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1、LonWorks基础知识基础知识现场总线 现场总线现场总线(Field Bus)是是20世纪世纪90年年代在国际上发展形成的，是用于过程自代在国际上发展形成的，是用于过程自动化、制造自动化、楼宇自动化等领域动化、制造自动化、楼宇自动化等领域的现场智能设备互联通信网络，被誉为的现场智能设备互联通信网络，被誉为自动化领域的计算机局域网。自动化领域的计算机局域网。现场总线的控制系统体系结构现场总线的控制系统体系结构现场总线控制系统是用开放的现场总线控制通讯现场总线控制系统是用开放的现场总线控制通讯网络将自动化最底层的现场控制器和现场智能仪网络将自动化最底层的现场控制器和现场智能仪表互联的网络控制系统
2、。现场总线是控制设备之表互联的网络控制系统。现场总线是控制设备之间实现数字通信的联系纽带，测控仪表作为控制间实现数字通信的联系纽带，测控仪表作为控制网络节点具有高度的自治性、数字计算和通信能网络节点具有高度的自治性、数字计算和通信能力，并通过现场总线连接成为一个开放式、数字力，并通过现场总线连接成为一个开放式、数字化、多点通信的底层控制网络（化、多点通信的底层控制网络（InfranetInfranet），同），同时，最底层的时，最底层的infranetinfranet控制网，还可以与企业内控制网，还可以与企业内部网部网IntarnetIntarnet、InternetInternet连接实现元
3、曾信息共享，连接实现元曾信息共享，构成一个完整企业网络三级体系结构。构成一个完整企业网络三级体系结构。现场总线与局域网的区别现场总线与局域网的区别1.1.按功能比较，现场总线连接自动化最底层的现场控制按功能比较，现场总线连接自动化最底层的现场控制器和现场智能仪表设备，网络上传输的是小批量数据器和现场智能仪表设备，网络上传输的是小批量数据信息，如检测信息，状态信息，控制信息等，传输速信息，如检测信息，状态信息，控制信息等，传输速率低，但实时性高。简而言之，现场总线是一种实时率低，但实时性高。简而言之，现场总线是一种实时控制网络。局域网用于连接局域区域内的各台计算机，控制网络。局域网用于连接局域区
4、域内的各台计算机，网络上传输的是大批量的数字信息，如文本、声音、网络上传输的是大批量的数字信息，如文本、声音、图像等，传输速率高，但不要求实时性。图像等，传输速率高，但不要求实时性。2.2.按实现方式比较，现场总线可采用各种通讯介质，如按实现方式比较，现场总线可采用各种通讯介质，如双绞线，电力线，光纤，无线，红外线等，实现成本双绞线，电力线，光纤，无线，红外线等，实现成本低。局域网需要专用电缆，如同轴电缆，光纤等，实低。局域网需要专用电缆，如同轴电缆，光纤等，实现成本高。现成本高。LonWorksLonWorks(Local Operating NetworkLonWorks(Local Op
5、erating Network，局部操作，局部操作网络网络) )是一个开放的、全分布式监控系统专用网是一个开放的、全分布式监控系统专用网络平台技术，以其独特的特点已成为目前所有现络平台技术，以其独特的特点已成为目前所有现有的现场总线网络功能最为强大，市场效率最高有的现场总线网络功能最为强大，市场效率最高的总线之一，其技术已被我国多部国家规范所采的总线之一，其技术已被我国多部国家规范所采纳。它使用了具有分布控制与通信联网功能的大纳。它使用了具有分布控制与通信联网功能的大规模集成的神经元芯片规模集成的神经元芯片(neuron chips)(neuron chips)构成各个构成各个智能监控节点智能
6、监控节点(node)(node)，通过网络收发器，通过网络收发器(Tran (Tran Receiver)Receiver)及网络通信媒体将各节点构成全分布及网络通信媒体将各节点构成全分布式局部操作网络式局部操作网络( (简称简称LONLON网网) )。 基于基于LonWorks标准的自控系统标准的自控系统 LonWorks技术实际上是一种测控网技术实际上是一种测控网技术，确切的说是一种工控网技术，也叫现技术，确切的说是一种工控网技术，也叫现场总线技术。它可以方便地实现现场传感器、场总线技术。它可以方便地实现现场传感器、执行器、仪表等的联网。这种网络不同于局执行器、仪表等的联网。这种网络不同于
7、局域网，而是一种工控网，因为它域网，而是一种工控网，因为它传输数据量传输数据量小的监测信息、状态信息和控制信息。小的监测信息、状态信息和控制信息。Lonworks的核心技术是具有3个8位的CPU神经元芯片（Neuron Chip),同时具备通信与控制功能，并且固化了Lontalk协议，以及34种常见的I/O控制对象。它采用了ISO/OSI模型中完整的七层通信协议，采用了面向对象的设计方法，Lonworks技术将其称之为“网络变量”，使网络通信的设计简化成为参数设置。这样，不但节省了大量的设计工作量，同时增加了通信的可靠性。Lonworks的技术核心神经元节点的结构框图神经元节点的结构框图Lon
8、works的技术核心其通信的最高速率为1.25Mbit/s(有效距离为130m)，最远通信距离为2700m(双绞线，通信速率为78kbit/s)，节点总数可达32000个。网络的传输媒体可以是双绞线、同轴电缆、光纤、射频、红外线、电力线等，针对不同的通信媒体有不同的收发器和路由器。1.智能节点作为现场总线网络控制器智能节点作为现场总线网络控制器2.多种网络拓扑结构：总线形、星形、环多种网络拓扑结构：总线形、星形、环形、自由形。形、自由形。3.多种网络系统结构：主从式、对等式及多种网络系统结构：主从式、对等式及Client/ Server式。式。4.多种传输媒体介质。多种传输媒体介质。Lonwo
9、rks技术的主要特点5.介质访问方法：带预测和优先级的介质访问方法：带预测和优先级的P坚持坚持CSMA(Carrier Sense Multiple Access，载波监听多路访问，载波监听多路访问)。6.网络通信协议：基于网络通信协议：基于IS0/OSI七层参考模七层参考模型的网络通信协议型的网络通信协议LonTalk通信协议，通信协议，系统开放。系统开放。7.同异型网络的互连方便。同异型网络的互连方便。8.Lonworks网络是无主站点对点网络，网络是无主站点对点网络，其任一点的故障不会造成系统瘫痪。其任一点的故障不会造成系统瘫痪。单端模式单端模式单端模式单端模式：主要用于光缆、铜轴电缆、
10、或无线射频：主要用于光缆、铜轴电缆、或无线射频：主要用于光缆、铜轴电缆、或无线射频：主要用于光缆、铜轴电缆、或无线射频收发器。收发器。收发器。收发器。差分模式差分模式差分模式差分模式：主要用于连接双绞线网络收发器。：主要用于连接双绞线网络收发器。：主要用于连接双绞线网络收发器。：主要用于连接双绞线网络收发器。Lonworks信号传输方式LonWorks网络的结构模型网络的结构模型 LonWorks采用开放式ISO/OSI模型的全部七层通讯协议结构，具备了局域网的基本功能,与异型网的兼容性比任何现存的现场总线都好，被誉为通用控制网络，它还提供了与LAN的接口，从而实现了二者的有机结合。 Lonw
11、orks分层模型分层模型LonWorks控制网络结构包括五大部分:Lonworks网络架构.网络协议(LonTalk).网络传输媒体.网络设备(包括：智能测控单元即节点、路由器和网关).执行机构.管理软件(LonTalk开放式通信协议)Lonworks网络架构Lonworks的网络架构Lonworks网络架构1.路由器 路由器是LonWorks技术的一个重要部分，用于连接不同媒体的LonWork网络。在LonWorks技术中，路由器还包括以下几种：中继器、桥接器和路由器，路由器除连接不同媒体的LonWorks网络外，还能控制网络流量，提高网络速度。Lonworks网络架构2.通信媒体 通信媒体
12、是节点之间信息传输的物理媒体，包括双绞线、动力电源线、红外线、光缆和同轴电缆等。3.网络管理工具 节点建成以后，节点之间需要互相通信，这就需要一个网络工具为网络上的节点分配地址，同时也要将每个节点的网络变量按功能连接起来。一旦网络建成并正常运行后，需要网络管理工具对其维护和监控。4.LonTalk对大网络的支持第一层结构是第一层结构是域域：域的结构可以保证：域的结构可以保证在不同的域中通信彼此独立。在不同的域中通信彼此独立。第二层结构是第二层结构是第二层结构是第二层结构是子网子网子网子网：每个域有：每个域有：每个域有：每个域有255255个子网个子网个子网个子网，一个，一个，一个，一个子网可以
13、是一个或多个通道的逻辑分组。子网可以是一个或多个通道的逻辑分组。子网可以是一个或多个通道的逻辑分组。子网可以是一个或多个通道的逻辑分组。第三层结构是第三层结构是第三层结构是第三层结构是子点子点子点子点：每个子网有：每个子网有：每个子网有：每个子网有127127个节点个节点个节点个节点，所，所，所，所以一个域最多有以一个域最多有以一个域最多有以一个域最多有255127=32385255127=32385个节点个节点个节点个节点。另外每个神经元芯片有一个独一无二的另外每个神经元芯片有一个独一无二的另外每个神经元芯片有一个独一无二的另外每个神经元芯片有一个独一无二的4848位位位位IDID地地地地址
14、。址。址。址。Lonworks网络架构LonWorks收发器收发器 LonWorksLonWorks技术的一个重要特征是它支持多种介质通信。技术的一个重要特征是它支持多种介质通信。根据通信介质的不同，根据通信介质的不同，LonWorksLonWorks技术可分为以下多种总技术可分为以下多种总线收发器：线收发器： 双绞线收发器双绞线收发器 双绞线是使用最为广泛的一种介质，用于双绞线介质双绞线是使用最为广泛的一种介质，用于双绞线介质的收发器主要以下三种：的收发器主要以下三种： A.A.直接驱动收发器直接驱动收发器直接驱动是使用神经元芯片的通信端口作为收发器。直接驱动是使用神经元芯片的通信端口作为收
15、发器。 B.EIA-485 B.EIA-485收发器收发器 EIA-485EIA-485接口是现场总线中常用的电气接口，接口是现场总线中常用的电气接口，LonWorksLonWorks同样也支持该电气接口。同样也支持该电气接口。C.电源线收发器电源线是指通信线和电源线缆共用一对双绞线。使用电源线的意义在于所有节点通过一个48V直流中央电源供电，这对于一些电力资源匮乏的地区具有非常重要的意义;同时采用通信线和电源线缆共用一对双绞线可以节约一对双绞线，也便于系统的安装和维护。 D.D.电力线收发器电力线收发器电力线接收器是将通信数据调制成载波信号或扩频电力线接收器是将通信数据调制成载波信号或扩频信
16、号，然后通过耦合器耦合到信号，然后通过耦合器耦合到220V220V或其他交直流电力线或其他交直流电力线上，甚至是没有电力的双绞线。这种方式减少了施工布上，甚至是没有电力的双绞线。这种方式减少了施工布线等建设费用，是一种将神经元节点加入到电力线中简线等建设费用，是一种将神经元节点加入到电力线中简单、有效的方法。单、有效的方法。但该方法会遇到电力线通信的普遍问题但该方法会遇到电力线通信的普遍问题电力线电力线间歇性噪声大等问题，因此需要采用一定的技术加以解间歇性噪声大等问题，因此需要采用一定的技术加以解决。决。 其他收发器其他收发器除上述收发器外，除上述收发器外，LonWorksLonWorks技术
17、中还广泛采用无线技术中还广泛采用无线收发器、光纤收发器等，以满足特殊情况需要。收发器、光纤收发器等，以满足特殊情况需要。LonWorks技术的应用技术的应用目前LonWorks技术己经被广泛应用在智能大厦、家庭自动化、保安系统，办公设备、运输设备、工业过程控制等行业，成为发展最快的现场总线之一，尤其在建筑领域，该技术已成为国际公认的标准。 Lonworks控制方案控制方案通讯基础知识总结通讯基础知识总结RS232一般在小区智能化设备和电脑进行一般在小区智能化设备和电脑进行通讯时使用通讯时使用,其特点是信号传输距离短其特点是信号传输距离短,一一般情况下，数据传输线不超过般情况下，数据传输线不超过
18、10米，但被米，但被小区智能化设备和电脑联接时普遍使用。小区智能化设备和电脑联接时普遍使用。RS422为全双工的数据传输方式为全双工的数据传输方式,其传输数其传输数据线一般单独使用五芯信号线据线一般单独使用五芯信号线,由于用线较由于用线较多多,仅在少数感应卡门禁系统中使用。仅在少数感应卡门禁系统中使用。通讯基础知识总结通讯基础知识总结 RS485RS485为半双工的数据传输方式，用线较少，传输距离为半双工的数据传输方式，用线较少，传输距离为半双工的数据传输方式，用线较少，传输距离为半双工的数据传输方式，用线较少，传输距离一般不超过一般不超过一般不超过一般不超过1.2KM1.2KM，接入设备一般
19、不超过，接入设备一般不超过，接入设备一般不超过，接入设备一般不超过5050台，如设备台，如设备台，如设备台，如设备较多时，必须分成多个接口管理，一般使用两芯线，但较多时，必须分成多个接口管理，一般使用两芯线，但较多时，必须分成多个接口管理，一般使用两芯线，但较多时，必须分成多个接口管理，一般使用两芯线，但协议较复杂，此种传输方式在楼宇对讲感应卡、门禁、协议较复杂，此种传输方式在楼宇对讲感应卡、门禁、协议较复杂，此种传输方式在楼宇对讲感应卡、门禁、协议较复杂，此种传输方式在楼宇对讲感应卡、门禁、抄表、报警等系统中使用得较为普遍抄表、报警等系统中使用得较为普遍抄表、报警等系统中使用得较为普遍抄表、
20、报警等系统中使用得较为普遍 近两年来，由于近两年来，由于近两年来，由于近两年来，由于LONWORKSLONWORKS信号控制技术的广泛推广，信号控制技术的广泛推广，信号控制技术的广泛推广，信号控制技术的广泛推广，逐渐被一些小区智能化厂家所采用，但其专用控制芯片逐渐被一些小区智能化厂家所采用，但其专用控制芯片逐渐被一些小区智能化厂家所采用，但其专用控制芯片逐渐被一些小区智能化厂家所采用，但其专用控制芯片价格高，网络本身只能传输数据信号，音频和视频信号价格高，网络本身只能传输数据信号，音频和视频信号价格高，网络本身只能传输数据信号，音频和视频信号价格高，网络本身只能传输数据信号，音频和视频信号在其上无法传输，限制了其在小区智能化系统中使用，在其上无法传输，限制了其在小区智能化系统中使用，在其上无法传输，限制了其在小区智能化系统中使用，在其上无法传输，限制了其在小区智能化系统中使用，特别是限制了其在楼宇对讲及监控系统中的使用。特别是限制了其在楼宇对讲及监控系统中的使用。特别是限制了其在楼宇对讲及监控系统中的使用。特别是限制了其在楼宇对讲及监控系统中的使用。 谢谢谢谢
