LonWorks技术为设计、创建、安装和维护设备网络方面的许多问题提供解决方案:网络的大小可以是两个到32385个设备,并且可以适用于任何场合,从超市到加油站,从飞机到铁路客车,从熔解激光到自动贩卖机,从单个家庭到一栋摩天大楼。今天,在几乎每种工业应用中,有一种趋势就是远离专用控制方案和集中系统。制造商正在使用基于开放技术的产品,如现成的芯片、操作系统和功能模块产品。这些特性可以改进可靠性、提高灵活性、降低系统成本、改善系统性能。LonWorks技术通过所提供的互操作性、先进的技术架构、快速地产品开发和可估算的成本节约,加速了这个趋势的发展。
LonWorks网络中设备的通信是采用一种称为LonTalk的网络标准语言实现的。LonTalk协议由各种允许网络上不同设备彼此间智能通信的底层协议组成。
LonTalk协议提供一整套通信服务,这使得设备中的应用程序能够在网络上同其他设备发送和接收报文而无需知道网络的拓扑结构或者网络的名称、地址,或其他设备的功能。LonWorks协议能够有选择地提供端到端的报文确认、报文证实和优先级发送,以提供规定受的事务处理次数。对网络管理服务的支持使得远程网络管理工具能够通过网络和其他设备相互作用,这包括网络地址和参数的重新配置、下载应用程序、报告网络问题和启动/停止/复位设备的应用程序。LonTalk——也就是LonWorks系统——可以在任何物理媒介上通信,这包括电力线,双绞线,无线(RF),红外(IR),同轴电缆和光纤。
虽然组建控制网络的方法有很多,但是对于自动化控制而言,平坦的、对等式(P2P)体系结构是最好的。P2P体系结构和其它任何一种分级的体系结构相比,不再具有分级体系结构与生俱来的单点故障。在传统的体系结构中,来自某一个设备的信息要传递给目标设备,必须先传送到设备或者网关。因此,每两个非设备之间的通信包括了一个额外的步骤,或者说增加了故障的可能性。P2P体系结构的设计相比之下,它允许两个设备之间直接通信,这避免了控制器的故障可能性,并且排除了瓶颈效应。此外,在P2P设计中,设备的故障更多的可能是只影响到一个设备,而不象非平坦的、非对等式体系结构中潜在的影响到许多设备。
LonTalk®协议
所有LonWorks设备之间的相互通讯都采用了一种称为LonTalk的底层协议,它固化在每一个LonWorks设备的神经元新片(3120)中或片外存储器中(3150)。Echelon公司于1999年10月26日为这个协议发布了一个能够用在任何处理器上的可下载的参考例子代码软件。LonTalk协议已经被ANSI(美国国家标准协会)正式采纳为标准:EIA/CEA-709.1-A-1999。
神经元芯片(Neuron® Chip)
为了经济地、标准化地实现LonWorks技术的应用,Echelon公司设计了神经元芯片。神经元这一名称是为了表明正确的网络控制机制和人脑是极为相似的。人脑中是没有控制中心的。几百万个神经元连接在一起,每个神经元都能通过位数众多的路径向其他的神经元发送信息。每个神经元通常专注于某一种特殊功能,但是任何一个神经元的故障不会影响整个网络的性能。
对开发者和集成商而言,神经元芯片的优势在于它的完整性。它内嵌的通信协议和处理器避免了在这些方面的任何开发和编程。它参考了前面所提过的通信协议的ISO/OSI参考模型,神经元芯片提供了参考模型的前6层。只有应用层需要编程和配置。这使得标准化的实现和开发、配置变得更容易。
| 大部分LonWorks设备利用神经元芯片的功能,并将其作为控制器。神经元芯片是一个半导体设备,它专门为低成本控制设备提供智能化和联网能力而设计。神经元芯片包括三个能够提供通信和应用处理能力的8位处理器。设备制造商只需提供运行在神经元芯片上的应用程序代码和连接神经元芯片的I/O设备。Echelon公司设计了最初的神经元芯片,而当前所有的神经元系列产品的设计和制造都是由Echelon的伙伴:美国Cypress半导体公司和日本东芝公司实施。众多的供应商为神经元芯片营造出一个相互竞争的环境,这有助于其价格的下调。 | 神经元芯片结构图 |
一个完整的操作系统包括一个能够执行LonWorks协议的神经元芯片固件,它包含在每个神经元芯片的ROM中。大部分LonWorks设备包括一个具有相同的、内置的、实现LonWorks协议的神经元芯片。这个方法解决了“99%兼容性”的问题,并确保在同一个网络上的LonWorks设备的相互连接只需要很少的或者不需要额外的硬件设备。神经元芯片实际上将3个8位的内嵌处理器集成为一体。两个用于执行LonWorks协议;第三个用于设备的应用程序。所以,这个芯片即是一个网络通信处理器,又是一个应用程序处理器,这意味着对于大部分LonWorks设备而言,能够减少开发成本。
OEM元器件
Echelon公司为节省LonWorks设备的开发时间提供了一系列世界级的OEM元器件。Echelon的OEM元器件能够实现你所设想的产品设计,所有的这些OEM元器件都能够很容易的添加到你的产品中。
国际LonMark®互操作协会
| 控制领域中正在进行一场开放式、互可操作性的。现在,存在这样一个机构担负着领导、制订互可操作性标准的职责。这个机构就是LonMark互可操作性协会。从LonMark协会的成员名录中你可以发现,LonMark协会的会员不仅包括致力于开放技术创新的制造商,而且还有最终用户、设备规格制订商以及推动实现系统的系统集成商。 |
在全世界,目前已安装了2400多万件基于LonWorks技术的设备。协会为会员公司设立一个开放性的论坛,使它们能在营销和技术计划上进行合作,从而为客户提供基于LonMark标准的开放式的、互可操作的解决方案。
LonMark协会有3个主要功能:
∙推广作为开放式、互可操作解决方案的LonMark产品和系统。
∙推荐基于LonWorks的互可操作设备的设计准则。
∙认证符合LonMark互可操作性标准的产品。
协会制订、推行技术设计准则,协助制造商制造以Echelon公司LonWorks技术平台为基础的互可操作的LonMark产品。经过认证且符合LonMark互可操作性标准的产品有资格使用LonMark标志。LonMark标志是一个标志,说明一件产品已完成性能测试,确认是可以用于在LonWorks网上并可互操作的。
好处
LonMark产品向最终用户、系统集成商和设备规格制订商提供开放式、互可操作的,由多个制造商的产品组成的系统,这会带来如下好处:
∙可选择销售商;
∙可使用第3方工具;
∙简便地集成;
∙方便地扩大和改变系统;
∙降低安装成本;
过去一些地方的最终用户,会被限定在单一制造商耗时和昂贵的服务和升级协议上。现在,如果他们使用LonMark设备组建控制系统,他们就能从多个产品制造商处挑选最适合他们需要的设备,而且,这些设备很易于集成。 下载本文