LonWorks技术讲座

LonWorksLonWorks®®技术技术上海天控智能科技有限公司上海天控智能科技有限公司2004.122004.12天控智能-控制器专家LonWorks®®技术•技术背景•详细介绍•应用情况•结论和体会技术背景•Echelon(NASDAQ:ELON)-1988年由苹果电脑公司合伙人A.C.Markkula创立•LonWorks-LocalOperatingNetwork•目标市场：楼宇自动化、工厂控制、交通运输、能源管理等•4000多家厂商、安装节点约5000万•国际标准–EIA-709,homeautomation–IEEEP1473,traincontrol–SEMIE56.6,thesemiconductorsensorbus–InternationalForecourtStandardsForum(IFSF),gasstationautomation•智能节点（Node）–执行器（阀门、马达、加热器、泵等）–传感器（温度、压力、流量等）–人机界面（显示器、终端、个人计算机等）–控制器（HVAC、照明、制冷箱等）•多种介质•通信时遵循同一协议控制网络的定义分布式控制网络的优点•减少了系统安装费用–接线少，工作量小•减少了增加、移动、修改的费用–逻辑上的重新配置，而不是物理上的•提高了系统性能–对等通信，加快了响应时间•能够方便地将不同厂商制造的不同产品集成在一起–实现了互操作性节点•具有LonTalk通信协议的测控设备，包括Neuron芯片、收发器、存储器、I/O调理电路等Neuron芯片•硬件-3个基于堆栈的流水式CPU-可编程收发器接口-11个I/O管脚，2个计时器/计数器-EEPROM、ROM和RAM-独特的48-bitID•软件-LonTalk协议-事件驱动的操作系统-应用程序库-34种标准I/O设备对象：ParallelI/O,DigitalI/O,SPI,I2C等收发器•定义：Neuron芯片与LON网络之间的物理通信接口•支持多种通信介质和拓扑结构•不同收发器类型的产品之间通过路由器进行通信•定义：连接LonWorks设备的物理介质•信道可用中继器和路由器分割-中继器延长网络通信距离-路由器将网络逻辑分割成若干个部分信道信道类型电力线信道自由拓扑信道双绞线信道1.25Mbit高速主干网中央监控站FTT/FTTTP-78/FTTPLC/FTTFTT/TP-1250•隔离局部通信•改变通信介质、扩展通信距离•100%透明路由器–通信隔离、消除瓶颈LonTalk®协议•开放的标准-ANSI/EIA709.1•由Neuron芯片上的固件实现•针对控制网络的优化：–短祯报文–及时响应–可靠性–安全性•对等、主从和客户服务器通信•遵循OSI/ISO网络参考模型的7层协议•可在多种介质上运行，包括双绞线、电力线和IPISO/OSI参考模型网络拓扑结构网络规模•一个域可有255个子网•每个子网可有127个节点•每个域可有32,385个节点•每个域可有255个组•每个组可有63个节点•域的数量至多可有248（281,474,976,710,656）个！优化后的典型报文介质访问-带预测P-坚持CSMA•原理：当节点有信息要发送而试图占用通道时，首先在一个固定的周期Beta1检测通道是否处于网络空闲。为了支持优先级，还要增加优先级时间片，优先级越高的所加的时间片越少。随后再根据网络积压参数BL产生一个随机等待时间片W’，W’为0到W之间的随机数，W＝BL*16。当延时结束时，网络仍空闲，节点以概率p=1／W发送报文。•在负载较轻时介质访问延迟最小化，而在负载较重时使冲突最小化•网络变量构成了统一的外部接口-输出网络变量发送数据，输入网络变量接受数据-面向数据，而不是面向指令-由Neuron芯片自动完成•以对象的观点来看待节点-用固定的网络接口封装节点的内部工作（“外部接口”）-减少了节点内部变化对系统的影响标准数据发送方式-网络变量标准网络变量•定义了标准的通用数据类型•表示了数字和物理两方面的数据-工程单位-偏差和增益•支持结构化数据•《SNVTMasterList》中有详细定义•UNVT可以根据特定应用要求增加标准网络变量举例类型名称意义单位范围分辨率SNVT_temp温度摄氏度-274..62710.1度SNVT_angle相位/角度弧度0-650.001弧度SNVT_speed速度米/秒0-65530.1米/秒SNVT_elapsed_tm过去的时间HH:MM:SS0-65535天1毫秒SNVT_lev_cont连续液位百分比0-100%0.5%SNVT_asciiASCII字符串字符30个字符N/ASNVT_count事件数量0-655351个面向数据的系统KeyPadControlKnobMotionDetectorMotionLampBrightnessRoomOccupiedAlarmBellKeyCodeFeedbackAlarmArm/DisarmIntruder0%-100%•网络变量的连接称为绑定•绑定由网络管理工具完成，可在任何时间修改•节点应用程序和组态是彼此独立的逻辑连接开发工具•NodeBuilder•LonBuilder•ShortStackDeveloper’sKit编程语言-NeuronC•ANSIC的变种•针对控制网络进行了扩展•I/O对象•LonMark对象和网络变量•定时器•事件和任务NeuronC任务调度LonMarkObject和FunctionalProfileLonMarkTransceiversNetworkVariablesSNVTsLonMarkObjectsFunctionalProfilesSharedmediaDataexchangeCommondataformattingLonMark互操作性Self-DocumentationFunctionalintegrationofsophisticateddevicesBasicdevicecompatibilityInstallationsupportLonTalkProtocol&NeuronChipsCommonfoundationinalldevices-GuaranteedprotocolcompatibilityLonMark认证的最低要求可互操作性•图形化的系统设计/工程工具•图形化的安装启动工具•网络操作工具（HMI）网络管理软件-LonMaker应用软件•开放的标准•基于WEB、JAVA或Windows•第三方或自主知识产权•Plug-in方式，更方便•通用网络操作系统-LNS•所有应用软件无缝集成•任何地点-本地或远程LonWorks®系统应用概貌•国内最早从事LonWorks技术研究和产品开发的公司之一•自主知识产权的LONTEK控制系统•大量应用实例•智能小区系统交流谢谢！谢谢！