基于現(xiàn)場總線的工業(yè)機器人監(jiān)控系統(tǒng)研究
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機器人技術和企業(yè)信息化技術是當前國內(nèi)制造業(yè)企業(yè)提高生產(chǎn)效率和工藝水平的兩大關鍵技術，前者針對技術問題，后者則針對管理問題，是制造業(yè)進行技術革新和增效創(chuàng)利的重要途徑，具有可觀的經(jīng)濟效益和應用價值。
在現(xiàn)代制造業(yè)中的智能機器人技術集傳感、控制、信息處理、人工智能和網(wǎng)絡通信于一體，其功能日益強大，結構更趨復雜和完善，其所裝備的各種傳感器和執(zhí)行器數(shù)量不斷增加。而現(xiàn)場總線作為工業(yè)控制現(xiàn)場的底層網(wǎng)絡，一方面面向生產(chǎn)現(xiàn)場的各種設備，可以使單個分散的現(xiàn)場機器人設備連接成能夠相互通信和協(xié)作的網(wǎng)絡式控制系統(tǒng)，另一方面又可通過企業(yè)的內(nèi)部局域網(wǎng)實現(xiàn)生產(chǎn)數(shù)據(jù)的全廠傳輸和共享。目前，基于現(xiàn)場總線技術而建立的網(wǎng)絡控制系統(tǒng)正成為我國大中型企業(yè)實現(xiàn)以信息化帶動工業(yè)化的主要解決方案。
2 Lonworks現(xiàn)場總線技術
2.1現(xiàn)場總線
現(xiàn)場總線是建立在網(wǎng)絡化控制基礎之上，應用于生產(chǎn)現(xiàn)場、在微機化測控設備之間實現(xiàn)雙向串行多字節(jié)數(shù)字通信的系統(tǒng)，是一種開放式、數(shù)字化、多點通信的底層控制網(wǎng)絡。它面向于生產(chǎn)控制設備，多采用短幀方式傳輸數(shù)據(jù)，網(wǎng)絡速率通?？蛇_幾k～10Mbps，具有良好的實時性?，F(xiàn)場總線技術為構造網(wǎng)絡集成式全分布控制系統(tǒng)提供了有效途徑。
現(xiàn)場總線技術與集散控制相比，具有開放性、網(wǎng)絡化信息共享、智能化、高度分散性、功能自治性和高可靠性等優(yōu)點，可以大幅度節(jié)省硬件數(shù)量和投資，便于安裝、擴展、維護。目前的現(xiàn)場總線技術主要有基金會總線Foundation Field-bus、PROFIBUS（DP、PA、FMS）、CAN、Lonworks、工業(yè)以太網(wǎng)等，每種總線都在網(wǎng)絡協(xié)議、傳輸速率和距離、應用場合和站點個數(shù)限制等方面具有不同的特點。
2.2 Lonworks技術
Lonworks（Local Operating Networks）現(xiàn)場總線技術是由Echelon公司推出的一種先進的開放式網(wǎng)絡化控制技術，其結構簡單，布線容易，易于擴容和增加新功能。對于用戶各種不同的功能要求，只需選用不同的控制節(jié)點，利用其開發(fā)平臺，編寫相應的程序，連接到控制網(wǎng)上即可完成，在物理上不必對網(wǎng)絡結構作任何修改。Lonworks是目前生產(chǎn)現(xiàn)場和智能樓宇等集散式監(jiān)控系統(tǒng)中應用最為廣泛的一種現(xiàn)場總線技術。
Lonworks支持多種傳輸介質和網(wǎng)絡拓普結構，在使用變壓器耦合接口FTT-10收發(fā)器，并采用雙絞線的總線式結構時，可達到78kbps/2700m，并可通過中繼路由器擴展傳輸距離。Lonworks網(wǎng)的節(jié)點數(shù)可達64個，并可通過橋接路由器擴展。各智能節(jié)點的數(shù)據(jù)傳遞在神經(jīng)元芯片等硬件和網(wǎng)絡的支持下，以網(wǎng)絡變量的形式連接，每個節(jié)點最多可設置62個網(wǎng)絡變量。按照Lonworks的標準網(wǎng)絡變量來定義的數(shù)據(jù)結構，可以解決和不同廠家產(chǎn)品的互操作性問題。目前已有上千家公司推出Lonworks產(chǎn)品。
智能結點及其神經(jīng)元芯片是Lonworks總線的基礎部分，它們直接安裝于生產(chǎn)現(xiàn)場，采集工業(yè)現(xiàn)場信號并輸出控制量，同時通過網(wǎng)絡上傳和接收各種網(wǎng)絡數(shù)據(jù)，其結構如圖1所示。
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