工 程 硕 士 生 现 场 总 线 控 制 系 统 课 程 的 教 学 实 践 和 体 会 凌 志 浩 摘 要 : 针 对 现 场 总 线 控 制 系 统 课 程 的 地 位 作 用 课 程 设 置 依 据 教 学 原 则 教 学 目 标 和 教 学 方 法 等 多 方 面 的 审 视, 以 及 多 年 来 科 研 和 教 学 实 践 的 总 结, 作 者 认 真 梳 理 了 本 课 程 的 教 学 线 索 给 出 了 教 案 设 计 的 考 虑 和 建 议 关 键 字 : 控 制 网 络, 信 息 集 成, 教 案 设 计 一 课 程 的 地 位 和 教 学 要 求 信 息 化 带 动 工 业 化 的 主 要 内 容 之 一 是 加 快 企 业 信 息 化 建 设, 以 帮 助 企 业 建 立 更 合 理 的 资 源 配 置 机 制, 加 大 市 场 开 拓 力 度, 提 高 企 业 经 营 管 理 的 效 率 企 业 信 息 化 旨 在 利 用 现 代 信 息 技 术, 通 过 信 息 资 源 的 广 泛 利 用, 不 断 提 高 其 自 身 生 产 经 营 管 理 决 策 的 效 率 和 水 平, 进 而 提 高 企 业 的 经 济 效 率 并 提 升 其 核 心 竞 争 力 的 过 程 现 场 总 线 控 制 系 统 作 为 企 业 信 息 化 建 设 的 底 层 工 程 网 络 基 础, 综 合 了 电 子 仪 器 仪 表 计 算 机 技 术 和 网 络 技 术 的 发 展 成 果, 是 当 今 控 制 装 置 与 控 制 系 统 发 展 的 先 进 技 术 和 前 沿 领 域, 现 已 成 为 控 制 工 程 领 域 仪 器 仪 表 工 程 领 域 硕 士 生 的 学 位 课 程 或 主 修 课 程 本 课 程 通 过 介 绍 现 场 总 线 的 发 展 和 应 用 概 况 现 场 总 线 控 制 网 络 的 通 信 基 础 支 持 现 场 总 线 控 制 网 络 的 核 心 技 术 以 及 控 制 网 络 的 开 发 过 程 等, 使 学 生 能 了 解 当 今 世 界 自 控 技 术 的 热 点, 掌 握 现 场 总 线 这 种 可 构 成 全 分 布 式 控 制 系 统 的 技 术, 从 理 论 上 掌 握 现 场 总 线 控 制 网 络 的 通 信 基 础 和 实 施 过 程 现 场 总 线 控 制 网 络 的 核 心 技 术 网 络 协 议 和 控 制 网 络 结 构 应 用 层 软 件 设 计 方 法 现 场 总 线 仪 表 设 计 控 制 网 络 的 软 硬 件 配 置 和 开 发 工 具 使 用 等, 掌 握 独 立 承 担 和 开 展 现 场 总 线 控 制 系 统 相 关 研 究 工 作 的 实 践 能 力, 为 企 业 信 息 化 建 设 做 出 贡 献 二 课 程 教 学 内 容 整 合 现 场 总 线 控 制 系 统 的 体 系 结 构 如 图 1 所 示, 最 底 层 是 Infranet 控 制 网 ( 即 现 场 总 线 控 制 系 统 ), 各 控 制 器 节 点 下 放 分 散 到 现 场, 构 成 一 种 彻 底 的 分 布 式 控 制 体 系 结 构, 网 络 拓 扑 结 构 任 意 ( 可 为 总 线 形 星 形 环 形 等 ), 通 信 介 质 不 受 限 制 ( 可 用 双 绞 线 电 力 线 光 纤 无 线 红 外 线 等 多 种 形 式 ) 由 图 1 可 知 : 由 现 场 总 线 控 制 系 统 形 成 的 Infranet 控 制 网 很 容 易 与 Intranet ( 企 业 内 部 局 域 网 ) 和 Internet 全 球 信 息 网 互 连, 构 成 一 个 完 整 的 企 业 网 络 3 级 体 系 结 构 10
企 业 管 理 层 ( 数 据 网 络 ) NT 服 务 器 局 域 网 Internet 过 程 监 控 层 ( 数 据 网 络 ) 监 控 工 作 站 其 它 工 作 站 现 场 控 制 层 ( 控 制 网 络 ) 现 场 总 线 接 口 现 场 总 线 网 段 调 节 阀 差 压 变 送 器 差 压 变 送 器 差 压 变 送 器 温 度 变 送 器 图 1 现 场 总 线 控 制 系 统 体 系 结 构 当 控 制 网 络 把 智 能 仪 器 设 备 连 接 在 一 起 时, 可 提 供 一 个 经 济 可 靠 根 据 控 制 需 要 优 化 的 灵 活 的 联 网 平 台 The network is the computer ( 网 络 就 是 计 算 机 ), 这 一 口 号 几 年 前 由 Sun Microsystems 公 司 广 为 宣 传, 现 在 能 应 用 于 新 的 模 式 : 网 络 就 是 控 制 系 统 现 场 总 线 技 术 使 控 制 系 统 向 着 分 散 化 智 能 化 网 络 化 方 向 发 展, 使 控 制 技 术 与 计 算 机 及 网 络 技 术 的 结 合 更 为 紧 密 基 于 开 放 通 信 协 议 标 准 的 现 场 总 线, 为 控 制 网 络 与 信 息 网 络 的 连 接 提 供 了 方 便, 因 而 对 控 制 网 络 与 信 息 网 络 的 集 成 起 到 了 积 极 的 促 进 作 用 当 传 统 的 控 制 系 统 逐 步 走 向 现 场 总 线 控 制 网 络 的 时 候, 便 为 构 建 完 整 信 息 基 础 结 构 ( 即 Infranet-Intranet-Internet 网 络 结 构 ) 集 成 为 一 个 协 调 统 一 的 整 体 铺 平 了 道 路 一 旦 实 现 Infranet 与 Intranet/Internet 互 联, 不 仅 可 丰 富 网 络 的 信 息 内 容 更 好 地 发 挥 数 据 信 息 和 控 制 信 息 的 综 合 优 势, 而 且 也 是 真 正 实 现 远 程 监 控 和 综 合 自 动 化 的 坚 实 基 础 本 课 程 主 要 针 对 IEC61158 Ed3 的 10 种 标 准 现 场 总 线 的 技 术 特 点 规 范 通 信 控 制 芯 片 接 口 电 路 设 计 等, 介 绍 现 场 总 线 的 技 术 概 貌 ; 以 局 域 操 作 网 LonWorks 总 线 技 术 为 背 景, 深 入 剖 析 其 核 心 技 术, 从 硬 件 软 件 和 组 网 等 方 面 探 讨 控 制 网 络 现 场 智 能 节 点 通 信 节 点 路 由 器 网 关 等 设 备 的 设 计 和 网 管 软 件 驱 动 软 件 监 控 软 件 等 的 实 现, 以 及 现 场 总 线 控 制 系 统 的 设 计 和 应 用 在 此 基 础 上, 总 结 归 纳 其 共 性 原 理, 通 过 对 Profibus 总 线 和 CAN 总 线 等 技 术 特 点 协 议 芯 片 接 口 规 范 和 应 用 开 发 等 的 介 绍, 让 学 生 们 能 通 过 这 种 由 抽 象 到 具 体 再 由 具 体 到 抽 象 的 教 学 过 程, 触 类 旁 通 地 对 各 种 通 用 现 场 总 现 技 术 有 所 掌 握, 具 有 设 计 以 现 场 总 线 为 基 础 的 控 制 系 统 的 能 力 根 据 现 场 总 线 技 术 的 发 展 及 其 与 其 它 领 域 知 识 的 联 系, 结 合 自 己 近 年 来 的 科 研 和 教 学 实 践, 拟 将 课 程 教 学 内 容 分 为 基 本 原 理 相 关 知 识 以 及 应 用 实 践 三 个 方 面, 具 体 包 括 : 11
(1) 基 本 原 理 : 阐 述 现 场 总 线 的 产 生 动 因 发 展 趋 势 和 应 用 前 景 ; 对 比 现 场 总 线 控 制 系 统 与 PLC DCS 等 控 制 装 置 ( 或 系 统 ) 的 关 系 ; 探 讨 基 于 时 间 驱 动 或 事 件 驱 动 的 MAC 层 协 议 的 特 征 及 其 与 实 时 性 可 靠 性 等 方 面 的 影 响 ; 分 析 现 场 总 线 控 制 网 络 与 信 息 网 络 的 差 异 ; 梳 理 现 场 总 线 的 特 点 和 优 势 ; 介 绍 IEC61158 Ed3 的 10 种 标 准 现 场 总 线 的 基 本 架 构 实 现 技 术 优 势 领 域 的 应 用 案 例 和 选 型 注 意 事 项 ; 讨 论 工 业 以 太 网 的 技 术 原 理 发 展 趋 势 和 e 网 到 底 的 应 用 理 念 (2) 相 关 知 识 : 介 绍 现 场 总 线 控 制 网 络 电 信 网 络 以 及 Internet 网 络 等 三 网 合 一 的 实 施 技 术 ; 讨 论 利 用 组 态 软 件 实 现 现 场 总 线 控 制 系 统 中 监 控 软 件 的 方 法 ; 探 讨 如 何 利 用 现 场 总 线 技 术 来 沟 通 自 动 化 孤 岛 的 现 实 可 能 性, 提 供 解 决 企 业 信 息 化 建 设 中 的 信 息 集 成 系 统 集 成 问 题 ; 分 析 无 线 传 感 器 网 络 的 组 网 技 术 及 其 对 现 场 总 线 的 拓 展 和 补 充 (3) 应 用 实 践 : 以 现 场 总 线 控 制 网 络 实 际 应 用 过 程 中 所 涉 及 到 的 各 种 技 术 和 工 程 问 题, 以 LonWorks 核 心 技 术 为 依 托, 完 整 叙 述 通 信 节 点 现 场 智 能 节 点 网 络 互 连 设 备 等 硬 件 的 设 计 过 程 ; 分 析 网 管 软 件 通 信 软 件 驱 动 软 件 DDE( 或 OPC) 服 务 器 软 件 监 控 软 件 等 的 实 现 细 节 ; 讨 论 一 些 具 有 指 导 意 义 的 现 场 总 线 应 用 案 例 三 教 学 线 索 梳 理 和 教 案 设 计 现 场 总 线 该 技 术 发 展 迅 速 应 用 广 泛 文 献 资 料 多 而 杂, 同 时 又 具 有 很 强 的 系 统 性 和 实 践 性, 其 教 学 难 度 较 大, 至 今 尚 未 有 一 套 较 好 的 包 括 教 学 大 纲 教 法 教 材 和 实 践 应 用 能 力 培 养 等 在 内 的 教 学 体 系 主 要 问 题 在 于 教 学 内 容 庞 杂, 众 多 知 识 交 叉, 教 材 建 设 滞 后, 教 学 方 法 单 一, 缺 乏 理 论 联 系 实 际 的 启 迪 性 和 信 息 量 ; 再 加 上 实 验 教 学 条 件 欠 缺, 无 疑 对 工 程 训 练 和 工 程 科 学 素 质 的 培 养 有 影 响 难 以 适 应 现 场 总 线 技 术 发 展 应 用 普 及 和 工 程 硕 士 生 培 养 的 要 求 为 此, 需 要 对 控 制 工 程 和 仪 器 仪 表 工 程 领 域 的 现 场 总 线 控 制 系 统 课 程 的 地 位 作 用 课 程 设 置 依 据 教 学 原 则 教 学 目 标 和 教 学 方 法 等 加 以 总 结, 以 梳 理 教 学 线 索 给 出 案 例 设 计 的 建 议 以 下 是 作 者 在 教 学 实 践 过 程 中 比 较 关 注 和 重 视 的 教 案 内 容 的 一 部 分 1. 现 场 总 线 的 由 来 和 发 展 通 过 对 传 统 仪 表 与 智 能 仪 表 的 分 析 对 比, 发 现 现 场 智 能 设 备 与 主 机 系 统 间 待 传 输 的 信 息 量 急 剧 增 加, 此 时, 需 要 那 些 基 于 3C 技 术 和 嵌 入 式 系 统 的 智 能 仪 器 仪 表 都 应 具 有 直 接 进 行 通 信 的 能 力, 并 具 有 统 一 的 通 信 协 议, 只 需 一 根 通 信 电 缆 就 可 将 分 散 的 现 场 设 备 连 接 起 来, 完 成 对 现 场 设 备 的 监 控 由 此, 可 让 学 生 知 道 嵌 入 式 系 统 通 信 技 术 对 现 场 总 线 这 种 新 技 术 的 重 要 性, 为 以 后 关 注 通 信 协 议 芯 片 掌 握 接 口 原 理 设 计 自 己 所 需 的 现 场 总 线 智 能 仪 表 具 有 一 定 激 励 作 用 2. 与 PLC DCS 的 渊 源 和 本 身 的 功 能 特 点 12
一 类 现 场 总 线 技 术 由 PLC 为 基 础 的 控 制 系 统 发 展 而 来, 从 本 质 上 讲 它 们 以 远 程 I/O 技 术 为 基 础, 通 常 不 具 备 通 过 总 线 向 现 场 装 置 供 电 和 本 质 安 全 性 能 另 一 类 ( 如 IEC 和 FF HSE) 是 由 传 统 DCS 发 展 起 来, 这 类 总 线 功 能 较 为 复 杂 和 全 面 通 常, 现 场 总 线 具 有 全 数 字 化 通 信 开 放 型 的 互 联 网 络 互 可 操 作 性 与 互 用 性 现 场 设 备 的 智 能 化 系 统 结 构 的 高 度 分 散 性 对 现 场 环 境 的 适 应 性 等 特 点, 其 功 能 所 包 括 内 容 也 比 信 息 网 络 更 多, 如 : (1) 高 效 低 成 本 地 实 现 仪 表 及 自 控 设 备 间 的 全 数 字 化 通 信, 以 体 现 其 经 济 性 ; (2) 解 决 现 场 装 置 的 总 线 供 电 问 题, 实 现 性 现 场 总 线 的 本 质 安 全 规 范, 以 体 现 其 安 全 性 ; (3) 解 决 现 场 总 线 的 环 境 适 应 性 问 题, 如 电 磁 干 扰 环 境 温 度 适 度 振 动 等 因 素, 以 体 现 其 可 靠 性 ; (4) 现 场 仪 表 及 现 场 控 制 装 置 要 尽 可 能 地 就 地 处 理 信 息, 不 要 将 信 息 过 多 地 在 网 络 上 往 返 传 递, 以 体 现 现 场 总 线 技 术 发 展 趋 势 信 息 处 理 现 场 化 3. 对 企 业 信 息 化 建 设 的 支 持 信 息 化 带 动 工 业 化 迫 切 需 要 企 业 加 快 信 息 化 建 设, 而 企 业 CIMS 的 基 本 框 架 需 要 得 到 现 场 总 线 控 制 网 络 的 技 术 支 持, 它 能 直 接 延 伸 到 生 产 现 场, 直 接 联 通 基 础 自 动 化 这 一 信 息 孤 岛, 为 实 现 企 业 的 纵 向 信 息 集 成 提 供 了 保 障 4. 工 业 以 太 网 标 准 统 一 开 放 的 TCP/IP Ethernet 是 20 多 年 来 发 展 最 成 功 的 网 络 技 术, 过 去 一 直 认 为,Ethernet 是 为 IT 领 域 应 用 而 开 发 的, 它 与 工 业 网 络 在 实 时 性 环 境 适 应 性 总 线 馈 电 等 许 多 方 面 的 要 求 存 在 差 距, 在 工 业 自 动 化 领 域 只 能 得 到 有 限 应 用 事 实 上, 这 些 问 题 正 在 迅 速 得 到 解 决, 国 内 对 EPA 技 术 (Ethernet for Process Automation) 也 取 得 了 很 大 的 进 展 随 着 FF HSE 的 成 功 开 发 以 及 PROFInet 的 推 广 应 用, 可 以 预 见 Ethernet 技 术 将 会 十 分 迅 速 地 进 入 工 业 控 制 系 统 的 各 级 网 络 以 太 网 在 工 厂 管 理 层 车 间 监 控 层 将 成 为 主 流 技 术, 与 互 连 网 技 术 结 合 是 未 来 emanufactory 技 术 基 础 ; 在 没 有 严 格 时 间 要 求 的 设 备 层 也 将 获 得 一 定 的 发 展, 但 对 一 般 工 业 网 络 要 求 实 时 性 确 定 性 通 信 场 合, 现 场 总 线 技 术 还 将 处 于 主 导 地 位 就 目 前 而 言, 我 们 必 须 正 确 面 对 一 个 多 种 网 络 技 术 并 存 的 现 实 世 界 5. 以 LON 为 背 景 探 讨 现 场 总 线 的 若 干 问 题 (1) 分 析 现 场 总 线 系 统 的 实 时 通 信 需 求, 给 出 描 述 协 议 性 能 的 参 数, 描 述 现 场 总 线 控 制 网 络 的 数 据 类 型 和 时 延 模 型, 引 用 排 队 论 等 分 析 工 具, 对 竞 争 类 CSMA 协 议 的 原 理 及 其 性 能 进 行 了 深 入 分 析 和 仿 真 计 算, 得 出 相 关 参 数 ( 如 节 点 数 目 输 入 负 载 数 据 帧 长 度 传 播 时 延 等 ) 对 性 能 指 标 影 响 的 敏 感 程 度, 这 些 结 论 对 工 程 实 践 具 有 指 导 意 义 13
(2) 简 述 LonTalk 协 议 各 层 次 的 基 本 功 能, 分 析 其 MAC 子 层 协 议 ( 时 隙 可 预 测 P- 坚 持 CSMA 协 议 ) 的 原 理 和 特 点, 剖 析 时 隙 可 预 测 P- 坚 持 CSMA 协 议 的 实 施 策 略, 描 述 时 隙 可 预 测 P- 坚 持 CSMA 协 议 的 实 现 算 法, 并 结 合 实 际 应 用 例 子 分 析 了 该 算 法 在 不 同 通 信 服 务 方 式 下 的 效 果 和 影 响, 给 出 了 信 道 效 率 分 析 的 方 法, 并 为 如 何 改 善 信 道 效 率 建 立 了 时 隙 可 预 测 P- 坚 持 CSMA 协 议 的 概 率 与 争 用 信 道 的 到 达 节 点 数 之 间 的 关 系 模 型 (3) 针 对 现 场 总 线 与 监 控 服 务 器 的 接 口 问 题, 设 计 和 实 现 智 能 通 信 节 点, 采 用 排 队 论 对 其 部 件 性 能 作 了 分 析 ; 在 此 基 础 上, 通 过 对 通 信 系 统 的 M/M/1 建 模, 对 网 络 测 控 数 据 的 传 输 实 时 性 进 行 综 合 分 析, 推 断 出 网 络 节 点 个 数 数 据 帧 长 度 服 务 率 服 务 强 度 概 率 等 参 数 之 间 的 关 系 (4) 提 出 低 成 本 控 制 网 络 的 定 义 和 设 计 目 标, 描 述 基 本 节 点 的 类 型 和 作 用, 分 析 智 能 节 点 的 基 本 功 能, 给 出 智 能 节 点 的 设 计 和 应 用 实 例 在 此 基 础 上, 分 别 提 出 在 现 场 智 能 节 点 和 通 信 节 点 上 实 现 即 插 即 用 技 术 的 方 法, 并 对 组 网 原 则 数 据 通 信 方 式 选 择 节 点 安 装 方 式 以 及 物 理 网 络 的 安 装 设 计 等 组 网 策 略 进 行 了 全 面 讨 论 (5) 介 绍 C/S 模 式 下 现 场 总 线 控 制 系 统 的 软 件 组 成, 描 述 网 络 管 理 通 信 驱 动 数 据 管 理 和 维 护 等 软 件 功 能 围 绕 信 息 集 成 问 题, 探 讨 了 OPC 技 术 及 其 规 范, 给 出 OPC 服 务 器 设 计 的 实 施 技 术 和 步 骤, 实 现 基 于 数 据 存 取 规 范 的 OPC 服 务 器 ; 另 外, 还 对 支 持 数 据 库 管 理 和 操 作 的 ODBC 技 术 及 其 应 用 方 面 的 问 题 作 了 研 究 和 实 践 6. 典 型 应 用 案 例 设 计 (1) 主 要 围 绕 节 点 设 计 控 制 网 络 组 成 实 际 应 用 方 面 的 内 容 加 以 讨 论 通 常, 控 制 网 络 所 构 成 的 分 布 式 系 统 如 图 2 所 示 它 可 将 数 据 检 测 数 据 处 理 系 统 监 控 相 结 合 它 主 要 由 PC 机 现 场 智 能 节 点 网 络 适 配 器 和 通 信 介 质 等 组 成, 由 现 场 总 线 担 任 过 程 现 场 与 安 装 在 控 制 室 中 的 PC 机 之 间 的 串 行 数 字 通 信 链 路 由 于 现 场 总 线 是 基 于 数 字 通 信 的, 因 此 在 现 场 与 控 制 室 之 间, 能 实 现 多 变 量 双 向 通 信 网 络 监 视 用 PC 机 : 主 要 实 现 网 络 管 理 方 面 的 各 种 功 能, 监 视 和 管 理 所 连 子 网 及 所 有 现 场 智 能 节 点, 包 括 登 录 节 点 诊 断 节 点 监 视 节 点 的 运 行 状 态 管 理 显 示 屏 幕 实 现 对 某 些 节 点 的 手 动 操 作 或 控 制 等 ; 网 络 适 配 器 : 它 是 控 制 网 络 与 PC 机 具 有 数 据 通 信 功 能 的 仪 器 仪 表 之 间 相 互 连 接 的 接 口 网 络 信 息 可 以 通 过 该 网 络 适 配 器 进 出 PC 机, 这 样 能 充 分 发 挥 PC 机 的 显 示 和 计 算 能 力, 使 PC 机 成 为 控 制 网 络 的 一 个 组 成 部 分, 通 过 PC 机 的 人 机 界 面, 完 成 收 集 和 监 视 各 现 场 节 点 的 信 息 实 现 数 据 计 算 执 行 控 制 节 点 动 作 等 操 作 ; 现 场 智 能 节 点 : 它 们 是 一 些 带 有 Neuron 芯 片 的 能 进 行 现 场 数 据 ( 开 关 量 模 拟 量 ) 采 14
集 和 处 理 的 且 具 有 可 靠 网 络 通 信 功 能 的 现 场 智 能 装 置 提 供 有 数 据 测 量 数 据 处 理 过 程 监 视 和 过 程 控 制 等 功 能, 可 以 直 接 与 工 业 生 产 过 程 ( 如 传 感 器 执 行 器 ) 相 连, 进 行 数 据 采 集 或 输 出 控 制 信 息 T1=52 Windows 环 境 T2=56 T3=55 InTouch 应 用 程 序 DDE 服 务 软 件 (Delphi 平 台 ) 网 络 适 配 器 和 网 络 通 信 管 理 软 件 (Neuron C 环 境 ) AI 节 点 AO 节 点 DI 节 点 DO 节 点 RS-232 节 点 图 2 控 制 网 络 的 基 本 结 构 针 对 图 2 中 的 节 点 配 置 要 求, 通 过 引 出 有 关 智 能 网 络 适 配 器 现 场 智 能 节 点 以 及 相 关 软 件 的 设 计 原 理 和 实 现 过 程, 着 重 分 析 支 持 不 同 标 准 总 线 的 智 能 网 络 适 配 器 的 硬 件 电 路 设 计 寻 址 方 式 和 冲 突 仲 裁 考 虑 通 信 管 理 软 件 的 设 计 网 络 接 口 软 件 功 能 和 实 现 方 式 PC 机 与 网 络 接 口 之 间 的 数 据 交 换 策 略 等 ; 并 以 远 程 数 据 采 集 装 置 的 设 计 为 例, 剖 析 MAX186 A/D 芯 片 与 支 持 LonWorks 总 线 的 Neuron 芯 片 的 接 口 数 据 采 集 程 序 报 文 组 建 过 程 和 数 据 通 信 软 件 从 而, 可 让 学 生 了 解 从 一 个 个 节 点 局 部 到 控 制 网 络 整 体 的 实 施 步 骤 (2) 选 择 具 有 典 型 意 义 的 应 用 案 例 进 行 分 析 和 讨 论 如 用 于 热 能 计 量 的 现 场 总 线 控 制 网 络 有 机 将 现 场 总 线 应 用 与 InTouch 组 态 软 件 相 结 合, 让 学 生 不 仅 了 解 监 控 软 件 的 组 态 方 法, 而 且 掌 握 如 何 在 网 络 环 境 中 利 用 DDE 或 OPC 服 务 器 实 现 数 据 交 换 和 获 取 的 方 法 ; 又 如 分 布 式 电 子 考 勤 系 统 将 1-Wire 技 术 数 据 库 技 术 综 合 到 现 场 总 线 技 术 的 应 用 系 统 之 中, 让 学 生 从 中 能 接 收 到 新 知 识 新 技 术, 并 逐 渐 学 会 综 合 运 用 相 关 知 识 的 方 法 ; 采 用 现 场 总 线 与 公 共 电 话 网 的 远 程 监 控 系 统 结 合 MODEM 的 工 作 原 理 和 应 用 技 术, 将 现 场 总 线 网 络 与 电 信 网 二 网 合 一, 使 学 生 能 对 这 些 技 术 和 应 用 有 实 际 的 体 验 ; 另 外, 结 合 工 业 以 太 网 的 热 点, 给 学 生 探 讨 了 LON 现 场 总 线 与 Ethernet 的 集 成 技 术, 分 别 从 系 统 结 构 协 议 栈 套 接 字 LON-Ethernet 网 络 接 口 设 计 嵌 入 式 TCP/IP 网 络 协 议 的 15
实 现 通 信 软 件 等 方 面 予 以 深 入 分 析, 并 给 出 图 3 所 示 的 某 测 控 系 统 中 的 应 用 实 例, 让 学 生 能 体 会 到 基 于 以 太 网 的 远 程 监 控 系 统 的 组 成 和 实 现 手 段, 从 而 了 解 LonWorks 现 场 总 线 ( 或 其 它 现 场 总 线 ) 与 工 业 以 太 网 的 信 息 集 成 方 法 以 太 网 远 程 监 控 计 算 机 文 件 服 务 器 邮 件 服 务 器 Ethernet 企 业 管 理 中 心 LonWorks-Ethernet 网 络 通 信 接 口 LonWorks 现 场 总 线 现 场 节 点 图 3 LonWorks 现 场 总 线 与 工 业 以 太 网 的 信 息 集 成 架 构 四 结 语 现 场 总 线 适 应 了 工 业 控 制 系 统 向 分 散 化 网 络 化 智 能 化 发 展 的 方 向, 使 用 现 场 总 线 技 术 必 将 带 来 良 好 的 经 济 效 益 和 社 会 效 益 作 为 一 门 控 制 工 程 仪 器 仪 表 工 程 领 域 工 程 硕 士 的 学 位 课 程, 在 教 学 过 程 中 想 真 正 做 到 理 论 联 系 实 际 凸 现 工 程 应 用 为 企 业 信 息 化 建 设 服 务, 还 有 许 多 工 作 要 做 作 者 希 望 通 过 前 期 的 教 学 实 践, 不 断 总 结 经 验 教 训, 抓 紧 教 材 建 设 和 课 程 建 设, 使 现 场 总 线 控 制 系 统 课 程 的 教 学 更 上 一 个 台 阶 ( 作 者 系 华 东 理 工 大 学 自 动 化 系 教 授, 上 海 200237) 16