智能建筑测控网络LonWorks.ppt

随着网络技术的发展，集散控制系统结构模式的建筑物自动化系统正在向现场总线控制系统结构模式转化。现场总线控制系统（FCS）是一种用于现场仪表与控制系统和控制室之间的一种全分散，全数字化的，智能、双向、多变量、多点、多站的分布式测控系统。FCS模式简化了网络结构，用一条总线就可将系统所有监控模块连接起来，使整个系统的可靠性大大提高，同时通过在总线上增减节点就能随意增加或减少监控模块，系统的扩展能力强。 自上世纪80年代末以来，有几种现场总线技术已逐渐形成其影响并在一些特定的应用领域显示出其优势。下面是有代表性的几种。 （1）CAN CAN是控制局域网络的简称，主要用于过程监测及控制。其总线规范现已被ISO国际标准组织制订为国际标准。 （2）Profibus Profibus是德国国家标准DIN19245和欧洲标准EN50170的现场总线标准。 （3）FF（基金会现场总线） 基金会现场总线是在过程自动化领域得到广泛支持和具有良好发展前景的技术。 （4）HART HART最早由Rosemount公司开发并得到八十多家著名仪表公司的支持，于1993年成立了HART通信基金会。 （5）LonWorks技术 LonWorks是由美国Echelon公司推出并由它与Motorola、Toshiba倡导于1990年正式公布形成的局部操作网络技术，它采用了ISO/OSI模型的全部七层通信协议，面向对象的设计方法，通过网络变量把网络通信设计简化为参数设置。 在现场总线控制系统中，LonWorks技术和BACnet 技术是目前智能建筑发展中用于楼宇设备控制中的较多选择。除此以外，CAN、EIB、KNX、X-10和CEBus也有应用。 1.1 LonWorks技术基础 1.1.1 LonWorks概述 LonWorks是由美国Echelon公司推出并与Motorola、Toshiba倡导于1990年正式公布形成的局部操作网络（LON）技术，它采用了ISO/OSI模型的全部七层通信协议，面向对象的设计方法，通过网络变量把网络通信设计简化为参数设置，被誉为通用控制网络。 LonWorks的最大优点是其完全的开放性。它采用分布式的智能设备组建控制网络，同时也支持主从式网络结构。LonWorks支持多种传输介质，如双绞线、电力线、同轴电缆、光缆及无线电波、红外等。 Nenron芯片是LonWorks技术的核心，它同时具备了通信与控制功能，并能完成LonWorks技术中所有关于网络的操作。LonWorks技术的另一个重要特点是它的互操作性。 1.1.2 LonWorks控制网络的结构 从产品和功能上划分，LonWorks控制网络的结构由网络协议、网络传输介质、网络设备、执行机构和管理软件五个部分构成。其中，网络设备包括LonWorks节点、路由器和网关等。在LonTalk协议的协调下，分散在现场的众多设备融为一体，形成一个包含多介质的、完整的控制网络。LonWorks控制网络的结构框图如图6-1所示。 图6-1 LonWorks控制网络的结构框图 一、LonWorks节点 LonWorks网络的基本单元是节点。一个典型的现场控制节点主要包括Neuron芯片、电源、一个收发器和有监控设备接口的I/O电路。 LonWorks节点按其结构可以分为两种类型，一是以神经芯片元为核心的智能节点，一是采用MIP结构的智能节点。 1.以Neuron芯片为核心的控制节点 Neuron芯片是一个复杂的超大规模集成电路元件，可以实现网络功能和执行节点中特定的应用程序。该芯片通过独特的硬件、固件相结合的技术，集应用CPU、I/O处理单元和通信处理器于一体，使其外加一个收发器即构成一个典型的现场控制节点。图6-2为一个典型节点的结构框图。  图6-2 典型节点的框图 2.采用MIP结构的控制节点 所谓的MIP（微处理器接口程序）结构即是将Neuron芯片作为其他微处理器的通信协处理器，用高性能的主机资源来完成复杂的测控功能。因此该种结构也称为基于主机（host base）的结构。其典型结构图如图6-3所示。 二、网络协议 LonWorks技术采用LonTalk协议。LonTalk协议提供了一整套通信服务，使网络上的节点应用程序对其他节点发送和接收报文时，无