【摘要】:LonWorks智能控制网络结构包括五个部分:网络协议、网络传输介质、网络设备、执行机构和管理软件。图5-26 LonWorks智能控制网络结构图1.LonWorks节点LonWorks节点是指同物理上与之相连的I/O设备进行控制或信息交换并且在LON网络上使用LonTalk协议与其他节点相互通信的一类对象。图5-27 LonWorks现场控制节点结构框图2.路由器路由器是LonWorks技术的一个主要部分,用来连接不同通信介质的LON网络。
LonWorks智能控制网络结构包括五个部分:网络协议(LonTalk)、网络传输介质、网络设备、执行机构和管理软件。其中,网络设备包括智能测控节点、路由器和网关等;执行机构包括传感器、变送器等;管理软件包括LonTalk开放式通信协议,并为设备之间交换控制状态信息建立了一个通用的标准。在LonTalk协议的协调下,以往那些孤立的设备融为一体,形成一个网络控制系统。LonTalk是面向对象的网络协议,支持OSI七层协议,设备节点之间的数据传递通过网络变量的互联实现。神经元芯片(Neuron Chip)是除LonTalk协议之外的又一LonWorks技术核心产品。它不仅是LON总线的通信处理器,同时也可以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。
智能控制网络结构框图如图5-26所示。
图5-26 LonWorks智能控制网络结构图
1.LonWorks节点
LonWorks节点是指同物理上与之相连的I/O设备进行控制或信息交换并且在LON网络上使用LonTalk协议与其他节点相互通信的一类对象。LON节点有两种类型,一种节点中Neuron芯片是唯一的处理器,适合I/O设备较简单、处理任务不复杂的系统,称为基于Neuron芯片的节 点(Neuron Chip-Based Node)。一个典型的基于Neuron芯片的节点包括以下几个组成部分:神经元芯片、I/O处理单元、收发器和电源。如图5-27所示。
另一种节点中Neuron芯片仅仅作为通信协处理器,充当着LON网的网络接口,节点应用程序则由主处理器执行。这类节点适合于对处理能力、输入/输出能力要求较高的系统,称为基于主机的节点(Host-Based Node),主处理器可以是PC或者其他任何微处理器。在基于主机的节点中,采用MIP(Microprocessor Interface Program)接口可以实现PC与LonWorks网络的联系,并可以开发自己的应用程序用于对网络监测、控制和网络管理等。Echelon公司提供了LonWorks MIP/P20 and MIP/P50 Developer’s Kit和LonWorks MIP/DPS Developer’s Kit来开发三种MIP接口:MIP/P20(主要用于3120芯片与CPU并行接口)、MIP/P50(主要用于3150芯片与CPU并行接口)和MIP/DPS(主要用于使用DPRAM实现Neuron芯片与CPU通信)。
其中,神经元芯片是其核心部分,主要包括3150和3120两大系列,3150支持外部存储器,适合较为复杂的应用,而后者不支持外部存储器。
图5-27 LonWorks现场控制节点结构框图
2.路由器(www.chuimin.cn)
路由器是LonWorks技术的一个主要部分,用来连接不同通信介质的LON网络。在Lon-Works技术中,路由器包括以下几种:中继器、桥接器和路由器。路由器除连接不同媒介的LON网络外,还能控制网络交通,增加信息通量和提升网络速度。
3.网络协议
设备在运行程序的适当时刻发布信息。由于这些程序不是同步运行,也可能有多个设备试图同时对话。因此,设备间的信息传递需要以一系列的规则和进程的形式加以组织。这些规则和进程称为通信协议,通常简称协议。协议定义了设备间传递的信息格式,并且定义了一个设备对另一设备在发送信息时所期望对方采取的操作。协议通常采用嵌入软件形式并驻留在设备内,或通过网络管理工具下载到设备中。LonWorks技术采用LonTalk协议。
4.通信媒介
通信媒介是节点(设备)之间信息传输的物理介质,包括双绞线、电力线、红外线、光纤和同轴电缆等。
5.网络管理工具
一个典型的现场控制节点主要包括以下几个功能块:应用CPU、I/O处理单元、通信处理器、收发器和电源。当单个节点建成之后,节点之间需要互相通信,这就需要一个网络工具为网络上的节点分配逻辑地址,同时也要将每个节点的网络变量和显式报文连接起来。一旦网络建成并正常运行后,需要对其进行维护。网络系统中的上位机需要了解所有节点的网络变量和显式报文变化的情况。网络管理工具的主要功能有:
1)网络安装:网络安装可通过Service Pin按钮或手动的方式设定设备的地址,然后将网络变量互联起来,并且可以设置四种报文方式:发送无响应、重复发送、应答和请求响应。
2)网络维护:网络维护主要是在系统正常运行情况下,增加删除设备以改变网络变量和显式报文的内部连接。网络维护还是一个错误设备的检测和替换的过程。检测过程可以查出设备出错是应用层的问题(例如一个执行器由于电动机故障而不能开闭)还是通信层问题(例如设备脱离网络)。由于采用动态分配地址方式,只需将数据库中提取的旧设备的网络信息下载到新设备即可,而不必修改网络上其他设备。
3)网络监控:应用设备只能得到本地的网络信息,即网络传送给它的数据。然而在许多大型的控制设备中,往往有一个设备需要查看网络所有设备的信息。例如,在过程控制中需要一个超级用户,用户可以在网上,甚至以远程的方式(如Internet)监控整个系统。通过节点、路由器和网络管理这三部分的有机结合就可以构成一个带有多种介质和完整的网络。
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