德国的《工业4.0计划》和我国的《中国制造2025》核心点有两个:一是智慧制造,二是个性化制造。智慧制造也就是新一代智能制造,其特征是数字化、网络化、智能化的融合,支撑的网络是信息物理系统（CPS）。为了适应CPS的要求,实现新一代智能制造,控制仪表也必须升级为数字化、网络化、智能化融合的新型智能仪表。本文研究的LON智能变送器就是基于这一背景提出,设计实现能够满足新一代智能制造体系的控制仪表。LON智能变送器的数字化:将传感器输出的三类模拟信号转化为数字信号输出。一种是传感器输出的弱信号,放大为标准的0-5V模拟信号,然后数字化;二是传感器输出的标准4-20mA电流信号和0-5V电压信号,转化为数字信号;三是传感器输出的脉冲信号,进行数字化输出。LON智能变送器的网络化:我们研究的LON智能变送器采用了现场总线中的LonWorks总线。LonWorks总线有如下独有的优点:（1）采用了ISO/OSI全部七层协议,在此基础上设计的LonTalk协议封装在Neuron神经元芯片中,无须开发者自己编程;（2）网络中可以有248个域,每个域可以有32385个节点,每个节点就是一个控制仪表,内部带有唯一标识符的Neuron神经元芯片,各个节点通过网络变量传输数据,也无须开发者编制通讯模块,直接传输距离可达2200米;（3）由于每个节点嵌入Neuron神经元芯片,整个网络可以模拟人体通讯机理,将人体的通讯机理与控制、协调机理应用于LonWorks总线网络化控制系统,我们称为拟人化分布式智能控制系统,可以体现出新一代智能制造系统的特征,满足新一代智能制造技术要求,突出人的中心地位,因此,我们选择了LonWorks总线开发智能变送器。LON智能变送器的智能化:（1）由于传感器输出的弱信号不同,需要不同的放大倍数变换为0-5V标准信号,因此我们设计了可选择放大倍数电路和人机交互软件模块;（2）设计了几种不同的数字滤波算法,供使用者根据被测物理量变化特征选择数字滤波算法;（3）设计了软硬件配合的数字校零功能;（4）嵌入了传感器故障诊断与处理功能,这是其核心技术点;（5）LON智能变送器与我们研究的LON仿人思维控制器、LON智能执行器配合使用,构成拟人化分布式智能控制系统,保证了生产过程的安全、可靠、高效、高精度。论文围绕LON智能变送器的硬件设计、软件设计、试验研究展开工作。第二章介绍智能变送器的硬件设计,其特色是基于Neuron 3150神经元芯片,实现了7路标准模拟信号的采集、2路脉冲信号的采集、7路弱模拟信号的处理以及硬件校零电路、触摸屏接口的设计;第三章介绍数字滤波、数字校零、信号采样等算法设计与软件实现;第四章介绍传感器故障诊断与处理算法,其特色是单传感器故障诊断与处理采用灰色预测算法,多传感器故障诊断与处理采用改进的自联想神经网络（AANN）算法;第五章是实验研究,证明硬件设计、软件设计的可行性,其特色是DDE技术的应用。LON智能变送器无论是硬件设计、软件设计、算法设计,还是传感器故障诊断与处理功能设计,都有独到之处。LON智能变送器与其它变送器比较,特色在于:（1）采用LonWorks总线;（2）标准模拟信号和非标准弱模拟信号、脉冲信号都能处理,通用性强;（3）嵌入我们研究改进的传感器故障诊断与处理算法;（4）DDE技术在实时数据处理中的应用;（5）配合我们研究的LON仿人思维控制器^[1]、LON智能执行器^[1]一起使用。目前,基于LonWorks总线的控制仪表,国内市场很少,现在市面上的传感器或变送器,数字化、网络化基本实现,但是智能化不足,我们研发的有独有功能的LON智能变送器未见报道。LON智能变送器设计研究取得较好成果,相关技术已经申请专利,目前正在进一步深化研究,以使其达到产品化水平。