LonWorks技術綜述

王前洪

（鄂州職業大學,湖北　鄂州436000）

LonWorks技術綜述

王前洪

（鄂州職業大學,湖北鄂州436000）

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

關鍵詞：現場總線技術；LonWorks技術；LonTalk協議

0　引言

現場總線（FieldBus）技術的興起，開創了自控技術的新紀元，開辟了工廠最底層現場生產設備網絡控制的新天地。它不僅促進了現代企業網絡技術的快速發展，為企業帶來新的生機與效益，更是推動了機電一體化與工業自動化等相關企業的迅猛發展。在目前使用較頻繁的現場總線中，LonWorks技術的網絡協議遵守ISO/OSI全部的7層模型的網絡協議，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場總線新技術［1］。

1　LonWorks技術的形成與特點

1.1LonWorks技術的發展過程

美國Echelon公司在1990年12月發表了LonWorks測控技術，最初該公司提供的是一個局部操作網絡，但該網絡具備了開發性、互操作性極強的特性，并且是無專利權的低層通信網絡。LonWorks技術是一個開放的控制網絡平臺技術，是目前全球最為廣泛的用來連接設備的標準。LonWorks產品主要包括Neuron、路由器、網絡服務工具、網絡接口及收發器、開發工具等。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，固件已經可以支持3.3V Neuron芯片等。

（2）開發了i.Lon產品系列。（3）開發了智能收發器系列。

（4）開發了企業級平臺應用軟件Panoramix。

（5）研制了網絡能源服務系統等。

LonWorks技術充分結合了互聯網的優勢，形成了LonWorks控制網，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。經過十幾年的發展，LonWorks技術已成為目前世界上應用最廣、最有發展前途的現場總線之一?，F已有近5000家機電或工控企業應用LonWorks技術，已安裝3000萬個LonWorks智能節點。

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

1.2LonWorks技術的特點

LonWorks技術的主要有兩個方面的特點

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

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

1.3LonWorks技術的定位

智能化系統的構成可分為上下兩層：上層是信息網，下層是控制網。這是基本功能、性質和特點不同的兩種網絡。信息網的基本功能是完成信息的發送、傳輸和接受；控制網主要是作為過程自動化、制造自動化、樓宇自動化等領域現場自動控制設備之間互聯的通信和控制網絡，最終要實現各系統現場的儀表、傳感器、執行器、被控設備等的聯網通信、測量和控制。

2　LonWorks網絡組成與通信協議介紹

LonWorks網絡是局部操作網絡，是跨越傳感器級、現場設備級和控制級的底層設備網絡，其網絡規模相當于局域網。LonWorks網絡采用分布式結構，為無主結構，實現網絡上節點互相通信，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、公共事業和大量的工業系統。

2.1LonWorks控制網絡的結構

LonWorks控制網絡的結構主要包括以下五大部分。

（1）網絡協議。網絡協議即是各個設備之間的數據交換、信息傳遞而建立的規則、標準或約定的集合，而這些規則、標準或約定和相應的進程稱為通信協議。

（2）網絡傳輸媒體。通信媒體是指智能節點之間信息傳輸的基礎——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等和無線傳輸設備。

（3）執行機構。執行機構包括各類傳感器、變換器等。

（4）網絡設備。網絡設備包括路由器、網絡服務工具、網絡接口、收發器、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信息而建立的一個通用的標準，即LonTalk開放式通信協議。

2.2LonTalk網絡通信協議介紹

LonWorks技術的核心是面向對象的LonTalk網絡通信協議，LonTalk網絡通信協議固化在神經元芯片內，完全支持ISO組織制定的7層網絡傳輸協議，并可使簡短的（幾個至幾十個字節）控制信息在各種介質中可靠性高，實時性高，而且維護的成本非常低。LonTalk協議是直接面向對象的網絡協議，結合面向對象的專門為神經元芯片而設計NeuronC編程語言，使它實現了現場總線的應用要求。

3　結束語

LonWorks技術是目前世界上應用最廣、最有發展前途的現場總線之一，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，在國內將會有實質性的發展。

參考文獻：

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

［2］任世錦.LON現場總線在企業網中的應用及其發展［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的研究［J］.煤炭技術，2007（07）.