文档介绍：LonWorks技术和LON总线
LON ( Local works)总线是美国Echelon(埃施朗)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。
在其支持下,诞生了新一代的智能化低成本的现场测控产品。为支持LON总线,Echelon公司开发了LonWorks技术,它为LON总线设计、成品化提供了一套完整的开发平台。
目前采用LonWorks技术的产品广泛地应用在工业、楼字、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。
LonWorks使用的开放式通信协议LonTalk为设备之间交换控制状态信息建立了一个通用的标准。这样在LonTalk协议的协调下,以往那些孤立的系统和产品融为一体,形成一个网络控制系统。
LonTalk协议最大的特点是对OSI的七层协议的支持,是直接面向对象的网络协议,这是以往的现场总线所不支持的。具体实现就采用网络变量这一形式。网络变量使节点之间的数据传递只是通过各个网络变量的互相连接便可完成。又由于硬件芯片的支持,实现了实时性和接口的直观、简洁的现场总线的应用要求。
神经元芯片(neuron chip)是LonWorks技术的核心,它不仅是LON总线的通信处理器,同时也可作为采集和控制的通用处理器,Lonworks技术中所有关于网络的操作实际上都是通过它来完成的。
按照LonWorks标准网络变量来定义数据结构,也可以解决和不同厂家产品的互操作性问题。
LonMark是与Echelon公司无关的LonWorks用户标准化组织,按照LonMark规范设计的LonWorks产品,均可非常容易地集成在一起,用户不必为网络日后的维护和扩展费用担心。
一、Lonworks技术概述及系统结构
LON现场控制网络包括现场控制节点--这些节点可以是直接采用神经元芯片作为通信处理器和测控处理器,也可以是基于神经元芯片的Host Base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技术包括以下几个组成部分:
LonWorks节点和路由器
LonTalk协议
LonWorks收发器
LonWorks网络和节点开发工具

一个典型的现场控制节点主要包含以下几部分功能块:应用CPU、I/O处理单元、通信处理器、收发器和电源。
以神经元芯片为核心的控制节点
神经元芯片是一组复杂的VLSI器件,通过独具特色的硬件、固件相结合的技术,使一个神经元芯片几乎包含一个现场节点的大部分功能
块--应用CPU、I/O处理单元、通信处理器。因此一个神经元芯片加上收发器便可构成一个典型的现场控制节点。
采用MIP结构的控制节点
然而,神经元芯片毕竞是8位总线,目前只支持最高主频是l0MHz,因此它所能完成的功能也十分有限。对于一些复杂的控制,如带有PID算法的单回路、多回路的控制就显得力不从心。采用Host Base结构是解决这一矛盾的很好方法,将神经元芯片作为通信协处理器,
用高级主机的资源来完成复杂的测控功能。

路由器在LonWorks技术中是一个主要的部分,这也是其他现场总线所不具备的,也正是由于路由器的使用,使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。
在LonWorks技术中,路由器包括以下几种:中继器、桥接器、路由器。

在LON总线中,需要一个网络管理工具,这也是LON总线和其他总线所不同的地方。
当单个节点建成以后,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逻辑地址,同时也需要将每个节点的网络变量和显示报文连接起来;一旦网络系统建成正常运行后,还需对其进行维护。
对一个网络系统还需要有上位机能够随时了解该网络的所有节点网络变量和显示报文的变化情况。
网络管理的主要功能有以下三个方面。
(1)网络安装
常规的现场控制网络系统,网络节点的连接通常采用直接互连,或者通过DIP开关来设定网络地址,而LON总线则通过动态分配网络地址,并通过网络变量和显示报文来进行设备间的通信。
网络安装可通过Service Pin按钮或手动的方式设定设备的地址,然后将网络变量互连起来,并可以设置报文四种方式:发送无响应、重复发送、应答和请求响应。
(2)网络维护
网络安装只是在系统开始时进行的,而系统维护则在系统运行的始终。系统维护主要包括维护和修理两方面。
维护主要是在系统正常运行的状况下,增加删除设备以及改变网络变量显示报文的内部连接。网络修理是一个错误设备的检测和替换的过程。检测过程能够查出设备出错是由于应用层的问题(例如一个执行器由于马达出错而不能开闭),还是通信层