(海思自動(dòng)化技術(shù)部提供)
現(xiàn)場(chǎng)總線與管控一體化技術(shù)是近年來(lái)自動(dòng)化控制領(lǐng)域的高新技術(shù)，它體現(xiàn)了自動(dòng)化控制技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)等多種科技成果。由它組成的雙向、串行、數(shù)字化的開放式系統(tǒng)，由于它在技術(shù)性能和應(yīng)用成本方面的突出優(yōu)勢(shì)，使傳統(tǒng)的自動(dòng)化控制系統(tǒng)發(fā)生了重大的變化，其技術(shù)革命的深度和廣度在自動(dòng)化領(lǐng)域中是空前的。
LonWorks（LocalOperatingNetwork）技術(shù)是美國(guó)Echelon公司于90年代初推出的一種現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)，它是用于開發(fā)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的一個(gè)完整的技術(shù)平臺(tái)，并具有現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的一切特點(diǎn)。LonWorks網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)由智能節(jié)點(diǎn)組成，每個(gè)智能節(jié)點(diǎn)可具有多種型式的I／O功能，節(jié)點(diǎn)之間可通過(guò)不同的傳輸媒介進(jìn)行通信，并遵守ISO／OSI的7層模型。
LonWorks技術(shù)是諸多現(xiàn)場(chǎng)總線中唯一涵蓋SensorBus、DeviceBus和Fieldbus三種應(yīng)用層次的總線技術(shù)。是目前各種現(xiàn)場(chǎng)總線中技術(shù)最完整、應(yīng)用領(lǐng)域最廣的一種技術(shù)。同時(shí)，LonWorks是一個(gè)完整的控制網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，包括網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)、開發(fā)、安裝和調(diào)試、監(jiān)控等一整套工具，以及從神經(jīng)元芯片、智能收發(fā)器、網(wǎng)絡(luò)接口、路由器、中繼器、IP網(wǎng)絡(luò)連接設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)一整套完整的端到端解決方案。
1）神經(jīng)元通信控制微處理器芯片（NeuronChip）：神經(jīng)元芯片是LonWorks技術(shù)的核心器件，它是由Echelon公司研制的一種集通信、控制、調(diào)度和I／O支持為一體的高級(jí)VLSI器件。它內(nèi)含3個(gè)8位的流水線CPU。在片內(nèi)存儲(chǔ)單元中固化了7層通信協(xié)議中的6層內(nèi)容，只有第7層需用戶編寫。它有11個(gè)可編程的I／O引腳，可組成34種工作模式（I/O對(duì)象），并有5個(gè)通信引腳可組成3種通信模式，最高時(shí)鐘頻率為40MHz，有2個(gè)16位定時(shí)器／計(jì)數(shù)器，一個(gè)48位編碼的內(nèi)部標(biāo)識(shí)符NeuronID，一個(gè)用于遠(yuǎn)程標(biāo)識(shí)和診斷的Service引腳。
2）LonTalk通信協(xié)議：LonTalk是LonWorks技術(shù)的通信協(xié)議的標(biāo)準(zhǔn)，與其它現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)不同的是，它提供了對(duì)應(yīng)于ISO／OSI開放系統(tǒng)互連七層參考模型所有各層的服務(wù)。LonTalk協(xié)議采用一種基于載波偵聽多路訪問(wèn)／介質(zhì)訪問(wèn)控制（CSMA／MAC）并且針對(duì)控制應(yīng)用進(jìn)行了優(yōu)化的新型通信模式，稱為帶預(yù)測(cè)的P－PersistentCSMA算法。LonTalk協(xié)議支持多種傳輸介質(zhì)，如雙絞線、電力線、超聲波、光纖、無(wú)線射頻，紅外線和信源線（linkpower）以及IP等。每一種介質(zhì)稱為一種信道，每一種信道都有專用的收發(fā)器（transceiver）作為智能節(jié)點(diǎn)和通信介質(zhì)之間的接口器件。不同信道之間使用路由器（router）進(jìn)行連接。各種傳輸介質(zhì)具有不同的傳輸速率，最高為1．25Mbps（IP信道可支持10-100Mbps）。傳輸報(bào)文每幀的最高有效字節(jié)為228個(gè)，普通雙絞線信道最遠(yuǎn)的傳輸距離為2．7公里。LonTalk協(xié)議支持各種規(guī)模的網(wǎng)絡(luò)，每個(gè)域最多可連接3.2萬(wàn)個(gè)節(jié)點(diǎn)，可有3.2萬(wàn)個(gè)域。LonTalk協(xié)議支持全分布式的對(duì)等層點(diǎn)到點(diǎn)（PeertoPeer）的通信，節(jié)點(diǎn)可以組成總線型、環(huán)型、樹型等多種拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，特別值得一提的是還可以組成自由拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，它是各種常規(guī)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的組合。
3）LonWorks技術(shù)的其它系列產(chǎn)品：為了使用戶方便地進(jìn)行應(yīng)用開發(fā)，Echelon公司提供了多種模塊化系列的硬件和軟件產(chǎn)品，其中包括：
a．收發(fā)器：完成對(duì)發(fā)送和接收的信息進(jìn)行編碼和解碼，不同的通信介質(zhì)采用不同型號(hào)的收發(fā)器。Echelon公司最新的第三代雙絞線和電力線智能收發(fā)器，將神經(jīng)元芯片核心和收發(fā)器DSP電路集成在一個(gè)芯片中，大大提高了產(chǎn)品的性能，和開發(fā)應(yīng)用的方便性。
b．路由器：是連接不同信道的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)備。用于提供網(wǎng)絡(luò)路由，連接不同通信媒介、擴(kuò)展網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)數(shù)和通信距離等功能。不同信道之間使用的路由器具有不同的型號(hào)。
c．LonTalk網(wǎng)絡(luò)接口適配器：允許用戶使用各種不同接口方式，包括PCI總線插槽、PC卡接口、EIA/RS－232串行口、以太網(wǎng)口、USB串行口、RS485串行口等，把PC連接到LonWorks網(wǎng)絡(luò)上去。
d．控制模塊：是一塊包含Neuron5000神經(jīng)元芯片、收發(fā)器（或智能收發(fā)器）、Flash存儲(chǔ)器和晶振的微縮電路卡。采用多層電路板和表面焊接的先進(jìn)工藝，它是LonWorks技術(shù)中智能節(jié)點(diǎn)的核心。不同的通信介質(zhì)和不同的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)應(yīng)采用不同型號(hào)的控制模塊。
4）i.LON系列IP網(wǎng)絡(luò)連接產(chǎn)品，包括i.LON10以太網(wǎng)適配器，i.LON100、i.LON1000、iLON Smart Server互聯(lián)網(wǎng)智能服務(wù)器、i.LON600IP路由器，提供不同通信媒體的LonWorks控制網(wǎng)絡(luò)與IP網(wǎng)的無(wú)縫連接。使LonWorks局部控制網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展為廣域網(wǎng)絡(luò)，為地理分布的大范圍、多地點(diǎn)的遠(yuǎn)程集中監(jiān)控管理提供了廣闊的應(yīng)用前景。
LonWorks技術(shù)具有下列優(yōu)勢(shì):
1.使控制網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、布線容易、更改方便，并可靈活選擇雙絞線、電力線或其它通信媒體，在許多場(chǎng)合可以避免重新布線。
2.容易對(duì)各種監(jiān)控系統(tǒng)，如：設(shè)備和設(shè)施監(jiān)控系統(tǒng)、環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)、安防系統(tǒng)、火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)、等，按照應(yīng)用要求進(jìn)行互聯(lián)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)總集成，使各系統(tǒng)之間按要求實(shí)現(xiàn)聯(lián)動(dòng)和信息共享。
3.容易與管理微機(jī)局域網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)和信息共享。
4.可通過(guò)Internet實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程管理和監(jiān)控，有助于全局的集中管理，包括設(shè)備的遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)、遠(yuǎn)程控制和遠(yuǎn)程診斷。
5.LonWorks的互操作性保證總體規(guī)劃和分步實(shí)施能順利實(shí)現(xiàn)。系統(tǒng)設(shè)計(jì)和實(shí)施的各個(gè)階段采用統(tǒng)一的平臺(tái)，統(tǒng)一的協(xié)議，統(tǒng)一的工具，而分步實(shí)施過(guò)程中的各個(gè)系統(tǒng)設(shè)備可以根據(jù)市場(chǎng)情況及性能價(jià)格比靈活選擇。
6.遙信、遙測(cè)、遙控、遙調(diào)、設(shè)備監(jiān)控與設(shè)施監(jiān)控可以采用同一控制網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，有利于系統(tǒng)的實(shí)施、管理和維護(hù)。
7.LonWorks的通信協(xié)議（即LonTalk協(xié)議）已成為許多國(guó)家和國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織采納的控制網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議的標(biāo)準(zhǔn)。也是我國(guó)建設(shè)部和信息產(chǎn)業(yè)部正在制訂的《建筑及住宅社區(qū)控制網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議》國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)首選的參照標(biāo)準(zhǔn)。其開放性和互操作性保證了系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)化、可持續(xù)發(fā)展和建設(shè)，以保證投資者的長(zhǎng)期利益。
8.LonWorks功能強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)管理服務(wù)體系，使網(wǎng)絡(luò)配置、管理、監(jiān)控、維護(hù)非常方便，適用于各種不同類型的應(yīng)用，和不同規(guī)模的控制網(wǎng)絡(luò)。
9.LonWorks完備的開發(fā)工具適合各種不同的開發(fā)要求，使開發(fā)者很容易掌握和使用，以最快的速度開發(fā)出產(chǎn)品。
10.LonWorks備有成套的培訓(xùn)教材和課程設(shè)置體系，內(nèi)容涉及各種技術(shù)層面，可對(duì)教師和學(xué)生進(jìn)行有針對(duì)性的、系統(tǒng)的培訓(xùn)。
LonWorks在全球應(yīng)用情況簡(jiǎn)介
1、目前全球80%以上的樓宇控制設(shè)備廠商采用LonWorks技術(shù)，生產(chǎn)其樓宇控制產(chǎn)品。
2、國(guó)際互操作協(xié)會(huì)LonMark制定了基于LonWorks產(chǎn)品的互操作設(shè)計(jì)指南，保證不同廠商產(chǎn)品之間的互操作。
3、國(guó)際著名的控制廠商、空調(diào)及家電廠商，如：霍尼威爾、江森、施耐德、西門子、英維思、特靈空調(diào)、麥克維爾、日本橫河、日本山武、韓國(guó)三星等，國(guó)內(nèi)主要廠商有海思自動(dòng)化等，都已經(jīng)推出基于LonWorks系列產(chǎn)品。
4、全球已有約5000個(gè)廠商采用LonWorks開發(fā)OEM產(chǎn)品，已有超過(guò)5000萬(wàn)臺(tái)LonWorks設(shè)備安裝使用。
5、LonWorks的通信協(xié)議（即LonTalk協(xié)議）已成為許多國(guó)家和國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織采納的控制網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議的標(biāo)準(zhǔn)，其中包括美國(guó)暖通空調(diào)工程師協(xié)會(huì)（ASHRAE）標(biāo)準(zhǔn)、消費(fèi)電子聯(lián)盟（CEA）和美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化組織（ANSI/CEA-709.1）標(biāo)準(zhǔn)，歐洲CEN-247標(biāo)準(zhǔn)等。
6、中國(guó)建設(shè)部、信息產(chǎn)業(yè)部和北京市技術(shù)質(zhì)量監(jiān)督局主持制定的《建筑及住宅社區(qū)數(shù)字化應(yīng)用》國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)（GB/TXXXX）中采納LonWorks為控制網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議推薦標(biāo)準(zhǔn)。
7、全國(guó)工業(yè)測(cè)量和控制標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)已將ANSI/EIA709系列標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)化為中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《控制網(wǎng)絡(luò)LONWORKS技術(shù)規(guī)范》（GB/ZXXXX），包括：
《協(xié)議規(guī)范》
《電力線信道規(guī)范》
《自由拓?fù)潆p絞線規(guī)范》
《基于隧道技術(shù)在IP信道上傳輸控制網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的規(guī)范》
