(海思自動化技術(shù)部提供)
現(xiàn)場總線與管控一體化技術(shù)是近年來自動化控制領(lǐng)域的高新技術(shù)，它體現(xiàn)了自動化控制技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)等多種科技成果。由它組成的雙向、串行、數(shù)字化的開放式系統(tǒng)，由于它在技術(shù)性能和應(yīng)用成本方面的突出優(yōu)勢，使傳統(tǒng)的自動化控制系統(tǒng)發(fā)生了重大的變化，其技術(shù)革命的深度和廣度在自動化領(lǐng)域中是空前的。
LonWorks（LocalOperatingNetwork）技術(shù)是美國Echelon公司于90年代初推出的一種現(xiàn)場總線技術(shù)，它是用于開發(fā)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的一個完整的技術(shù)平臺，并具有現(xiàn)場總線技術(shù)的一切特點。LonWorks網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)由智能節(jié)點組成，每個智能節(jié)點可具有多種型式的I／O功能，節(jié)點之間可通過不同的傳輸媒介進(jìn)行通信，并遵守ISO／OSI的7層模型。
LonWorks技術(shù)是諸多現(xiàn)場總線中唯一涵蓋SensorBus、DeviceBus和Fieldbus三種應(yīng)用層次的總線技術(shù)。是目前各種現(xiàn)場總線中技術(shù)最完整、應(yīng)用領(lǐng)域最廣的一種技術(shù)。同時，LonWorks是一個完整的控制網(wǎng)絡(luò)平臺，包括網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計、開發(fā)、安裝和調(diào)試、監(jiān)控等一整套工具，以及從神經(jīng)元芯片、智能收發(fā)器、網(wǎng)絡(luò)接口、路由器、中繼器、IP網(wǎng)絡(luò)連接設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)一整套完整的端到端解決方案。
1）神經(jīng)元通信控制微處理器芯片（NeuronChip）：神經(jīng)元芯片是LonWorks技術(shù)的核心器件，它是由Echelon公司研制的一種集通信、控制、調(diào)度和I／O支持為一體的高級VLSI器件。它內(nèi)含3個8位的流水線CPU。在片內(nèi)存儲單元中固化了7層通信協(xié)議中的6層內(nèi)容，只有第7層需用戶編寫。它有11個可編程的I／O引腳，可組成34種工作模式（I/O對象），并有5個通信引腳可組成3種通信模式，最高時鐘頻率為40MHz，有2個16位定時器／計數(shù)器，一個48位編碼的內(nèi)部標(biāo)識符NeuronID，一個用于遠(yuǎn)程標(biāo)識和診斷的Service引腳。
2）LonTalk通信協(xié)議：LonTalk是LonWorks技術(shù)的通信協(xié)議的標(biāo)準(zhǔn)，與其它現(xiàn)場總線技術(shù)不同的是，它提供了對應(yīng)于ISO／OSI開放系統(tǒng)互連七層參考模型所有各層的服務(wù)。LonTalk協(xié)議采用一種基于載波偵聽多路訪問／介質(zhì)訪問控制（CSMA／MAC）并且針對控制應(yīng)用進(jìn)行了優(yōu)化的新型通信模式，稱為帶預(yù)測的P－PersistentCSMA算法。LonTalk協(xié)議支持多種傳輸介質(zhì)，如雙絞線、電力線、超聲波、光纖、無線射頻，紅外線和信源線（linkpower）以及IP等。每一種介質(zhì)稱為一種信道，每一種信道都有專用的收發(fā)器（transceiver）作為智能節(jié)點和通信介質(zhì)之間的接口器件。不同信道之間使用路由器（router）進(jìn)行連接。各種傳輸介質(zhì)具有不同的傳輸速率，最高為1．25Mbps（IP信道可支持10-100Mbps）。傳輸報文每幀的最高有效字節(jié)為228個，普通雙絞線信道最遠(yuǎn)的傳輸距離為2．7公里。LonTalk協(xié)議支持各種規(guī)模的網(wǎng)絡(luò)，每個域最多可連接3.2萬個節(jié)點，可有3.2萬個域。LonTalk協(xié)議支持全分布式的對等層點到點（PeertoPeer）的通信，節(jié)點可以組成總線型、環(huán)型、樹型等多種拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，特別值得一提的是還可以組成自由拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，它是各種常規(guī)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的組合。
3）LonWorks技術(shù)的其它系列產(chǎn)品：為了使用戶方便地進(jìn)行應(yīng)用開發(fā)，Echelon公司提供了多種模塊化系列的硬件和軟件產(chǎn)品，其中包括：
a．收發(fā)器：完成對發(fā)送和接收的信息進(jìn)行編碼和解碼，不同的通信介質(zhì)采用不同型號的收發(fā)器。Echelon公司最新的第三代雙絞線和電力線智能收發(fā)器，將神經(jīng)元芯片核心和收發(fā)器DSP電路集成在一個芯片中，大大提高了產(chǎn)品的性能，和開發(fā)應(yīng)用的方便性。
b．路由器：是連接不同信道的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)備。用于提供網(wǎng)絡(luò)路由，連接不同通信媒介、擴(kuò)展網(wǎng)絡(luò)節(jié)點數(shù)和通信距離等功能。不同信道之間使用的路由器具有不同的型號。
c．LonTalk網(wǎng)絡(luò)接口適配器：允許用戶使用各種不同接口方式，包括PCI總線插槽、PC卡接口、EIA/RS－232串行口、以太網(wǎng)口、USB串行口、RS485串行口等，把PC連接到LonWorks網(wǎng)絡(luò)上去。
d．控制模塊：是一塊包含Neuron5000神經(jīng)元芯片、收發(fā)器（或智能收發(fā)器）、Flash存儲器和晶振的微縮電路卡。采用多層電路板和表面焊接的先進(jìn)工藝，它是LonWorks技術(shù)中智能節(jié)點的核心。不同的通信介質(zhì)和不同的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)應(yīng)采用不同型號的控制模塊。
4）i.LON系列IP網(wǎng)絡(luò)連接產(chǎn)品，包括i.LON10以太網(wǎng)適配器，i.LON100、i.LON1000、iLON Smart Server互聯(lián)網(wǎng)智能服務(wù)器、i.LON600IP路由器，提供不同通信媒體的LonWorks控制網(wǎng)絡(luò)與IP網(wǎng)的無縫連接。使LonWorks局部控制網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展為廣域網(wǎng)絡(luò)，為地理分布的大范圍、多地點的遠(yuǎn)程集中監(jiān)控管理提供了廣闊的應(yīng)用前景。
LonWorks技術(shù)具有下列優(yōu)勢:
1.使控制網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)簡單、布線容易、更改方便，并可靈活選擇雙絞線、電力線或其它通信媒體，在許多場合可以避免重新布線。
2.容易對各種監(jiān)控系統(tǒng)，如：設(shè)備和設(shè)施監(jiān)控系統(tǒng)、環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)、安防系統(tǒng)、火災(zāi)報警系統(tǒng)、等，按照應(yīng)用要求進(jìn)行互聯(lián)，實現(xiàn)系統(tǒng)總集成，使各系統(tǒng)之間按要求實現(xiàn)聯(lián)動和信息共享。
3.容易與管理微機(jī)局域網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)和信息共享。
4.可通過Internet實現(xiàn)遠(yuǎn)程管理和監(jiān)控，有助于全局的集中管理，包括設(shè)備的遠(yuǎn)程監(jiān)測、遠(yuǎn)程控制和遠(yuǎn)程診斷。
5.LonWorks的互操作性保證總體規(guī)劃和分步實施能順利實現(xiàn)。系統(tǒng)設(shè)計和實施的各個階段采用統(tǒng)一的平臺，統(tǒng)一的協(xié)議，統(tǒng)一的工具，而分步實施過程中的各個系統(tǒng)設(shè)備可以根據(jù)市場情況及性能價格比靈活選擇。
6.遙信、遙測、遙控、遙調(diào)、設(shè)備監(jiān)控與設(shè)施監(jiān)控可以采用同一控制網(wǎng)絡(luò)平臺，有利于系統(tǒng)的實施、管理和維護(hù)。
7.LonWorks的通信協(xié)議（即LonTalk協(xié)議）已成為許多國家和國際標(biāo)準(zhǔn)化組織采納的控制網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議的標(biāo)準(zhǔn)。也是我國建設(shè)部和信息產(chǎn)業(yè)部正在制訂的《建筑及住宅社區(qū)控制網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議》國家標(biāo)準(zhǔn)首選的參照標(biāo)準(zhǔn)。其開放性和互操作性保證了系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)化、可持續(xù)發(fā)展和建設(shè)，以保證投資者的長期利益。
8.LonWorks功能強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)管理服務(wù)體系，使網(wǎng)絡(luò)配置、管理、監(jiān)控、維護(hù)非常方便，適用于各種不同類型的應(yīng)用，和不同規(guī)模的控制網(wǎng)絡(luò)。
9.LonWorks完備的開發(fā)工具適合各種不同的開發(fā)要求，使開發(fā)者很容易掌握和使用，以最快的速度開發(fā)出產(chǎn)品。
10.LonWorks備有成套的培訓(xùn)教材和課程設(shè)置體系，內(nèi)容涉及各種技術(shù)層面，可對教師和學(xué)生進(jìn)行有針對性的、系統(tǒng)的培訓(xùn)。
LonWorks在全球應(yīng)用情況簡介
1、目前全球80%以上的樓宇控制設(shè)備廠商采用LonWorks技術(shù)，生產(chǎn)其樓宇控制產(chǎn)品。
2、國際互操作協(xié)會LonMark制定了基于LonWorks產(chǎn)品的互操作設(shè)計指南，保證不同廠商產(chǎn)品之間的互操作。
3、國際著名的控制廠商、空調(diào)及家電廠商，如：霍尼威爾、江森、施耐德、西門子、英維思、特靈空調(diào)、麥克維爾、日本橫河、日本山武、韓國三星等，國內(nèi)主要廠商有海思自動化等，都已經(jīng)推出基于LonWorks系列產(chǎn)品。
4、全球已有約5000個廠商采用LonWorks開發(fā)OEM產(chǎn)品，已有超過5000萬臺LonWorks設(shè)備安裝使用。
5、LonWorks的通信協(xié)議（即LonTalk協(xié)議）已成為許多國家和國際標(biāo)準(zhǔn)化組織采納的控制網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議的標(biāo)準(zhǔn)，其中包括美國暖通空調(diào)工程師協(xié)會（ASHRAE）標(biāo)準(zhǔn)、消費電子聯(lián)盟（CEA）和美國國家標(biāo)準(zhǔn)化組織（ANSI/CEA-709.1）標(biāo)準(zhǔn)，歐洲CEN-247標(biāo)準(zhǔn)等。
6、中國建設(shè)部、信息產(chǎn)業(yè)部和北京市技術(shù)質(zhì)量監(jiān)督局主持制定的《建筑及住宅社區(qū)數(shù)字化應(yīng)用》國家標(biāo)準(zhǔn)（GB/TXXXX）中采納LonWorks為控制網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議推薦標(biāo)準(zhǔn)。
7、全國工業(yè)測量和控制標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會已將ANSI/EIA709系列標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)化為中國國家標(biāo)準(zhǔn)《控制網(wǎng)絡(luò)LONWORKS技術(shù)規(guī)范》（GB/ZXXXX），包括：
《協(xié)議規(guī)范》
《電力線信道規(guī)范》
《自由拓?fù)潆p絞線規(guī)范》
《基于隧道技術(shù)在IP信道上傳輸控制網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的規(guī)范》
