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1 引言
LonWorks現場總線（簡稱LON總線）被廣泛應用于智能建筑行業，但事實上它也完全可以應用于其它各個工業部門，并且在某些領域內具有獨特的優勢。由冶金自動化研究設計院自主開發的基于LON總線的開放控制系統EIC2000已成功地應用于輕工、冶金、化工、石化等行業。華北制藥集團公司在溴化鋰裝置控制系統和能源管理系統中成功使用了EIC2000，下面僅以能源管理系統應用為例介紹該系統的特點，并和其它可選方案進行對比。
2 EIC2000系統結構
能源消耗占制藥成本很大的比例，所以對能源進行統一的管理調度有重要的意義。華北制藥集團能源管理系統框圖如圖1所示。
圖1 能源管理系統框圖
EIC2000采用先進的LON總線技術，具有高性能、低成本、節省大量電纜和施工量的優點，是其它產品方案無法比擬的。本系統共管理遍布于廠區各處的400個能源測點，總距離長達4公里多。
智能LON模塊AD-160安裝在各車間站的儀表柜內，接收從配電器來的4～20mA信號（溫度、壓力、流量）。LON模塊中電源、LON總線、I/O信號間都是電隔離的。由于本系統中12個站距離太遠已超過一個總線段所允許的長度，所以采用路由器將系統分成4個總線段。LON總線通過一臺轉換接口和以太網連接并由全公司共享信息。組態監控站通過接口卡和相應軟件完成系統組態。兩臺主站同時接收現場數據以互為監控冗余。
AD-160模塊用功能塊圖組態可對輸入信號設置濾波、取平均處理、溫壓補償運算和累積計算（同樣可以完成PID調節等閉環控制算法，但需采用有輸出的ADR-120模塊）。主站中的人機界面軟件有豐富的功能，通過組態可實現動態流程圖、歷史趨勢、報警、報表等功能。
3 EIC2000系統特點
為了便于理解系統的特點和優點，表1～表4對4種技術方案進行了對比。
表1 EIC2000和基金會現場總線對比
表2 EIC2000和可編程控制器PLC對比
表3 EIC2000和單回路調節器SLC對比
通過以上對比歸納出EIC2000系統的特點及適用領域。它特別適宜有一定分散程度，信號采集為主，但兼有連續控制、邏輯控制內容，特別是模擬量為主的系統。其投資和PLC系統比甚至可以節省一半！
DCS/PLC的控制器的容量、速度、難度都很高，但使用數量很少，一個系統只用1～2塊。因此雖然其價格很高，但廠商的利潤卻不大，所以DCS、PLC的利潤主要來自數量很多的I/O系統。
表4 EIC2000和基于RS485的采集系統對比
LON技術是在每個模塊中安裝小規模CPU（神經元芯片，內含7層通信協議）、E2PROM、RAM，從而使每個模塊具有通信、計算、存儲、I/O功能。因為批量大，所以成本合理地降低。即LON技術的價格優勢是來自技術方案。
有一些PLC帶有LON接口卡，由于LON技術的開放性，EIC2000系列智能模塊可以在它們系統中用作I/O前端。
由于它分散控制的特點，EIC2000任何節點模塊的損壞僅影響相關的部分，而不危害整個系統，所以它的可靠性要高于PLC系統。由于節點模塊本身沒有操作顯示和后備手操，所以它的可靠性略低于單回路調節器。因為其多主從通信很容易配多個冗余計算機，所以仍可以保證系統操作顯示足夠的可靠性。智能模塊現場安裝所需的保護箱很容易購到，其防護等級達到IP65以上，即完全防塵、防水淋，可滿足大部分現場的需要。
當然，由于LON通信的競爭性和不確定性限制了總線通信負荷率，使規模較大的（即需多個模塊互相通信共同完成同一個策略）不如基金會現場總線（FF）和傳統PLC，因此控制應用的原則是“同一組控制策略一定要在同一節點模塊中完成”，而模塊本身的運算速度是足夠快的，即使通信發生故障也不會影響控制。和其他總線一樣，由于通信速率限制，每條總線所流通的數據量也是有限的。LON總線和上位機的通信硬件通常用接口卡或以太網轉換器。而通信軟件通常有DDE、OPC和驅動程序三種。不同的硬件軟件組合對速度的影響是很大的，按2秒的顯示刷新速度計算，流通數據點可能從僅幾十點到400點。因此設計中要十分注意。該系統設計中還采用了“數據打包”技術，即將有效的數據填滿每個網絡變量，這樣使總線上的網絡變量減少3～4倍，有效地提高了通信效率、降低了通信成本。
由于LON模塊本身通常不防爆，所以在防爆場合它不能簡單地布置到現場。由于成本的限制，它在大規模控制系統條件下的安全性也比不上高檔次復雜冗余的DCS，但是對大多數中小裝置而言，后者往往是必要性不大的奢侈選擇。
LON總線已具備所有現場總線技術的基本特征：開放的通信網絡，智能的分散的節點設備。但這些智能I/O模塊畢竟還不是真正的現場設備，所以它有一定“改良”的色彩。也正是由此，它不必徹底甩掉目前廣泛使用且資源豐富的常規儀表設備，使人們更易于接受。
4 結語
由此可見，基于LON總線的開放控制系統EIC2000所適應的市場，足以滿足大中規模的DAS、MIS的數據前端以及冶金、化工、輕工、城市公用設施等行業中的一大批中小裝置的需要。特別是，它通過先進技術可以為企業帶來幾乎50%的節約效益！
北京市公安局海淀分局備案號：11010802023656號