控制網絡的基本理論、網絡組態(tài)、智能設備開發(fā)等方面技術的基礎知識和技能。主要以智能設備硬件軟件、監(jiān)控界面和網絡管理服務軟件為主要開發(fā)目標。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； 2）組態(tài)配置 LonWorks控制網絡； 3）開發(fā)基于 Windows的 LNS網絡管理服務和監(jiān)控界面應用程序； 4）開展有關課程內容的教學、實驗： 中國智能化產業(yè)發(fā)展迅速，相關行業(yè)面臨著越來越嚴重的人才急需緊缺情況。為此，教育部和建設部專門下發(fā)了 《 建筑智能化專業(yè)領域緊缺人才培養(yǎng)培訓指導方案 》 ，埃施朗（ Echelon）公司針對我國市場需求，專門出了 LonWorks174。 教育培訓計劃（ LonWorks174。 EIP）。其目的是幫助我國相關的教育機構建立基于 LonWorks控制網絡的教育培訓平臺，為學生提供一個理論和實踐相結合的學習環(huán)境，為社會培養(yǎng)更多的具有實踐動手能力和開發(fā)技能的智能化領域人才，推動國內相關行業(yè)的技術水平的提高，提高國內企業(yè)的國際競爭力。 ? EIP是一個成熟的、結構化的、培養(yǎng)學生實際操作能力的教育培訓計劃。從最底層的智能節(jié)點設計，到將不同的智能設備集成到同一互可操作的網絡下，到構建設備控制網絡，再到開發(fā)人機界面，最后到通過IP網絡實現遠程控制，全方位對學生進行教育。 ? 整個 EIP教育需要 160個學時的時間，但可以視課程的著重點對時間進行適當調整。需要強調的是，整個 EIP教學過程都是在一個實驗環(huán)境中進行的，這樣可以最大限度培養(yǎng)學生實際動手能力。 ? 學習完成后，學生可以掌握最新的智能設備組網原理，并可以實際動手構建控制網絡系統(tǒng)?？荚嚭细竦膶W生還可以獲得由 Echelon公司頒發(fā)的國際認可證書。 （ 3） EIP教育培訓計劃課程及配置設備介紹 EIP教育為 30個學生提供同步學習的教研環(huán)境，教育學生掌握控制網絡最基本的理論基礎，培養(yǎng)學生的實際動手操作能力，主要課程包括： 1）學習怎樣設計 LonWorks設備和網絡 2）學習怎樣使用 LonMaker工具組建網絡 3）學習怎樣設計基于 LNS的軟件和人機界面 以及開發(fā)特殊的應用程序 4）學習怎樣開發(fā)完整的互聯網和 IP的解決方案 為了使用戶方便地進行應用開發(fā)， Echelon公司提供了多種模塊化系列的硬件和軟件產品，其中包括： （ 1） 收發(fā)器：完成對發(fā)送和接收的信息進行編碼和解碼，不同的通信介質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，將神經元芯片核心和收發(fā)器 DSP電路集成在一個芯片中，大大提高了產品的性能和開發(fā)應用的方便性。 （ 2） 路由器：是連接不同信道的網絡基礎結構設備。用于提供網絡路由，連接不同通信媒介、擴展網絡節(jié)點數和通信距離等功能。不同信道之間使用的路由器具有不同的型號。 （ 3） LonTalk網絡接口適配器： 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網絡上去。 （ 4）控制模塊：是一塊包含 Neuron 3150神經元芯片、收發(fā)器（或智能收發(fā)器）、Flash存儲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工藝，它是 LonWorks技術中智能節(jié)點的核心。不同的通信介質和不同的網絡拓撲結構應采用不同型號的控制模塊。 ? （ 5） IP網絡連接產品，包括 ， 、 IP路由器，提供不同通信媒體的 LonWorks控制網絡與 IP網的無 ? 縫連接，使 LonWorks局部控制網絡擴展為廣域網絡，為地理分布的大范圍、多地點的遠程集中監(jiān)控管理提供了廣闊的應用前景。 對計算機通信的主要要求是快；對現場總線不僅要求傳輸速度快，在過程控制領域還要求響應快，即實時性要求；改善現場總線的實時性，減少響應時間的不確定性是現場總線的重要發(fā)展趨勢。 計算機通信系統(tǒng)的結構是網絡狀的，從一點到另外一點的通信路徑可以是不固定的。大部分現場總線的結構是線狀的，雖然現場總線的拓撲結構可以是總線型、星型、環(huán)行、回路型等；但在大多數現場總線中，從一點到另外一點的通信路徑是比較固定的。線狀結構的優(yōu)點是：①解決網絡供電比較容易；②解決本安防爆比較容易；③使通信協議中可以舍去與路徑有關的幾層，有利于改善實時性。目前克服本安防爆對現場總線的限制是現場總線在應用理論上的發(fā)展趨勢。 對于網狀結構，斷了一、二條支路，信息還能夠通過其它路徑傳遞；系統(tǒng)的性能會下降，但不會癱瘓；線狀結構的主要缺點是當一條總線支路的電纜斷了，這條支路就癱瘓了。這個問題是現場總線至今未被用在最關鍵場合的主要原因之一，也是現場總線制造商們近期要研究解決的問題之一。 國內現場總線的發(fā)展趨勢是：①多種現場總線在國內展開激烈競爭，競爭的重點是應用工程；②國內自己開發(fā)的現場總線產品開始投入市場；③國內各行業(yè)的現場總線應用工程迅速發(fā)展。目前國內要使用現場總線，客觀地說還不得不用外國的產品。但是關于 “ 哪種現場總線更好 ” 的無休止爭論使用戶無法判斷到底應該用哪一種現場總線。因此現在這種爭論已經開始阻礙現場總線在我國的發(fā)展。 每種現場總線有自己的適用范圍，在它自己的適用范圍內，它是最好的，出了這個范圍它就可能不是最好的。同時，現場總線是一種正在發(fā)展中的技術，迄今尚未有一種現場總線可稱是完美的。每一種現場總線都處在不斷地完善過程中。究竟選用哪種現場總線？短期應根據行業(yè)特點、使用范圍和對它的熟悉程度選用；長期應根據應現場總線的內涵開發(fā)具有自主創(chuàng)新和自主知識產權的產品。 以工業(yè) PC機及 Windows/NT為平臺，加上 FCS系統(tǒng)軟件做控制器；通過現場總線連接各種現場設備，這便是基于現場總線的先進控制系統(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，主要應用于樓宇自動化、工業(yè) 自動化和電力行業(yè)等。LonTalk的全部 7層協議，介質訪問方式為 PP CSMA（預測 P堅持載波監(jiān)聽多路復用），采用網絡邏輯地 址尋址方式，優(yōu)先權機制保證了通訊的實時性，安全機制采用證實方式，因此能構建大型網絡控制系統(tǒng)。 Echelon公司推出的Neuron神經元芯片實質為網絡型微控制器，該芯片強大的網絡通訊處理功能配以面向對象的網絡通訊方式，大大降低了開發(fā)人 員在構造應用網絡通訊方面所需花費的時間和費用，而可將精力集中在所擅長的應用層進行控制策略的編制，因此業(yè)內許多專家認為 LonWorks總線是一種很有希望的現場總線?；贚onWorks的總線產品有美國 Action公司的 Flexamp。Flexlink等。 14．我國機電一體化各典型行業(yè)的新發(fā)展 （ 1）我國紡機機電一體化技術的新發(fā)展 近來年，我國各主要紡機生產企業(yè)堅持以市場為導向、以效益為中心，堅持技術創(chuàng)新，努力提高紡機機電一體化水平，提高整機水平，為適應小批量、多品種、快響應的市場需求及增強產品的市場競爭力，先后推出一批適應市場需求的高水平的紡機新產品，它代表了我國紡機的整體水平，同時也反映了我國紡機機電一體化技術的新發(fā)展。 １）普及了交流變頻調速技術 近年來各企業(yè)推出的紡機新產品幾乎毫無例外地推廣應用交流異步電機變頻調速技術，某些特殊要求的還應用了交流伺服電機控制技術。用于紡織機械設備的變頻調速控制系統(tǒng)的調速方案主要有３種： ①通用變頻器開環(huán)控制異步電機變頻調速。此方案電路結構簡單，工作可靠性好，適用于對調速精度要求不是很高（２％－５％）、調速范圍不大（１０ ∶ １以內）的各種紡機設備，如針織機械和部分染整機械等。 ②無速度傳感器的矢量變頻器控制異步電機變頻調速。此方案電路結構也較簡單，工作可靠性好，適用于要求調速精度為０ .５％－１ .０％、調速范圍在２０ ∶ １以內的大部分紡機設備。 ③帶速度反饋的矢量變頻控制異步電機閉環(huán)變頻調速。此方案電路結構較復雜、造價較高，但調速性能好，可從零轉速起進行恒轉矩速度控制，調速范圍可達１００ ∶ １以上，同時，具有良好的動特性（響應速度快、精度高），適用于對調速性能要求高的紡機設備。如整經、漿紗、熱定形和化纖機械等。 傳動電機一般有兩種：一種是普通Ｙ系列交流異步電機，適用于第一種調速方案配套；另一種是交流變頻專用異步電機，適用于第二、第三種調速方案配套使用。 目前選用的變頻器或伺服電機控制器９０％以上是日本或德國等歐洲產品。應該看到近幾年國內開發(fā)、生產的變頻器已陸續(xù)推向市場。國產變頻器價格低、性能較好，只要在工作穩(wěn)定性和可靠性方面把好關，其發(fā)展?jié)摿⑹蔷薮蟮摹? ２ )推廣了智能化控制技術 各種紡織機械設備普遍采用了ＰＬＣ可編程控制器或ＩＰＣ工控機等具有智能控制功能的控制器。這樣可方便地實現： ①各電機速度的準確控制、同步協調運轉或位置的準確跟蹤，如漿紗機、分條整經機、滌綸后處理機等； ②按設定或生產要求的工藝曲線控制各機件的運動，如粗紗機等； ③按設定或生產要求的操作程序完成加工全過程的控制，如清梳聯合機、卷軋染機等。 ④網絡通訊。當今的ＰＬＣ可編程控制器不僅能實現一般的邏輯控制，還具備包括模擬量在內的數值處理和網絡通信等功能。使其通過網絡構成分布式系統(tǒng)，完成各種復雜的控利要求，例如ＰＬＣ通過標推的ＲＳ４８５串行通訊網絡和自定義或自主選擇的通信協議構成ＰＬＣ和工控機的分布式網絡，它具有較好的靈活性和性能價格比，因而得到廣泛應用。 ３）現場總線 （Ｆｉｅｌｄ ＢＵｓ）技術開始用于紡機自動化 ? 現場總線技術已成為世界自動化技術的熱點，近年來在我國紡機自動化中已受到關注并開始推廣應用。現場總線是主要用于連接現場儀表和自動化控制系統(tǒng)之間的一種開放式、全數字化、雙向、多站的通信系統(tǒng)?，F場總線在應用層所使用的協議有多種多樣，但目前已趨于統(tǒng)一。ＰＲＯＦＩＢＵＳ－ＤＰ是現場總線ＰＲＯＦＩＢＵＳ中廣泛應用的一種協議、主要用于現場級的主從通信，實現現場級控制系統(tǒng)與分布式Ｉ／Ｏ及其他現場級設備之間的通信（它有極好的抗電磁干擾性能）。例如，ＰＬＣ或ＩＰＣ和遠程Ｉ／Ｏ、傳動裝置、人機界面等之間的通信，ＰＲＯＦＩＢＵＳ應用廣泛、尤其在歐洲用得很普遍。另外，ＤｅｖｉｃｅＮｅｔ（設備網）是一種低價位的總線。它可連接自動化生產系統(tǒng)中廣泛的工業(yè)設備，也是一種開放式的現場總線的協議，現在北美和日本廣泛應用。近年來我國紡機自動化中也已逐步應用了ＰＲＯＦＩＢＵＳ現場總線，相信不久可望在紡機設備上推廣應用這種先進的現場工業(yè)控制技術。 ４）數顯設備應用普遍 各種紡機設備普遍應用了數顯，如各種數顯儀表、人機界面和觸摸屏等。前者一般是顯示單一參數或少數幾個參數。而后者，一般則顯示多參數或圖形并帶有智能功能，實現人機對話，可以曲線或圖表形式顯示工藝參數的歷史值和當今值或狀態(tài)顯示。人機界面可設文本操作面板、圖形操作員面板和觸摸屏等，可與ＰＬＣ套使用，有的還支持現場總線協議。 （ 2）包裝機械的機電一體化發(fā)展趨勢 ? 包裝是產品進入流通領域的必要條件，而實現包裝的主要手段是使用包裝機械。隨著時代的發(fā)展和技術的進步，包裝機械在流通領域中正起著越來越大的作用。傳統(tǒng)的包裝機械多采用機械式控制，如凸輪分配軸式，后來又出現了電子控制、光電控制、氣動控制等控制形式。但是隨著生產力的日益提高，包裝參數的隨機多變，這些控制系統(tǒng)已越來越難以滿足新形勢的發(fā)展。這時，包裝機械的機電一體化技術應運而生，它徹底改變了包裝機械的面貌，使其以全新的姿態(tài)出現在世人面前。 ? 機電一體化從根本上改變了包裝機械的面貌。在這種包裝機械中，微機作為它的大腦，取代了常規(guī)的控制系統(tǒng)。