一． 概述：
　　　　1999年7月，某任公司有一套反應(yīng)罐自動(dòng)溫度控制系統(tǒng)項(xiàng)目需要進(jìn)行研制開發(fā),，用戶指定要求采用LonWorks技術(shù)并在北京,、上海聯(lián)系了幾家LonWorks設(shè)備廠商進(jìn)行方案設(shè)計(jì)和報(bào)價(jià)，我單位以系統(tǒng)方案合理,、質(zhì)量可靠,、價(jià)格低贏得該項(xiàng)目。
　　　　
　　　　二． 系統(tǒng)構(gòu)成：
　　　　系統(tǒng)共有48個(gè)反應(yīng)罐和3條冷媒管線自動(dòng)恒壓供液控制,。系統(tǒng)總的輸入點(diǎn)有268個(gè),，輸出點(diǎn)有150個(gè)，總的系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)通信變量有1800個(gè)。
　　　　1．一類控制對(duì)象模塊配置：
　　　　 一類控制對(duì)象有48個(gè)反應(yīng)罐,，采用MA2125控制模塊,，每個(gè)模塊分別控制：
　　　　 PT100溫度輸入 4點(diǎn)
　　　　 開關(guān)量輸入(光電隔離) 6點(diǎn)
　　　　 繼電器輸出(AC220V 1A，感性負(fù)載) 6點(diǎn)
　　　　 每個(gè)MA2125控制模塊可控制2個(gè)反應(yīng)罐,。采用這種方式控制,，可以大大降低總系統(tǒng)的造價(jià)。由于每個(gè)反應(yīng)罐的測(cè)量控制點(diǎn)都集中在一個(gè)控制模塊中,，這樣可以極大提高系統(tǒng)的可靠性和提高控制速度,。
　　　　2．二類控制對(duì)象模塊配置：
　　　　二類控制對(duì)象有3條冷媒管線自動(dòng)恒壓供液控制。
　　　　 采用MA2126控制模塊,，每個(gè)模塊分別控制：
　　　　 PT100溫度輸入 2點(diǎn)
　　　　 4～20mA電流輸入 3點(diǎn)
　　　　 4～20mA電流輸出 1點(diǎn)
　　　　 開關(guān)量輸入(光電隔離) 2點(diǎn)
　　　　 繼電器輸出(AC220V 1A,，感性負(fù)載) 1點(diǎn)
　　　　 每個(gè)MA2126模塊控制1條冷媒管線自動(dòng)恒壓供液控制。
　　　　3．其它模塊配置：
　　　　 MA2113 時(shí)鐘模塊 1個(gè)
　　　　 MA2121 PC-LonWorks控制模塊 2個(gè)
　　　　4．系統(tǒng)滿足下列技術(shù)條件要求：
　　　?。?）各種工藝流程圖畫面顯示切換,，包含電機(jī)旋轉(zhuǎn)、攪拌等狀態(tài)變化,，液體流動(dòng)模擬顯示,。
　　　　（2）系統(tǒng)工藝各項(xiàng)參數(shù)調(diào)整設(shè)置,，標(biāo)準(zhǔn)工藝曲線設(shè)置,、存儲(chǔ)、調(diào)用,。
　　　?。?）各種歷史曲線、實(shí)時(shí)曲線,、數(shù)字顯示,。
　　　　（4）各種曲線,、事件查詢,。
　　　　（5）各種生產(chǎn)數(shù)據(jù),、事件報(bào)表,。
　　　　（6）畫面曲線,、事件報(bào)表輸出打印,。
　　　　（7）系統(tǒng)2臺(tái)上位機(jī)雙機(jī)熱備份,。
　　　　（8）系統(tǒng)的數(shù)據(jù)和狀態(tài)均可用MODEM遠(yuǎn)程撥號(hào)上網(wǎng)瀏覽,。
　　　　
　　　　三．系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)方案介紹：
　　　　 交通部上海船舶運(yùn)輸科學(xué)研究所于1998年研制成功了STI-VC2100MA系列控制模塊,，該模塊是一種基于LonWorks控制技術(shù)系統(tǒng)的低成本,、高性能的現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)模塊，能在高濕,、高溫,、沖擊、振動(dòng),、腐蝕,、強(qiáng)電磁干擾等惡劣的環(huán)境下工作，由該系列模塊組成的STI-VC2100MA系統(tǒng),，符合中國(guó)船檢局頒發(fā)的《鋼質(zhì)海船建造規(guī)范》以及軍用標(biāo)準(zhǔn)《艦船自動(dòng)控制規(guī)范》的要求,，已通過(guò)中國(guó)船級(jí)社認(rèn)證和勞氏船級(jí)社環(huán)境條件標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)。系統(tǒng)主要環(huán)境運(yùn)行條件和技術(shù)指標(biāo)如下：
　　　　 工作溫度范圍：-25℃～＋70℃
　　　　 相對(duì)濕度：〈98％ 55℃時(shí)
　　　　 振動(dòng)：±1.0g
　　　　 電磁兼容性符合IEC801《電磁兼容性》的要求
　　　　 電源電壓：直流18V～36V
　　　　A/D,、D/A轉(zhuǎn)換精度：0.5%
　　　　 STI-VC2100MA系列控制模塊已通過(guò)中國(guó)船級(jí)社認(rèn)證和勞氏船級(jí)社環(huán)境條件標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn),以下是試驗(yàn)內(nèi)容：
　　　　(1) 電源變化試驗(yàn),。
　　　　(2) 電源故障試驗(yàn)。
　　　　(3) 耐電壓試驗(yàn),。
　　　　(4) 絕緣電阻測(cè)試,。
　　　　(5) 高溫試驗(yàn)。
　　　　(6) 濕熱試驗(yàn),。
　　　　(7) 振動(dòng)試驗(yàn),。
　　　　(8) 輻射電磁場(chǎng)干擾試驗(yàn)。
　　　　(9) 電快速瞬變脈沖群試驗(yàn),。
　　　　(10) 射頻傳導(dǎo)干擾試驗(yàn),。
　　　　 在系統(tǒng)的開發(fā)實(shí)施過(guò)程中，遇到許多復(fù)雜問(wèn)題,，我們通過(guò)以下幾點(diǎn)措施保證了系統(tǒng)的順利實(shí)施,。
　　　　1． 我們采用以下方法設(shè)計(jì)了系統(tǒng)中的核心模塊----LonWorks控制模塊，該模塊抗干擾性能好,，已成功應(yīng)用于船舶控制及工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)控制,，能夠滿足本系統(tǒng)的要求。
　　　?。?） 嚴(yán)格按照LonMark互通協(xié)會(huì)的設(shè)計(jì)要求進(jìn)行設(shè)計(jì)與布線,。全部選用高質(zhì)量低功耗的貼片元器件。
　　　?。?） 根據(jù)摩托羅拉公司的建議我們采用6層板的PCB設(shè)計(jì),，電源層和地層分開，6層的電路板與2層電路板相比可大大減少電磁干擾（EMI）,，因?yàn)楦郊拥膶颖阌赩CC去耦及更有效地進(jìn)行邏輯的地保護(hù),。大大提高模塊抗干擾能力。
　　　　（3） 為保護(hù)在芯片上的EEPROM,，使得當(dāng)VDD低于工作電壓時(shí)不至邏輯混亂,，我們采用低電壓指示（LVI）芯片保護(hù)EEPROM。選用了ECHELON推薦的DS1233貼片設(shè)計(jì)（ECHELON公司的LonWorks產(chǎn)品中全部采用DS1233）,。
　　　?。?） 與ECHELON的FTT控制模塊（Model 55020-10）全兼容，但ECHELON的控制模塊只有內(nèi)置2K RAM,，編制較大規(guī)模程序時(shí)可能出現(xiàn)內(nèi)存不夠,。因此我們?cè)贚onControl控制模塊中增加了26K的外部RAM，這樣一來(lái)用戶就可以增大LonWorks通信中的發(fā)送和接收緩沖區(qū),，大大提高實(shí)時(shí)通信效率,。也便于用戶編寫大型C程序。
　　　?。?） 在模塊中增加了SERVICE指示燈和SERVICE按鈕,，便于用戶下載程序和直觀地顯示運(yùn)行狀態(tài)。
　　　?。?） 由于原來(lái)的模塊只有11個(gè)IO,，IO腳太少。我們利用原模塊中的3個(gè)空腳,，擴(kuò)展了輸出的3個(gè)IO,，開放給用戶使用。
　　　　2． 設(shè)計(jì)了一塊PC機(jī)上的LonWorks PC接口卡,，該接口卡采用雙端口RAM技術(shù)使得LonWorks的3150和PC機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換,，PC機(jī)上影射一塊3150的內(nèi)存，進(jìn)行通信網(wǎng)絡(luò)變量的數(shù)據(jù)交換,，采用這種方式,，數(shù)據(jù)交換速度非常快,，而且編程方便,。該接口卡無(wú)需驅(qū)動(dòng)程序，在WINDOWS98下利用VB或VC直接進(jìn)行內(nèi)存讀寫,。
　　　　3． 該系統(tǒng)上位機(jī)經(jīng)初步統(tǒng)計(jì)變量有3700多個(gè),，如此多的變量采用LonWorks的網(wǎng)絡(luò)變量進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸將是勉為其難。我們經(jīng)過(guò)研究,，決定采用LonWorks的顯形報(bào)文通信格式進(jìn)行數(shù)據(jù)通信,，這樣一來(lái)可以不用LonMaker和LNS DDE，一方面降低了系統(tǒng)成本,，另一方面更換模塊時(shí)不需要進(jìn)行LomMaker網(wǎng)絡(luò)變量的安裝,，便于用戶維修更換,。具體實(shí)施辦法為每個(gè)控制模塊都設(shè)置了一個(gè)唯一的地址碼開關(guān)，程序上電運(yùn)行時(shí)將這個(gè)地址碼設(shè)置成為控制模塊的機(jī)號(hào),。如果維修時(shí)需要更換控制模塊,，將新模塊的地址設(shè)置成要更換模塊相同的地址即可以直接替換,。
　　　　4． 在上位機(jī)上利用原來(lái)的標(biāo)準(zhǔn)DDE程序進(jìn)行數(shù)據(jù)通信時(shí)我們發(fā)現(xiàn)交換速度太慢,，通過(guò)對(duì)DDE程序的深入研究，我們改進(jìn)了DDE交換數(shù)據(jù)過(guò)程,，采用了快速DDE算法程序,，提高了數(shù)據(jù)的交換速度，該系統(tǒng)的所有通信數(shù)據(jù)均在1秒鐘內(nèi)更新完畢,。
　　　　5． 控制模塊元器件選用進(jìn)口工業(yè)級(jí)微功耗表面貼片器件,，功耗很低，系統(tǒng)工作時(shí)不會(huì)發(fā)熱,。接插件選用德國(guó)公司的產(chǎn)品,。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，模塊為可插拔DIN結(jié)構(gòu),，維護(hù)極為方便,。電源線、通信線無(wú)極性,，可以隨意接,。