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    美國Echelon公司于1991年提出了LonWorks(Local Operating Networks,局部操作網絡）網絡,簡稱L0N網,它標志著控制系統(tǒng)網絡的新紀元。LonWorks是一種完整的、全開放的、可互操作的、成熟的和低 成本的分布式控制網絡技術,眾多的制造廠和用戶紛紛在其控制網絡方案中采用LonWorks技術。到目前為止,全世界已有2500多家公司利用 LonWorks技術生產各種各樣的LonWorks產品,以滿足現代化樓宇、工廠、交通運輸系統(tǒng)、城市基礎設施(水、電、氣等)、家庭等環(huán)境自動化系統(tǒng) 的分布式控制網絡要求。在1995年,LonWorks控制網絡被美國確定為樓宇自動化控制網絡標準的一部份。目前,世界大的樓宇控制公司,如霍尼維爾、 安德沃、西比、江森、蘭吉爾、薩切維爾等都正在采用LonWorks技術改造產品,已形成世界技術潮流。前期LONWORKS產品的市場開拓過分集中于和 傳統(tǒng)的PLC/IPC現場總線的競爭。然而，在Profibus、Interbus、CAN總線盛行的工業(yè)環(huán)境中，顯然沒有很強的競爭能力。因 此，LONWORKS轉而在樓宇以及一些孤立的工業(yè)現場（例如染色機）取得了巨大進展。許多工程實例表明：通過精心設計，大樓可以只裝備單獨的一個 LONWORKS網絡，使得HVAC（供熱、通風和制冷）、電力照明、陽光屏蔽和安全功能以及開放式控制設備能在網絡上互操作。

    與之相反，LONWORKS在工業(yè)現場的應用前景并沒有得到大家的認可，自身也遇到很多的困難。原因就是大家對分布式智能控制的原理接受不足。 然而，LONWORKS以其出色的穩(wěn)定性以及靈活的自由拓撲布線技術領先于基于RS485的傳統(tǒng)現場通訊布線技術。LONWORKS能夠巧妙而經濟地滿足 特殊要求。能夠以功能簡表的形式為開發(fā)商提供解決方案的基礎。對許多設備諸如發(fā)動機、泵、變頻器、PLC、閥門、傳感器等都有功能簡表。

    由于LONWORKS在工業(yè)現場的應用前景并沒有得到大家的認可，轉而在樓宇自控行業(yè)得到很大的發(fā)展。而對于樓宇自控中的機電設備的控 制，LONWORKS并沒有大的優(yōu)勢，這反而是傳統(tǒng)的PLC/IPC的天下。PLC/IPC以其通用性、可靠性以及低廉的成本優(yōu)勢牢牢地占據著傳統(tǒng)的產業(yè) 機械/工業(yè)設備控制的根據地。這也是LONWORKS在多年來與PLC/IPC競爭工業(yè)現場后無法得到很大發(fā)展的原因。然而，畢竟LONWORKS以其對 等設計和智能分布式現場設備在技術上領先今天的工業(yè)自動化系統(tǒng)（PLC/IPC現場總線）整整一代。隨著工業(yè)自動化以及網絡技術的發(fā)展，對傳統(tǒng)PLC的網 絡要求也越來越高，工業(yè)以太網這個新鮮名詞也隨之出現。而且也有了取代現場總線的趨勢。

    雖然組建控制網絡的方法有很多，但是對于自動化控制而言，平坦的、對等式（P2P）體系結構是好的。P2P體系結構和其它任何一種分級的體系結構相比， 不再具有分級體系結構與生俱來的單點故障。在傳統(tǒng)的體系結構中，來自某一個設備的信息要傳遞給目標設備，必須先傳送到中央設備或者網關。因此，每兩個非中 央設備之間的通信包括了一個額外的步驟，或者說增加了故障的可能性。P2P體系結構的設計相比之下，它允許兩個設備之間直接通信，這避免了中央控制器的故 障可能性，并且排除了瓶頸效應。此外，在P2P設計中，設備的故障更多的可能是只影響到一個設備，而不象非平坦的、非對等式體系結構中潛在的影響到許多設備?？梢钥闯鐾ㄟ^監(jiān)控的傳統(tǒng)的主從通訊網絡與P2P體系通訊網絡的優(yōu)劣。

    LonWorks網絡中設備的通信是采用一種稱為LonTalk的 網絡標準語言實現的。LonTalk協(xié)議由各種允許網絡上不同設備彼此間智能通信的底層協(xié)議組成。 LonTalk協(xié)議提供的通信服務，使得設備中的應用程序能夠在網絡上同其他設備發(fā)送和接收報文而無需知道網絡的拓撲結構或者網絡的名稱、地址，或其他設 備的功能。LonWorks協(xié)議能夠有選擇地提供端到端的報文確認、報文證實和優(yōu)先級發(fā)送，以提供規(guī)定受限制的事務處理次數。對網絡管理服務的支持使得遠 程網絡管理工具能夠通過網絡和其他設備相互作用，這包括網絡地址和參數的重新配置、下載應用程序、報告網絡問題和啟動/停止/復位設備的應用程序。 LonTalk——也就是LonWorks系統(tǒng)——可以在任何物理媒介上通信，這包括電力線，雙絞線，無線（RF），紅外（IR），同軸電纜和光纖。

    而所謂互操作性意味著每個網絡中的裝置能夠根據自己需要發(fā)布的信息變成數字式串行數據通過網絡直接到達另一個裝置。數據轉移通常涉及一個信息發(fā)送者，一個 或一個以上的接收者。發(fā)送者和接收者之間一定要有某種形式的連接，數據才能以一連串的開--關狀態(tài)轉移。所有連接到某一特定信道的裝置必須有同一速率運行 的兼容收發(fā)器，如此才能夠達到互操作的目的。但是可互操作的網絡并不是傳統(tǒng)的主從式通訊網絡（點對點）可以達到的，網絡裝置間串行數據的轉移要求一套通訊 協(xié)議，協(xié)議通常以嵌入軟件或固件代碼形式存在于每個網絡裝置中。包含這個協(xié)議代碼和某種類型的操作智能的裝置稱之為網絡節(jié)點。它包括一片Neuron神經 芯片、傳感和控制設備、收發(fā)器(用于建立Neuron芯片與傳輸之間的物理連接)和電源。

    LonTalk通訊協(xié)議是LONWORKS技術的核心，該協(xié)議提供一套通信服務，使裝置中的應用程序能在網上對其他裝置發(fā)送和接收報文而無須知道網絡拓 撲、名稱、地址或其他裝置的功能。LONTALK協(xié)議能夠有選擇地提供端到端的報文確認、報文證實、優(yōu)先級發(fā)送以便設定事物處理時間。它是一個分層的以數 據包為基礎的對等的通信協(xié)議，象有關的以太網和因特網協(xié)議一樣。但是，LONTALK協(xié)議設計用于控制系統(tǒng)而不是數據處理系統(tǒng)的特定的要求。每個數據包由 可變數目的字節(jié)構成，長度不定，并且包含應用層的信息以及尋址和其他信息。信道上的每個裝置監(jiān)視在信道上傳輸的每個數據包以確定自己是否收信人。若是，則 處理以判明是否包含本節(jié)點應用程序所需的信息或者它是否是個網絡管理數據包。LonTa1k協(xié)議是直接面向對象的網絡協(xié)議,即,通過網絡變量實現網絡節(jié)點 間的聯結。當定義為輸出的網絡變量改變時,能自動地將網絡變量的值發(fā)送出去,使所有該變量定義為輸入的節(jié)點收到它的改變,以便激活相應的處理進程(事件觸 發(fā)型）。標準網絡變量能使不同制造商的產品通過建立標準的數據傳送模式、正確地翻譯、傳送數據,便于設備的互換和互操作。另外,由于網絡變量的長度有限, 可達31B,又提供了四種類型的報文服務：應答方式、請求/響應方式、非應答重發(fā)方式、非應答方式

    為了簡化網絡配置和管理，可以把邏輯地址分配給節(jié)點，邏輯地址讓用戶把一個名字和物理裝置與節(jié)點配合。使用LONTALK的控制網中的邏輯地址在網絡配置 時定義。所有邏輯地址有2個部分，第一部分是指定域的ID，這個指定域就是節(jié)點的集合他們之間可以互操作。邏輯地址的第二部分以獨特的15位節(jié)點地址規(guī)定 域中的一個單一節(jié)點。    

    而對于PLC介入到LONWORKS網絡中，實現PLC數據/狀態(tài)的實時監(jiān)控，則必須由網關節(jié)點的應用程序對PLC進行操作。

本文以上海某大型廣場的智能樓宇控制系統(tǒng)中，涉及到臺達PLC的LONWORKS系統(tǒng)的部分為例，介紹網關節(jié)點與PLC通訊配置的網絡變量以及 命令格式，在該系統(tǒng)中，機電設備為中央空調風柜，PLC根據回風溫度經過PID調節(jié)新風閥門的開度，以達到控制房間或單元室溫的目的。

　　　　   圖3 風柜網絡原理圖

1、  網絡變量

nviConfig　　　　   配制網絡變量

nvoDR[0～7]　　　　 只讀模擬量（AI）

nvoXR[0～7]　　　　 只讀數字量（DI）

nviMW[0～12]　　　　　　只寫數字量（DO）

nviDW[0～31]　　　　　　只寫模擬量（AO）

2、  配制網絡變量

nviConfig輸入格式：X  　X X 　　X   XXXXXXXX

指令   操作號   　?。?nbsp;　　設定值

㈠指   令：R  讀設定值，W  置設定值；

㈡操作號：00 　　　　　　　　　　通信格式設定，

01~08   　　nvoDR[0～7] 連接設定

09~16   　　nvoXR[0～7] 連接設定

17~29   　　nvoMW[0～12] 連接設定

30~61   　　nvoDW[0～31] 連接設定

   ㈢設定值：通信格式設定  BBBBB_TT   (BBBBB波特率 如09600,_ 空格,TT 通信秒間隔 如01)

   ㈣連接設定：  SSIIAAAA  (SS設備號 如01，II指令 如02，AAAA地址 如1AFF)

3、  連接量

   只讀模擬量和只讀數字量按通信秒間隔自動讀設備進行刷新，只寫數字量和只寫模擬量賦值網絡變量時自動發(fā)送到設備。

由于LONTALK協(xié)議規(guī)定網關節(jié)點的應用程序中已經包含該網關節(jié)點的邏輯地址，并且是以名稱的形式存在于網關節(jié)點的應用程序中。因此，網關節(jié)點到PLC的通訊部分無須顧及PLC的通訊地址，而只需通用默認的PLC地址即可。

　　　　　　　　   圖4 只讀配置網絡變量表

　　　　　　　　   圖5 讀/寫配置網絡變量表

　　　　　　　　   圖6 狀態(tài)配置網絡變量表

圖4中，變量規(guī)定為只讀，在臺達PLC的通訊協(xié)議中，D0對應的地址為H1000，則，D100對應的地址為H1064，依此類推。由于 LONTALK協(xié)議的網關地址已經在網關節(jié)點的應用程序中得到確定，那么，網關節(jié)點與PLC的通訊就變成了標準的統(tǒng)一的程序，只需使用PLC默認的通訊地 址即可，如圖4、圖5、圖6所示PLC的通訊地址都統(tǒng)一為1。

　　由圖3，現場的監(jiān)控由文本顯示器TP04G來實現，遠端的監(jiān)控通過LONWORKS網關節(jié)點來實現。這樣組成一個分布式智能控制系統(tǒng)。遠端的上位計算機通 過與末端的LON網關交換數據，網關節(jié)點根據從信道中接受到的數據包判斷是否是合適本網關的數據包，如是，則網關節(jié)點應用程序再將數據下達至PLC，完成 遠端的監(jiān)控。

　　雖然LON分布式智能控制系統(tǒng)不要求末端的PLC提供地址，但是文本顯示器與PLC的地址設置功能大大地方便了程序編寫者與現場的調試人員，以下簡單地介 紹該功能的使用：TP04G提供了DELTA Mx的DRIVER，該功能適用于DELTA PLC的多地址應用場合。我們知道，在標準設備的生產制造中，我們需要的是標準化的程序，以簡化現場的調試以及方便程序文件的管理。那么，在標準設備的組 網過程中，必不可少地需要改變PLC的地址，以達到組網控制的目的。如果通過傳統(tǒng)的改變PLC程序來實現的話，一臺標準設備就有一套程序。很不方便程序的 管理。使用文本顯示器的DELTA Mx功能只需在文本的系統(tǒng)菜單中改變文本的通訊地址即可，而文本程序中需要對PLC的D1121設置成相應地址即可實現。

   文本顯示器提供的萬年歷功能為實現空調系統(tǒng)定時開/關機功能提供了方便，PLC可以通過萬年歷的時間實現對風機的定時開關機控制。網絡功能的實現為樓宇機 電設備的管理者提供了方便，管理人員可以通過網絡對位于大樓任何位置的機電設備下達指令，也可以隨時通過LON網絡查看任何位置的機電設備的運行狀態(tài)。實 現了樓宇智能控制。

　　LonWorks技術已經逐漸成為小區(qū)/樓宇智能化系統(tǒng)的基本規(guī)范。LonWorks網絡非常容易與其他網絡實現互連,如Internet網絡,可以實現 遠程操作和控制。LonWorks開放式、可互操作性、成熟和低成本的特點,使得眾多的制造廠和用戶紛紛在其控制網絡方案中采用LonWorks技術。另 外,對于用戶來說,項目的初期投資大為減少,系統(tǒng)管理簡單,增加新功能又十分簡便。由此可以推斷,LonWorks控制網絡技術會越來越為人們重視和 推廣。PLC作為通用可靠的工業(yè)控制器，依然在工業(yè)現場得到廣泛的應用，在民用市場的網絡要求越來越多的今天，相信日益強大的PLC的網絡功能一定也會越 來越多地進入人們的日常生活中。 

參考文獻：1，埃施朗公司《LONWORKS原理和實踐概述》

　　　　  2，《Industrial Control》Jurgen W.hertel