王前洪

（鄂州職業(yè)大學,湖北　鄂州436000）

LonWorks技術綜述

王前洪

（鄂州職業(yè)大學,湖北鄂州436000）

摘要：LonWorks技術是目前各種現(xiàn)場總線中技術最完整、應用領域最廣泛的一種新技術，它不僅促進了現(xiàn)代企業(yè)網(wǎng)絡技術的快速發(fā)展，為企業(yè)帶來新的生機與效益，更是推動了機電一體化相關企業(yè)的工控技術的飛速發(fā)展。本文主要介紹了LonWorks總線的發(fā)展、特點、網(wǎng)絡結構和LonWorks總線的通信協(xié)議。

關鍵詞：現(xiàn)場總線技術；LonWorks技術；LonTalk協(xié)議

0　引言

現(xiàn)場總線（FieldBus）技術的興起，開創(chuàng)了自控技術的新紀元，開辟了工廠最底層現(xiàn)場生產(chǎn)設備網(wǎng)絡控制的新天地。它不僅促進了現(xiàn)代企業(yè)網(wǎng)絡技術的快速發(fā)展，為企業(yè)帶來新的生機與效益，更是推動了機電一體化與工業(yè)自動化等相關企業(yè)的迅猛發(fā)展。在目前使用較頻繁的現(xiàn)場總線中，LonWorks技術的網(wǎng)絡協(xié)議遵守ISO/OSI全部的7層模型的網(wǎng)絡協(xié)議，包含了FieldBus、DeviceBus、SensorBus三層應用層次的總線技術，是目前應用領域最廣泛、技術最完整的一種現(xiàn)場總線新技術［1］。

1　LonWorks技術的形成與特點

1.1LonWorks技術的發(fā)展過程

美國Echelon公司在1990年12月發(fā)表了LonWorks測控技術，最初該公司提供的是一個局部操作網(wǎng)絡，但該網(wǎng)絡具備了開發(fā)性、互操作性極強的特性，并且是無專利權的低層通信網(wǎng)絡。LonWorks技術是一個開放的控制網(wǎng)絡平臺技術，是目前全球最為廣泛的用來連接設備的標準。LonWorks產(chǎn)品主要包括Neuron、路由器、網(wǎng)絡服務工具、網(wǎng)絡接口及收發(fā)器、開發(fā)工具等。逐漸形成以下特性：

（1）成熟的開放工具，主要部分重新基于Windows操作系統(tǒng)編寫，編寫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，尤其在編程語言上進行了改善，例如NeuronC語言，固件已經(jīng)可以支持3.3V Neuron芯片等。

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

（4）開發(fā)了企業(yè)級平臺應用軟件Panoramix。

（5）研制了網(wǎng)絡能源服務系統(tǒng)等。

LonWorks技術充分結合了互聯(lián)網(wǎng)的優(yōu)勢，形成了LonWorks控制網(wǎng)，對日常設備的控制應用推向了一個新的應用層次，能給用戶提供點到點的控制應用方案。經(jīng)過十幾年的發(fā)展，LonWorks技術已成為目前世界上應用最廣、最有發(fā)展前途的現(xiàn)場總線之一?，F(xiàn)已有近5000家機電或工控企業(yè)應用LonWorks技術，已安裝3000萬個LonWorks智能節(jié)點。

LonWorks技術應用的通信協(xié)議稱作LonTalk協(xié)議。1997年8月，LonTalk協(xié)議被美國電子工業(yè)協(xié)會的集成家庭系統(tǒng)技術委員會確定為家庭網(wǎng)絡的標準。隨后，世界很多行業(yè)標準部門已吸收LonWorks技術作為其正式的行業(yè)標準。

1.2LonWorks技術的特點

LonWorks技術的主要有兩個方面的特點

（1）LonWorks網(wǎng)絡技術是完全開放的網(wǎng)絡技術。應用分布式智能設備組建LonWorks控制網(wǎng)絡，同時也支持主從式網(wǎng)絡結構，支持各種通信媒體，包括雙絞線、電力線、光纜、無線。

（2）LonWorks網(wǎng)絡技術具備互操作性。LonWorks一般采用LonTalk通信協(xié)議，LonTalk技術具有互操作型的標準，符合LonTalk標準的設備，無論來自任何生產(chǎn)廠商都可以集成在一起，形成多廠商、多產(chǎn)品的開放系統(tǒng)。

1.3LonWorks技術的定位

智能化系統(tǒng)的構成可分為上下兩層：上層是信息網(wǎng)，下層是控制網(wǎng)。這是基本功能、性質(zhì)和特點不同的兩種網(wǎng)絡。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)主要是作為過程自動化、制造自動化、樓宇自動化等領域現(xiàn)場自動控制設備之間互聯(lián)的通信和控制網(wǎng)絡，最終要實現(xiàn)各系統(tǒng)現(xiàn)場的儀表、傳感器、執(zhí)行器、被控設備等的聯(lián)網(wǎng)通信、測量和控制。

2　LonWorks網(wǎng)絡組成與通信協(xié)議介紹

LonWorks網(wǎng)絡是局部操作網(wǎng)絡，是跨越傳感器級、現(xiàn)場設備級和控制級的底層設備網(wǎng)絡，其網(wǎng)絡規(guī)模相當于局域網(wǎng)。LonWorks網(wǎng)絡采用分布式結構，為無主結構，實現(xiàn)網(wǎng)絡上節(jié)點互相通信，即點對點方式或對等通信，適用于智能大廈、家庭自動化、交通運輸系統(tǒng)、公共事業(yè)和大量的工業(yè)系統(tǒng)。

2.1LonWorks控制網(wǎng)絡的結構

LonWorks控制網(wǎng)絡的結構主要包括以下五大部分。

（1）網(wǎng)絡協(xié)議。網(wǎng)絡協(xié)議即是各個設備之間的數(shù)據(jù)交換、信息傳遞而建立的規(guī)則、標準或約定的集合，而這些規(guī)則、標準或約定和相應的進程稱為通信協(xié)議。

（2）網(wǎng)絡傳輸媒體。通信媒體是指智能節(jié)點之間信息傳輸?shù)幕A——物理媒體，包括有線的電力線、雙絞線、紅外線、、同軸電纜、光纖、甚至是用戶自定義的通信介質(zhì)等和無線傳輸設備。

（3）執(zhí)行機構。執(zhí)行機構包括各類傳感器、變換器等。

（4）網(wǎng)絡設備。網(wǎng)絡設備包括路由器、網(wǎng)絡服務工具、網(wǎng)絡接口、收發(fā)器、智能測控單元等。

（5）管理軟件。管理軟件主要包括LonWorks所應用的為設備之間的交換控制狀態(tài)信息而建立的一個通用的標準，即LonTalk開放式通信協(xié)議。

2.2LonTalk網(wǎng)絡通信協(xié)議介紹

LonWorks技術的核心是面向對象的LonTalk網(wǎng)絡通信協(xié)議，LonTalk網(wǎng)絡通信協(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)絡傳輸協(xié)議，并可使簡短的（幾個至幾十個字節(jié)）控制信息在各種介質(zhì)中可靠性高，實時性高，而且維護的成本非常低。LonTalk協(xié)議是直接面向對象的網(wǎng)絡協(xié)議，結合面向對象的專門為神經(jīng)元芯片而設計NeuronC編程語言，使它實現(xiàn)了現(xiàn)場總線的應用要求。

3　結束語

LonWorks技術是目前世界上應用最廣、最有發(fā)展前途的現(xiàn)場總線之一，是解決許多實際控制問題的一種有效方法，在工業(yè)控制領域、建筑物智能化、能源等領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，在國內(nèi)將會有實質(zhì)性的發(fā)展。

參考文獻：

［1］高安邦.機電一體化系統(tǒng)實用設計案例精選［M］.北京：中國電力出版社.2010（06）.

［2］任世錦.LON現(xiàn)場總線在企業(yè)網(wǎng)中的應用及其發(fā)展［J］.撫順石油學院院報，2001（09）.

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