现场总线技术在楼宇设备监控系统中的应用

时间：2022-10-10 百科知识版权反馈

【摘要】：现场总线开放性好、互操作性强、彼此兼容、设置灵活、使用方便，在楼宇设备监控系统中获得了广泛应用。现场总线开放式标准主要有Lonworks、BACnet、nativeBACnet、Profibus、CAN等。Lonworks总线技术主要由Lonworks节点和路由器、LonTalk协议、Lonworks收发器、Lonworks网络和节点开发器等几部分组成。Lonworks技术适用于实时现场控制网络化。基于这些理由，推荐系统的主干网采用Ethernet，而在控制级水平采用Lonworks网。

9.1.4　现场总线技术在楼宇设备监控系统中的应用

1）现场总线的开放性与兼容性

现场总线开放性好、互操作性强、彼此兼容、设置灵活、使用方便，在楼宇设备监控系统中获得了广泛应用。现场总线开放式标准主要有Lonworks、BACnet、nativeBACnet、Profibus、CAN等。集散型BA系统属于实时控制级总线，多采用Lonworks总线技术。

现场总线系统接线十分简单，一对双绞线可以挂接多个设备，当需要增加现场控制设备时，可就近连接在原有的双绞线上，既节省投资，又减少了安装的工作量。使用现场总线系统，用户可以选择不同厂商提供的设备来集成系统，避免了因选择某一品牌的产品而限定了以后设备的选择范围，也不会出现因系统扩展而协议、接口不兼容的问题。

2）Lonworks现场总线技术

Lonworks现场总线技术又称LonTalkBus，是以Lonworks技术为基础，由美国Echelon公司于20世纪90年代开发的计算机总线技术。它是一种测控网技术，也是一种工控网技术。它能方便地使计算机与传感器、执行器进行联网。由于它传输的是数据量较小的检测信号、状态信号和控制信号，Echelon公司把它称作局部操作网（Local Operating Network，LON），又称为Lonworks网。Lonworks总线技术主要由Lonworks节点和路由器、LonTalk协议、Lonworks收发器、Lonworks网络和节点开发器等几部分组成。其主要特点是：

（1）具有开放式的通信协议

Lonworks技术采用LonTalk通信协议，该协议具有开放性的特点，能使遵守协议的不同厂家产品实现互连。LonTalk协议遵循ISO/OSI全部七层模型，在其神经元芯片中有3个8位CPU，分别为介质访问处理器、网络处理器和应用处理器。

介质访问处理器处理LonTalk协议的第一层和第二层，它包括驱动通信子系统硬件和执行冲突避免算法。

网络处理器处理LonTalk协议的第三层至第六层，它进行网络变量处理、寻址、事务处理、证实、背景诊断、软件计时、网络管理、函数路径选择等；它还控制网络通信接口和发送、接收数据包。

应用处理器实现LonTalk协议的第七层，执行用户编写的用户代码中调用的操作系统。

（2）具有高度集成的神经芯片

Lonworks技术的关键在于具有高度集成的神经芯片Neuron Chip，其内部有3个8位CPU，芯片型号是MC143150或MC143120；神经芯片的编程语言为Neuron C，它是从ANSI C中派生出来并进行了删减和补充；其应用程序的节点最多可以说明62个网络变量。一个网络变量可以是Neuron C变量或结构，其最大长度可达31个字节。

（3）支持多种通信介质，具有多种软件、硬件模块

Lonworks技术所支持的通信介质包括双绞线、同轴线、电力线、红外、无线射频、光纤等；其网络是自由拓扑结构，可以连接成星形、总线型和环形，允许不同介质类型混合存在。

Lonworks技术产品门类齐全，有4大类50多种硬件和软件模块，能够为网络提供较低的“节点访问价格比”和高灵活性的“网络拓扑结构”，简化了安装过程，允许无中继的长距传输。

在Lonworks通信中，开发出了多种收发器，有双绞线收发器、电源线收发器、电力线收发器、光纤收发器、无线收发器等。如双绞线直接驱动收发器，使用神经元芯片的通信端口作为收发器，支持的最大通信速率为1.25Mbit/s，在此速率下，一条通道最多能到达64个节点，距离长达30m。

Lonworks技术在世界范围内推广的速度很快，到1995年已经有2 500家生产使用并安装了200多万个节点，在世界各地形成了约1 000家以上的OME生产商，生产出大量的Lonworks技术产品。不过它们虽然都按Lonworks技术制造产品，但由于在一些细节上不统一，于是在互操作上影响了性能的发挥。为了解决这个问题，180个重要的OME组成了LONMARK可互操作协会，编制了LONMARK标准，凡产品按该标准生产，即可相互替换。

当今，美国Honeywell、Andove、ALC等公司都采用了Lonworks技术生产自己的产品。如Honeywell公司生产了数以万计的箱控器以及DDC控制器，有大型控制器XL600、XL500，中型控制器XL100、XL80，小型控制器XL50、XL20、XL10等，其中大、中型控制器均采用Lonworks技术，使系统开放性、设备互换性大大加强；Andore公司的Infinity楼宇自控系统、ALC公司的Interop（TM）楼宇自控系统都留有Lonworks接口；德国的ISC公司也已经开发出Lonworks技术产品。Lonworks技术适用于实时现场控制网络化。

目前，Lonworks产品在我国智能大厦和智能小区的建设中也被逐步推广使用。从工程实践来看，采用Ethernet以太网作为系统主干网，效果更好。以太网与控制主干网和企业网容易集成，在楼宇自动化方面能够传输大量的数据和信息，这就确保了同迅速变化的计算机和网络技术的兼容，使控制网络免除不必要的改变。基于这些理由，推荐系统的主干网采用Ethernet，而在控制级水平采用Lonworks网。