LonWorks技術(shù)綜述

王前洪

（鄂州職業(yè)大學(xué),湖北　鄂州436000）

LonWorks技術(shù)綜述

王前洪

（鄂州職業(yè)大學(xué),湖北鄂州436000）

摘要：LonWorks技術(shù)是目前各種現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)中技術(shù)最完整、應(yīng)用領(lǐng)域最廣泛的一種新技術(shù)，它不僅促進(jìn)了現(xiàn)代企業(yè)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的快速發(fā)展，為企業(yè)帶來(lái)新的生機(jī)與效益，更是推動(dòng)了機(jī)電一體化相關(guān)企業(yè)的工控技術(shù)的飛速發(fā)展。本文主要介紹了LonWorks總線(xiàn)的發(fā)展、特點(diǎn)、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和LonWorks總線(xiàn)的通信協(xié)議。

關(guān)鍵詞：現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)；LonWorks技術(shù)；LonTalk協(xié)議

0　引言

現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)（FieldBus）技術(shù)的興起，開(kāi)創(chuàng)了自控技術(shù)的新紀(jì)元，開(kāi)辟了工廠(chǎng)最底層現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)設(shè)備網(wǎng)絡(luò)控制的新天地。它不僅促進(jìn)了現(xiàn)代企業(yè)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的快速發(fā)展，為企業(yè)帶來(lái)新的生機(jī)與效益，更是推動(dòng)了機(jī)電一體化與工業(yè)自動(dòng)化等相關(guān)企業(yè)的迅猛發(fā)展。在目前使用較頻繁的現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)中，LonWorks技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議遵守ISO/OSI全部的7層模型的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，包含了FieldBus、DeviceBus、SensorBus三層應(yīng)用層次的總線(xiàn)技術(shù)，是目前應(yīng)用領(lǐng)域最廣泛、技術(shù)最完整的一種現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)新技術(shù)［1］。

1　LonWorks技術(shù)的形成與特點(diǎn)

1.1LonWorks技術(shù)的發(fā)展過(guò)程

美國(guó)Echelon公司在1990年12月發(fā)表了LonWorks測(cè)控技術(shù)，最初該公司提供的是一個(gè)局部操作網(wǎng)絡(luò)，但該網(wǎng)絡(luò)具備了開(kāi)發(fā)性、互操作性極強(qiáng)的特性，并且是無(wú)專(zhuān)利權(quán)的低層通信網(wǎng)絡(luò)。LonWorks技術(shù)是一個(gè)開(kāi)放的控制網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)技術(shù)，是目前全球最為廣泛的用來(lái)連接設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)。LonWorks產(chǎn)品主要包括Neuron、路由器、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)工具、網(wǎng)絡(luò)接口及收發(fā)器、開(kāi)發(fā)工具等。逐漸形成以下特性：

（1）成熟的開(kāi)放工具，主要部分重新基于Windows操作系統(tǒng)編寫(xiě)，編寫(xiě)插件程序的工具已不斷更新，編輯資源和代碼生成工具都得到完善，尤其在編程語(yǔ)言上進(jìn)行了改善，例如NeuronC語(yǔ)言，固件已經(jīng)可以支持3.3V Neuron芯片等。

（2）開(kāi)發(fā)了i.Lon產(chǎn)品系列。（3）開(kāi)發(fā)了智能收發(fā)器系列。

（4）開(kāi)發(fā)了企業(yè)級(jí)平臺(tái)應(yīng)用軟件Panoramix。

（5）研制了網(wǎng)絡(luò)能源服務(wù)系統(tǒng)等。

LonWorks技術(shù)充分結(jié)合了互聯(lián)網(wǎng)的優(yōu)勢(shì)，形成了LonWorks控制網(wǎng)，對(duì)日常設(shè)備的控制應(yīng)用推向了一個(gè)新的應(yīng)用層次，能給用戶(hù)提供點(diǎn)到點(diǎn)的控制應(yīng)用方案。經(jīng)過(guò)十幾年的發(fā)展，LonWorks技術(shù)已成為目前世界上應(yīng)用最廣、最有發(fā)展前途的現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)之一?，F(xiàn)已有近5000家機(jī)電或工控企業(yè)應(yīng)用LonWorks技術(shù)，已安裝3000萬(wàn)個(gè)LonWorks智能節(jié)點(diǎn)。

LonWorks技術(shù)應(yīng)用的通信協(xié)議稱(chēng)作LonTalk協(xié)議。1997年8月，LonTalk協(xié)議被美國(guó)電子工業(yè)協(xié)會(huì)的集成家庭系統(tǒng)技術(shù)委員會(huì)確定為家庭網(wǎng)絡(luò)的標(biāo)準(zhǔn)。隨后，世界很多行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)部門(mén)已吸收LonWorks技術(shù)作為其正式的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。

1.2LonWorks技術(shù)的特點(diǎn)

LonWorks技術(shù)的主要有兩個(gè)方面的特點(diǎn)

（1）LonWorks網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是完全開(kāi)放的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。應(yīng)用分布式智能設(shè)備組建LonWorks控制網(wǎng)絡(luò)，同時(shí)也支持主從式網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，支持各種通信媒體，包括雙絞線(xiàn)、電力線(xiàn)、光纜、無(wú)線(xiàn)。

（2）LonWorks網(wǎng)絡(luò)技術(shù)具備互操作性。LonWorks一般采用LonTalk通信協(xié)議，LonTalk技術(shù)具有互操作型的標(biāo)準(zhǔn)，符合LonTalk標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)備，無(wú)論來(lái)自任何生產(chǎn)廠(chǎng)商都可以集成在一起，形成多廠(chǎng)商、多產(chǎn)品的開(kāi)放系統(tǒng)。

1.3LonWorks技術(shù)的定位

智能化系統(tǒng)的構(gòu)成可分為上下兩層：上層是信息網(wǎng)，下層是控制網(wǎng)。這是基本功能、性質(zhì)和特點(diǎn)不同的兩種網(wǎng)絡(luò)。信息網(wǎng)的基本功能是完成信息的發(fā)送、傳輸和接受；控制網(wǎng)主要是作為過(guò)程自動(dòng)化、制造自動(dòng)化、樓宇自動(dòng)化等領(lǐng)域現(xiàn)場(chǎng)自動(dòng)控制設(shè)備之間互聯(lián)的通信和控制網(wǎng)絡(luò)，最終要實(shí)現(xiàn)各系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)的儀表、傳感器、執(zhí)行器、被控設(shè)備等的聯(lián)網(wǎng)通信、測(cè)量和控制。

2　LonWorks網(wǎng)絡(luò)組成與通信協(xié)議介紹

LonWorks網(wǎng)絡(luò)是局部操作網(wǎng)絡(luò)，是跨越傳感器級(jí)、現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備級(jí)和控制級(jí)的底層設(shè)備網(wǎng)絡(luò)，其網(wǎng)絡(luò)規(guī)模相當(dāng)于局域網(wǎng)。LonWorks網(wǎng)絡(luò)采用分布式結(jié)構(gòu)，為無(wú)主結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)上節(jié)點(diǎn)互相通信，即點(diǎn)對(duì)點(diǎn)方式或?qū)Φ韧ㄐ?，適用于智能大廈、家庭自動(dòng)化、交通運(yùn)輸系統(tǒng)、公共事業(yè)和大量的工業(yè)系統(tǒng)。

2.1LonWorks控制網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)

LonWorks控制網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)主要包括以下五大部分。

（1）網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。網(wǎng)絡(luò)協(xié)議即是各個(gè)設(shè)備之間的數(shù)據(jù)交換、信息傳遞而建立的規(guī)則、標(biāo)準(zhǔn)或約定的集合，而這些規(guī)則、標(biāo)準(zhǔn)或約定和相應(yīng)的進(jìn)程稱(chēng)為通信協(xié)議。

（2）網(wǎng)絡(luò)傳輸媒體。通信媒體是指智能節(jié)點(diǎn)之間信息傳輸?shù)幕A(chǔ)——物理媒體，包括有線(xiàn)的電力線(xiàn)、雙絞線(xiàn)、紅外線(xiàn)、、同軸電纜、光纖、甚至是用戶(hù)自定義的通信介質(zhì)等和無(wú)線(xiàn)傳輸設(shè)備。

（3）執(zhí)行機(jī)構(gòu)。執(zhí)行機(jī)構(gòu)包括各類(lèi)傳感器、變換器等。

（4）網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。網(wǎng)絡(luò)設(shè)備包括路由器、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)工具、網(wǎng)絡(luò)接口、收發(fā)器、智能測(cè)控單元等。

（5）管理軟件。管理軟件主要包括LonWorks所應(yīng)用的為設(shè)備之間的交換控制狀態(tài)信息而建立的一個(gè)通用的標(biāo)準(zhǔn)，即LonTalk開(kāi)放式通信協(xié)議。

2.2LonTalk網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議介紹

LonWorks技術(shù)的核心是面向?qū)ο蟮腖onTalk網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議，LonTalk網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議固化在神經(jīng)元芯片內(nèi)，完全支持ISO組織制定的7層網(wǎng)絡(luò)傳輸協(xié)議，并可使簡(jiǎn)短的（幾個(gè)至幾十個(gè)字節(jié)）控制信息在各種介質(zhì)中可靠性高，實(shí)時(shí)性高，而且維護(hù)的成本非常低。LonTalk協(xié)議是直接面向?qū)ο蟮木W(wǎng)絡(luò)協(xié)議，結(jié)合面向?qū)ο蟮膶?zhuān)門(mén)為神經(jīng)元芯片而設(shè)計(jì)NeuronC編程語(yǔ)言，使它實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)的應(yīng)用要求。

3　結(jié)束語(yǔ)

LonWorks技術(shù)是目前世界上應(yīng)用最廣、最有發(fā)展前途的現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)之一，是解決許多實(shí)際控制問(wèn)題的一種有效方法，在工業(yè)控制領(lǐng)域、建筑物智能化、能源等領(lǐng)域中取得了令人矚目的成果。LonWorks形成了全面的分工合作體系，在國(guó)內(nèi)將會(huì)有實(shí)質(zhì)性的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

［1］高安邦.機(jī)電一體化系統(tǒng)實(shí)用設(shè)計(jì)案例精選［M］.北京：中國(guó)電力出版社.2010（06）.

［2］任世錦.LON現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)在企業(yè)網(wǎng)中的應(yīng)用及其發(fā)展［J］.撫順石油學(xué)院院報(bào)，2001（09）.

［3］朱傳為.基于LonworkS技術(shù)與智能樓宇安全系統(tǒng)的研究［J］.煤炭技術(shù)，2007（07）.