摘 要：機(jī)器人技術(shù)和企業(yè)信息化技術(shù)是提高制造業(yè)生產(chǎn)效率和工藝水平的兩大關(guān)鍵技術(shù)。本文在分析現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)的基礎(chǔ)上，介紹了一種利用Lonworks總線將工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)中各機(jī)器人聯(lián)網(wǎng)的方案，在實(shí)現(xiàn)多機(jī)器人的協(xié)作及遙操作控制的同時(shí)，為企業(yè)信息化的實(shí)現(xiàn)創(chuàng)造了條件。

關(guān)鍵詞：現(xiàn)場(chǎng)總線;Lonworks;遙操作;企業(yè)信息化

Abstract:Robot technology and enterprise information technology are two key means to improve the manufacture efficiency and technical level. In this paper, a robot network system by means of Lonworks fieldbus technology is formulated on the basis of introducing its conception and structure. The solution makes it possible for both robots cooperation and telerobotics. It also provides fundamentals for the application of enterprise information technology.

Key words:Robot, Field bus, Lonworks, Telerobotics, Enterprise information technology.

1 引言

　　機(jī)器人技術(shù)和企業(yè)信息化技術(shù)是當(dāng)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(guān)鍵技術(shù)，前者針對(duì)技術(shù)問題，后者則針對(duì)管理問題，是制造業(yè)進(jìn)行技術(shù)革新和增效創(chuàng)利的重要途徑，具有可觀的經(jīng)濟(jì)效益和應(yīng)用價(jià)值。

　　在現(xiàn)代制造業(yè)中的智能機(jī)器人技術(shù)集傳感、控制、信息處理、人工智能和網(wǎng)絡(luò)通信于一體，其功能日益強(qiáng)大，結(jié)構(gòu)更趨復(fù)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(chǎng)總線作為工業(yè)控制現(xiàn)場(chǎng)的底層網(wǎng)絡(luò)，一方面面向生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的各種設(shè)備，可以使單個(gè)分散的現(xiàn)場(chǎng)機(jī)器人設(shè)備連接成能夠相互通信和協(xié)作的網(wǎng)絡(luò)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(shí)現(xiàn)生產(chǎn)數(shù)據(jù)的全廠傳輸和共享。目前，基于現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)而建立的網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)正成為我國大中型企業(yè)實(shí)現(xiàn)以信息化帶動(dòng)工業(yè)化的主要解決方案。

2 Lonworks現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)

　　2.1現(xiàn)場(chǎng)總線

　　現(xiàn)場(chǎng)總線是建立在網(wǎng)絡(luò)化控制基礎(chǔ)之上，應(yīng)用于生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)、在微機(jī)化測(cè)控設(shè)備之間實(shí)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(diǎn)通信的底層控制網(wǎng)絡(luò)。它面向于生產(chǎn)控制設(shè)備，多采用短幀方式傳輸數(shù)據(jù)，網(wǎng)絡(luò)速率通常可達(dá)幾k～10Mbps，具有良好的實(shí)時(shí)性?，F(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)為構(gòu)造網(wǎng)絡(luò)集成式全分布控制系統(tǒng)提供了有效途徑。

　　現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)與集散控制相比，具有開放性、網(wǎng)絡(luò)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(diǎn)，可以大幅度節(jié)省硬件數(shù)量和投資，便于安裝、擴(kuò)展、維護(hù)。目前的現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)主要有基金會(huì)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(luò)協(xié)議、傳輸速率和距離、應(yīng)用場(chǎng)合和站點(diǎn)個(gè)數(shù)限制等方面具有不同的特點(diǎn)。

　　2.2 Lonworks技術(shù)

　　Lonworks（Local Operating Networks）現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)是由Echelon公司推出的一種先進(jìn)的開放式網(wǎng)絡(luò)化控制技術(shù)，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，布線容易，易于擴(kuò)容和增加新功能。對(duì)于用戶各種不同的功能要求，只需選用不同的控制節(jié)點(diǎn)，利用其開發(fā)平臺(tái)，編寫相應(yīng)的程序，連接到控制網(wǎng)上即可完成，在物理上不必對(duì)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)作任何修改。Lonworks是目前生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)和智能樓宇等集散式監(jiān)控系統(tǒng)中應(yīng)用最為廣泛的一種現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)。

　　Lonworks支持多種傳輸介質(zhì)和網(wǎng)絡(luò)拓普結(jié)構(gòu)，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(jié)構(gòu)時(shí)，可達(dá)到 78kbps/2700m，并可通過中繼路由器擴(kuò)展傳輸距離。Lonworks網(wǎng)的節(jié)點(diǎn)數(shù)可達(dá)64個(gè)，并可通過橋接路由器擴(kuò)展。各智能節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)傳遞在神經(jīng)元芯片等硬件和網(wǎng)絡(luò)的支持下，以網(wǎng)絡(luò)變量的形式連接，每個(gè)節(jié)點(diǎn)最多可設(shè)置62個(gè)網(wǎng)絡(luò)變量。按照Lonworks的標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)變量來定義的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，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(jié)點(diǎn)及其神經(jīng)元芯片是Lonworks總線的基礎(chǔ)部分，它們直接安裝于生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)，采集工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)并輸出控制量，同時(shí)通過網(wǎng)絡(luò)上傳和接收各種網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)，其結(jié)構(gòu)如圖1所示。#p#分頁標(biāo)題#e#

　　一個(gè)智能控制器及其傳感器和執(zhí)行器構(gòu)成一個(gè)結(jié)點(diǎn)（Node），它可連接各種I/O設(shè)備，如工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)的行程開關(guān)、力傳感器、關(guān)節(jié)電機(jī)等。 LonWorks的無主站點(diǎn)對(duì)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)方式，使其中任一節(jié)點(diǎn)的故障或關(guān)閉都不影響其它住戶節(jié)點(diǎn)的正常運(yùn)行，從而提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定度。且網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)之間使用邏輯連接，使得系統(tǒng)中節(jié)點(diǎn)的增加、修改都很容易，便于系統(tǒng)調(diào)整和擴(kuò)充升級(jí)。節(jié)點(diǎn)的核心是神經(jīng)元芯片（neuron chip），它是通信處理、數(shù)據(jù)采集和控制的通用處理器，它通過運(yùn)行芯片上的Neuron C應(yīng)用程序來完成數(shù)據(jù)的采集、控制和網(wǎng)絡(luò)操作的。