实用LonWorks智能控制网络概述

2023-11-22 理论教育版权反馈

【摘要】：美国Echelon公司于1992年成功推出了LonWorks智能控制网络。LonWorks网络协议已成为诸多组织、行业的标准。LonWorks使用的开放式通信协议LonTalk为设备之间交换控制状态信息建立了一种通用的标准。到目前为止，许多公司在其产品上都采纳了LonWorks技术，如Honeywell将LonWorks技术用于其楼宇自控系统，因此，LON总线成为目前现场总线的主流之一。9）LonWorks网络控制技术在一个测控网络上的节点数可达32000个。

美国Echelon公司于1992年成功推出了LonWorks智能控制网络。LON（Local Operating Networks）总线是该公司推出的局部操作网络，Echelon公司开发了LonWorks技术，为LON总线设计和成品化提供了一套完整的开发平台。其通信协议LonTalk支持OSI/RM的所有七层模型，这是LON总线最突出的特点。LonTalk协议通过神经元芯片（Neuron Chip）上的硬件和固件（Firmware）实现，提供介质存取、事务确认和点对点通信服务；还有一些如认证、优先级传输、单一/广播/组播消息发送等高级服务。网络拓扑结构可以是总线形、星形、环形和混合形，可实现自由组合。另外，通信介质支持双绞线、同轴电缆、光纤、射频、红外线和电力线等。应用程序采用面向对象的设计方法，通过网络变量把网络通信的设计简化为参数设置，大大缩短了产品开发周期。

高可靠性、安全性、易于实现和互操作性，使得LonWorks产品应用非常广泛。它广泛应用于过程控制、电梯控制、能源管理、环境监视、污水处理、火灾报警、采暖通风和空调控制、交通管理、家庭网络自动化等。LON总线已成为当前最流行的现场总线之一。

LonWorks网络协议已成为诸多组织、行业的标准。消费电子制造商协会（CEMA）将LonWorks协议作为家庭网络自动化的标准（EIA-709）。1999年10月，ANSI接纳LonWorks网络的基础协议作为一个开放工业标准，包含在ANSI/EIA709.1中。国际半导体原料协会（SEMI）明确采纳LonWorks网络技术作为其行业标准，还有许多国际行业协会采纳LonWorks协议标准，这将巩固LonWorks产品在诸行业领域的应用地位，推动LonWorks技术的发展。

LonWorks使用的开放式通信协议LonTalk为设备之间交换控制状态信息建立了一种通用的标准。在LonTalk协议的协调下，以往那些相应的系统和产品融为一体，形成了一个网络控制系统。LonTalk协议最大的特点是对OSI七层协议的支持，是直接面向对象的网络协议，这是其他的现场总线所不支持的。具体实现就是网络变量这一形式。网络变量使节点之间的数据传递只是通过各个网络变量的绑定便可完成。又由于硬件芯片的支持，实现了实时性和接口的直观、简洁的现场总线应用要求。Neuron芯片是LonWorks技术的核心，它不仅是LON总线的通信处理器，同时也是作为采集和控制的通用处理器，LonWorks技术中所有关于网络的操作实际上都是通过它来完成的。按照LonWorks标准网络变量来定义数据结构，也可以解决和不同厂家产品的互操作性问题。为了更好地推广LonWorks技术，1994年5月，由世界许多大公司，如ABB、Honeywell、Motorola、IBM、TOSHIBA和HP等，组成了一个独立的行业协会LonMark，负责定义、发布、确认产品的互操作性标准。LonMark是与Echelon公司无关的LonWorks用户标准化组织，按照LonMark规范设计的LonWorks产品，均可以非常容易地集成在一起，用户不必为网络日后的维护和扩展费用担心。LonMark协会的成立，对于LonWorks技术的推广和发展起到了极大的推动作用。到目前为止，许多公司在其产品上都采纳了LonWorks技术，如Honeywell将LonWorks技术用于其楼宇自控系统，因此，LON总线成为目前现场总线的主流之一。

LonWorks技术的特点如下：

1）开放性：网络协议开放，对任何用户平等。

2）通信媒介：可用任何媒介进行通信，包括双绞线、电力线、光纤、同轴电缆、无线（RF）和红外等。而且在同一网络中可以有多种通信媒介。

3）互操作性：LonWorks通信协议LonTalk是符合国际标准化组织（ISO）定义的开放互连（OSI）模型。任何制造商的产品都可以实现互操作。

4）网络结构：可以是主从式、对等式或客户/服务器式结构。

5）网络拓扑：有星形、总线形、环形以及自由形。

6）网络通信采用面向对象的设计方法。LonWorks网络技术称为“网络变量”，它使网络通信的设计简化成为参数设置，增加了通信的可靠性。

7）通信的每帧有效字节数可为0～228B。(www.chuimin.cn)

8）通信速率可达1.25 Mbit/s，此时有效距离为130m；78 kbit/s的双绞线，直线通信距离长达2700m。

9）LonWorks网络控制技术在一个测控网络上的节点数可达32000个。

10）提供强有力的开发工具平台：LonBuilder与Nodebuilder。

11）LonWorks技术核心元件：Neuron芯片内部装有3个8位微处理器和34种I/O对象及定时器/计数器，另外还具有RAM、ROM、E²PROM及LonTalk通信协议等。Neuron芯片具备通信和控制功能。