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第3章 LonWorks技术和LON总线 3.1 概述 LON(Local Operating Networks)总线是美国Echelon公司1991年推出的局部操作网络，为集散式监控系统提供了很强的实现手段。 LonWorks技术是美国Echelon公司推出的一个实现控制网络系统的完整的开发平台。它可以解决在控制网络的设计、构成、安装和维护中出现的大量问题。目前采用LonWorks技术的产品广泛应用在工业、楼宇、家庭、能源等自动化领域。LON总线也成为当前最为流行的现场总线之一。 3.1.1 LonWorks技术的特点 开放性:网络协议开放，对任何用户平等。 通信媒介:可用任何的媒介进行通信，包括双绞线、电力线、光纤、同轴电缆、无线电波、红外等，而且在同一网络中可以有多种通信媒介。 互操作性: LonWorks技术的通信协议LonTalk是符合国际标准化组织(ISO)定义的开放互连(OSI)模型。任何制造商的产品都可以实现互操作。 网络结构:可以是主从式、对等式或客户/服务式结构。 网络拓扑:有星形、总线形、环形以及自由形。 网络通信采用面向对象的设计方法。LonWorks网络技术称之为“网络变量”，它使网络通信的设计简化为参数设置，增加了通信的可靠性。 通信的每帧有效字节数可从0到228个字节。 通信速率可达1.25Mb/s，此时有效距离为130m；78Kb/s的双绞线，直线通信距离可达2700m。 LonWorks网络控制技术在一个测控网络上的节点数可达32 385个。 提供强有力的开发工具平台—LonBuilder与Nodebuilder。 LonWorks技术核心元件—Neuron芯片内部装有3个8位微处理器、34种I/O对象核定时器/计数器，还有LonTalk通信协议。Neuron芯片具备通信和控制功能。 改善了CSMA，采用可预测P坚持CSMA，这样，在网络负担很重的情况下，不会导致网络瘫痪。 3.1.2 LonWorks系统结构 LON现场控制网络智能设备或节点与他们所处的环境进行交互作用，以及通过不同的通信介质与其它的节点进行通信。这种通信采用一种基于的控制协议。节点可以是采用神经元芯片作为通信处理器和测控处理器，当系统I/O接口比较多时，也可采用基于主机的节点，即神经元芯片只作为通信处理器，测控工作由其它计算机完成。 LON现场控制网络包括节点、通信介质和通信协议。LonWorks技术是集成这样一个LON网络的完整的开发平台。LonWorks技术包含所有设计、配置和维护网络所需要的技术，主要包括以下部分； (1)Lonworks节点和路由器 (2)ontalk协议 (3)Lonworks收发器 (4)onworks网络和节点开发工具 Lonworks节点称为智能型节点，其核心技术是采用了神经元芯片。神经元芯片通过硬件、固件相 结合的技术，使一个神经元芯片包含了一个现场节点的大部分功能块——应用 CPUI/O处理单元、通信处理器。神经元芯片加上收发器就可以构成典型的 Lonworks智能节点。 路由器是 Lonworks总线所特有的，使得 LON总线突破传统的现场总线的限制——不受通信介质、 通信距离、通信速率的限制。 Lontalk协议是一种面向对象的协议，支持 OSI 的 7层协议，具体实现形式是网络变量。在构造需要的网络时，仅仅通过 Lonworks网络配置工具Lonmaker将各节点的网络变量进行连接即可实现节点间的数据通信。Lontalk协议固化在 Neuron芯片中， 使得开发简单方便。 Lonworks收发器包括双绞线收发器 电力线收发器、无线收发器、光纤收发器、红外收发器等多种收发器，以适应多种媒介的通信需要。在 Lon总线中，提供了一系列的网络管理工具，完成网络安装、网络维护、网络监控的功能，Lonwork现场总线在这种意义上是一种现场网络。经常使用的工具是 Lonbuier，Lonmaker，Nodebuier等。 3.1.3 Neuron芯片及通信协议 LON网上的每个控制点我们称之为LON节点或LonWorks智能设备，它包括一片Neuron芯片、传感和控制设备、收发器(用于建立Neuron芯片与传输之间的物理连接)和电源。图3.1给出了一种典型的LON节点的方框图。 图 1. Neuron芯片 由图3.1可以看出，Neuron芯片是节点的核心部分，它包括一套完整的通信协议，即LonTalk协议。从而可以确保节点间使用可靠的通信标准进行互操作。因为Neuron芯片可直接与它所监视的传感器和控制设备连接，所以一个Neuron芯片可以传输传感器或控制设备的状态，执行控制算法，和其它Neuron芯片进行数据交换等。使用Neuron芯片，开发人员可集中精力设计