根据Lonworks技能的机器人监控体系

　　1 导言
　　机器人技能和企业信息化技能是当时国内制作业企业进步出产功率和工艺水平的两大关键技能，前者针对技能问题，后者则针对办理问题，是制作业进行技能革新和增效创利的重要途径，具有可观的经济效益和运用价值。
　　在现代制作业中的智能机器人技能集传感、操控、信息处理、人工智能和网络通讯于一体，其功用日益强壮，结构更趋杂乱和完善，其所装备的各种传感器和执行器数量不断添加。而现场总线作为工业操控现场的底层网络，一方面面向出产现场的各种设备，能够使单个涣散的现场机器人设备衔接成能够彼此通讯和协作的网络式操控体系，另一方面又可经过企业的内部局域网完结出产数据的全厂传输和同享。现在，依据现场总线技能而树立的网络操控体系正成为我国大中型企业完结以信息化带动工业化的首要处理方案。
　　2 Lonworks现场总线技能
　　2.1现场总线
　　现场总线是树立在网络化操控根底之上，运用于出产现场、在微机化测控设备之间完结双向串行多字节数字通讯的体系，是一种开放式、数字化、多点通讯的底层操控网络。它面向于出产操控设备，多选用短帧方法传输数据，网络速率一般可达几k～10Mbps，具有杰出的实时性。现场总线技能为结构网络集成式全散布操控体系供给了有效途径。
　　现场总线技能与集散操控比较，具有开放性、网络化信息同享、智能化、高度涣散性、功用自治性和高可靠性等长处，能够大幅度节约硬件数量和出资，便于装置、扩展、保护。现在的现场总线技能首要有基金会总线FoundationField-bus、PROFIBUS（DP、PA、FMS）、CAN、Lonworks、工业以太网等，每种总线都在网络协议、传输速率和间隔、运用场合和站点个数约束等方面具有不同的特色。
　　2.2Lonworks技能
　　Lonworks（LocalOperatingNetworks）现场总线技能是由Echelon公司推出的一种先进的开放式网络化操控技能，其结构简略，布线简单，易于扩容和添加新功用。关于用户各种不同的功用要求，只需选用不同的操控节点，运用其开发渠道，编写相应的程序，衔接到操控网上即可完结，在物理上不用对网络结构作任何修正。Lonworks是现在出产现场和智能楼宇等集散式监控体系中运用最为广泛的一种现场总线技能。
　　Lonworks支撑多种传输介质和网络拓普结构，在运用变压器耦合接口FTT-10收发器，并选用双绞线的总线式结构时，可到达78kbps/2700m，并可经过中继路由器扩展传输间隔。Lonworks网的节点数可达64个，并可经过桥接路由器扩展。各智能节点的数据传递在神经元芯片等硬件和网络的支撑下，以网络变量的方法衔接，每个节点最多可设置62个网络变量。依照Lonworks的规范网络变量来界说的数据结构，能够处理和不同厂家产品的互操作性问题。现在已有上千家公司推出Lonworks产品。
　　智能结点及其神经元芯片是Lonworks总线的根底部分，它们直接装置于出产现场，收集工业现场信号并输出操控量，一起经过网络上传和接纳各种网络数据。
　　一个智能操控器及其传感器和执行器构成一个结点（Node），它可衔接各种I/O设备，如工业机器人体系的行程开关、力传感器、关节电机等。Lon Works的无主站点对点网络方法，使其间任一节点的毛病或封闭都不影响其它住户节点的正常运转，然后进步了体系的安稳度。且网络节点之间运用逻辑衔接，使得体系中节点的添加、修正都很简单，便于体系调整和扩大晋级。节点的中心是神经元芯片（neuronchip），它是通讯处理、数据收集和操控的通用处理器，它经过运转芯片上的NeuronC运用程序来完结数据的收集、操控和网络操作的。
　　3 依据Lonworks技能的机器人监控体系
　　3.1操控网络规划
　　在制作业的出产进程中，工业机器人加工流程之间需求严密的协作与协作，因而各机器人之间的通讯与传感器数据的同享必不可少，这一功用对出产中呈现的反常情况，例如缺料、毛病、卡死等的智能化处理尤为重要。传统的会集通讯方法存在硬件结构杂乱、现场布线困难、不易于扩展才能和实时性差等缺陷，难以满意工业机器人高速、精细的和谐化加工需求。为此，选用现场总线技能将很多涣散的底层传感器和执行器衔接起来，各底层操控器和监控级核算机都作为网络结点接入总线，构成具有高速数据通讯和信息同享特色的操控网络。在操控网络中，各个操控级的智能结点都将相关的出产数据以网络变量的方法发送到现场总线网络中，监控主机和其它操控级的智能结点都能够依据程序设定对这些数据进行拜访并剖析处理，然后完结理想的大局监控效果以及各底层工业机器人在加工进程中的杰出协作，尤其在出产线中的反常情况处理中，将会发挥重要的效果。关于有高档智能化信息处理功用的机器人和核算机，所有这些实时性数据都为进一步的传感器交融和信息交融发明了条件。
　　是一个制作业出产中运用Lon Works现场总线技能完结机器人联网监控的方案。体系中骨干网选用总线式结构，将厂区内各车间与办公楼中的中心监控主机相连；各子网散布于车间内部，均选用环形结构，然后有效地战胜网络断线毛病带来的影响。每个子网都经过一个相应路由器衔接到骨干网上，完结与操控网络主机之间的通讯。不同监控目标所用的传感器和执行器类型不同，且涣散散布于全厂遍地，如选用一般的集散操控方法，很难将之衔接在同一体系中，而Lonworks技能的开放性则能很简单地处理这一问题。出产加工中的各种监测信号分为两路，所取得的两组信号，一组衔接在现场的机器人操控器内，完结相对独立的部分操控。另一组监测信号以及出产线上各机器人的操控信号则衔接到散布于各车间的智能模块的I/O口上，经过现场总线完结数据的网络传输，以完结对机器人的现场操控与网络遥操作相结合的监控体系。这样，当出产线中呈现反常情况时，经过操控网络即可完结对多个机器人之间的作业和谐，并进行反常情况的紧迫处理；而当现场总线网络呈现毛病时，相对独立的机器人体系依然能够正常地作业。
　　3.2体系监控与办理
　　经过智能模块的核算和转化，各种现场出产数据经过Lonworks网络送到监控中心的核算机，经过FIX或其它组态软件，以DDE动态数据交换（Dynamic Data Exchange）或ODBC开放式数据库互联（OpenDatabaseConnectivity）接纳网上数据，生成数据文件并实时显现，完结对全厂出产现场各机器人的在线监控，并对反常信号还能够进行多媒体的声光报警。FIX组态软件编写的程序还能够对各智能模块的拆开、断电和毛病做出判别并报警。
　　为满意企业信息化办理的需求，可在插有Lonworks网卡的操控网监控主机的内部别的再插一块TCP/IP的企业内部Intranet网卡，运用FIX或其它组态软件完结企业办理中的出产数据同享。各相关的被授权部分则可经过企业内部网，依据各自的拜访权限对出产进程进行长途监督。此外，组态软件还具备有主动生成报表的功用，可生成全厂和各车间的各类报表，各类信息数据都能直接供给给企业的办理人员，并在此根底上构建CIMS或ERP等方法的企业信息化办理体系，用以支撑全厂和各车间办理与决议方案。
　　此外，制作业出产的办理具有双重性，依据产品加工进程流程进行的纵向办理，或许依据出产工艺类型和人员装备进行的横向办理。以机器人加工技能为代表的现代化出产线体系具有高度的连续性，从开始的元件或毛坯，经过多个出产环节的逐渐的加工和安装，最终构成产品，整个进程前后连接，其办理形式是纵向的。而另一方面，在同一工厂的不同车间中，各条出产线上都具有处于相同出产环节的机器人设备和操作保护人员，例如每条出产线上都有进料、安装和包装等环节，如果是出产同一种产品，则各出产线中各环节都是平行且相同的。为了以最高功率发挥人力资源，以便于设备的保护和出产的进行，同类出产和技能人员应能够分工办理散布于不同车间中的同一类出产工艺和设备，一起也能够削减出产线修理的备件数量。这样就能够最大极限的削减备用劳动力人员，由每车间一组备用人员精简到全厂多个车间共用较少组的备用人员，也便是横向化办理形式。
　　但这种纵横穿插的形式，在必定程度上添加了办理上的难度。运用现场总线这种网络化操控技能，能够很好地处理这一问题。经过FIX组态软件所制作的监控界面，既能按各车间出产线的实践加工进程进行监控，也能够将散布于厂区不同车间内的同类机器人加工进程放置在核算机的同一监控窗口之内，构成一个一体的“虚拟车间”，使处于不同车间的同类机器人的现场数据可一起显现于这个“车间”的内部，这样就能够灵敏的装备出产、技能和修理进程中所需求的人员，并进行高效的出产物流操控，然后进步全体的办理功率。
　　4 体系软件
　　4.1现场总线网络体系软件
　　Lonworks总线具有功用完善的软件渠道，包含网络通讯办理体系LNS和现场调试东西Lonbuilder等，其通讯协议Lontalk选用ISO/OSI模型的悉数七层结构，是直接面向目标的网络协议。在网络体系软件的支撑下，用户只需求将网络的拓扑结构模型和各智能模块及其网络变量参数输入到监控主机的装备文件中，整个操控网络即可自行装备并运转。
　　4.2智能模块编程软件
　　各智能模块内部神经元芯片中的运用CPU、片内存储器和I/O接口构成现场总线的底层操控体系。运用网络开发言语NeuronC能够在网络的监控主机上编写各智能模块的内部程序，并可经过总线网络对程序进行下载或修正。
　　4.3监控组态软件
　　在现场总线的根底上，运用DDE动态数据交换或ODBC开放式数据库互联技能，可经过FIX、组态王等组态软件，开发出面向某特定运用出产现场的体系监控软件，完结对全厂出产现场各机器人的在线监控。一起，组态软件还可完结数据的远传与同享、历史数据显现、报表主动生成、反常情况报警等功用。
　　4.4企业信息化办理软件
　　现代制作业企业，一方面应是以机器人运用为特色的高精度、高功率、高质量主动化出产，另一方面应是以核算机集成制作体系CIMS和企业资源方案ERP等先进办理形式的信息化出产。现场总线技能为出产层数据的网络化传输、存储和同享供给了条件，经过先进数据库软件、CAD/CAM软件、CIMS或ERP体系软件等，就可使信息化办理深化到从企业最高的办理决议方案层到最低的出产层中每一个环节。
　　5 结束语
　　现场总线技能作为一种先进的、智能的网络化操控技能，依据操控网络构成的散布式智能机器人感知体系，关于进步智能机器人体系的整体和谐协作功用与人机交互才能，具有重要的科研价值和现实意义。Lonworks现场总线的高度实时性、可靠性、可扩展才能和容错才能等方面的长处，为智能机器人结构先进的网络集成式全散布操控体系供给了有效途径，是完结CIMS和ERP等先进企业办理体系的重要根底，正成为我国大中型企业完结以信息化带动工业化的首要处理方案。