现场总线(LonWorks技术)
Lonworks与BACnet技术对比分析
Lonworks与BACnet技术对比分析一、Lonworks技术简介Lonworks技术是美国Echelon公司于90年12月推出的一种现场总线技。
LON（Local Operation Network）为局部操作网络，具有现场总线技术的一切特点。
Lonworks分布式测控网络技术，它真正并彻底地贯彻了“分散控制、集中管理的控制思想，在国际和国内都得到越来越广泛的应用。
更准确地说Lonworks技术有效地解决了集散控制系统的通讯难题。
Lonworks技术符合IEEE-1437和EIA-709标准。
它的技术核心为神经元芯片、收发器和LonTalk通讯协议。
神经元芯片为超大规模集成电路，其内部有三个CPU，分别控制通讯和应用程序的执行。
神经元芯片可以直接或通过收发器连成控制网络。
收发器有不同的类型，以支持不同的通讯介质，如双绞线、电力线、无线电、同轴电缆、红外线等。
完善的LonTalk通讯协议保证了通讯的可靠性及实时性。
这一切赋予网络优异的性能。
这种网络为对等通讯网络，各节点地位均等，无主节点，实时性好，可靠性高，为楼宇自动化等应用提供了网络基础。
具有强大的通信与控制功能。
Lonworks技术符合ISO（国际标准组织）的OSI（开放系统互连）标准。
Lonworks 技术具有很好的开放性，采用Lonworks技术的不同公司的产品可在同一网络上协调工作。
二、BACnet"技术简介"BACnet"标准本身就是是楼宇自控系统内的一种通信协议。
该协议是美国ASHRAE协会于1995年制定颁布的行业标准，同年被美国ANSI...BACnet标准为楼控系统的设计、集成和设备接口提供了一种规范。
也就是说，BACnet定义了一种楼控设备相互通信所采用的方法BACnet协议与集成智能楼宇控制系统l BACnet协议产生的背景随着信息技术的高度发展，智能建筑内各种控制功能不断增强，以致于不同厂商生产的设备共存于一个建筑物内。
LonWorks总线
现场总线控制系统采用总线连接方式替代一对 一的连线，减少了由接线点造成的不可靠因素 系统具有现场级设备的在线故障诊断、报警、 记录功能，可完成远程设备的参数设定、修改 等工作，也增强了系统的可维护性。 现场总线网络系统具有优良的系统扩展性，可 以非常方便增加网络节点
总结
现场总线是数字化通信网络，可以实现设备状 态、故障、参数等信息传送。现场总线控制系 统既是一个开放通信网络，又是一种全分布式 控制系统，它把单个分散的测量控制设 备变成网络节点，以现场总线为纽带，把它们 连接成可以相互沟通信息、共同完成自控任务 的网络系统
2 LonBuilder 和NodeBuilder开发工具
LonBuilder 和NodeBuilder是开发网络系统和 节点的工作平台，是硬件和软件卡法工具的集 合。 LonBuilder是系统的卡法工具，提供一个用 PC操作的开发环境，可支持单个仿真应用节 点，也可支持24个仿真节点和上百个远程节点 组成的复杂分散式把照明控制器和面板之间通 过现场总线相连接 网络节点为照明线路中的开关或控制箱，通过 现场总线这个枢纽组成网络，所有的控制信号、 开关灯的状态信号以及采集的电量信号都通过 现场总线网络进行通信，网络中的每个节点都 可以接受网络中其他节点的信息，非常方便地 实现节点间互相监测与控制。
3.2神经元芯片内部处理器 （1）MAC处理器——介质访问寄存器，主要完成介质访问控制， 即LonTalk协议1、2层，包括驱动通信子系统硬件和执行MAC算 法 （2）网络处理器——完成LonTalk协议3~6层，包括处理网络变 量，寻址，认证，后台诊断，软件定时器，网络管理和路由等 （3）应用处理器——完成用户的编程，宝库用户编写的代码以 及用户程序对操作系统的服务调用等 注意：各个处理器分别同时独立工作，通过缓冲器进行通信。网 络处理器使用网路缓冲器和MAC处理器通信；用应用缓冲器与 应用处理器通信
LON和LonWorks技术
LonTalk各层协议及功能
LonWorks的MAC子层有以下的优点：支持多介 质的通信，支持低速率的网络，可以在重负载的情况 下保持网络性能，保证在过载情况下不会因为冲突而 降低吞吐量。 当使用支持硬件冲突检测的传输介质(如双绞线) 时，一旦收发器检测到冲突，LonTalk协议就可以有 选择地取消报文的发送，这使节点可以马上重新发送 并使冲突不再重发，有效地避免了碰撞。
LonTalk的七层协议
(3) 网络层 网络层定义设备名称和地址，源设备的 报文如何选择路由到达一台或多台目的设备，以及当 源设备和目的设备不在同一信道上时，如何确定报文 路由。
(4) 传输层 传输层确保可靠的报文传输。报文可以 用应答方式、非应答重发方式、非应答方式三种服务 方式进行数据交换。
(5) 会话层 会话层对较低层数据交换加以控制。它 支持远程操作，使用户可以对远程服务提出请求，并 接收对请示的响应；它还定义了一个认证协议，使报 文接收者确认发送者是否有权发送该报文。
5) 网络节点是低成本、低维护的单片机。
LonTalk的七层协议
LonTalk协议是分层的、基于数据包的对等通信 协议。它符合ISO制订的开放系统互联OSI标准，具有 完备的七层协议，它具有LON总线的所有网络通信功 能，包含一个网络操作系统，通过网络开发工具生成 固件，使通信数据在各种介质中非常可靠地传输。 由于LonTalk协议对OSI的七层协议的支持，使 LON总线能够利用网络变量，直接面向对象通信。通 过网络变量的互相连接便可实现节点之间的通信。
LonWorks技术特点
LonBuilder是系统级开发工具，它提供创建、调 试多设备LonWorks应用的所有工具。
LonManager由一系列的软件开发包和接口卡组成， 例如LonManager DDE、LonManager Profile和 LonMaker、LonManager协议分析仪。 4. 开放性
现场总线之Lonworks的特点
现场总线之Lonworks的特点现场总线是应用在生产现场和微机化测量控制设备之间实现双向串行多结点数字通信的系统，也被称为开放式、数字化、多点通信的底层控制网络。
现场总线技术将专用微处理器置入传统的测量控制仪表，使它们都具有了数字计算和数字通讯能力。
采用可进行简单连接的双绞线等作为总线，多个测量控制设备之间以及现场仪表与远程监控计算机之间实现数据传输与信息交换，形成各种适应实际需要的自动控制系统。
简单地说，它把单个分散的测量设备变成网络系统与控制系统。
现场总线技术具有以下鲜明的特点：开放式控制网络、分布式智能和强大的网络功能。
目前国际上有几种现场总线技术已逐渐形成其影响，并在一些特定的应用领域显示了自己的优势。
它们分别为基金会现场总线（Foundation Field bus, FF）、美国Echelon 公司的Lonworks 现场总线、CAN（Control Area Networks）总线和HART（Highway Addressable RemoteTransducer）总线等。
Lonworks 总线技术是目前国际上控制领域中最为流行的现场总线技术之一，它具有很强的开放性、灵活性、兼容性、可靠性和互操作性，以其支持OSI/RM 七层模型、支持多种通信媒介及易于实现等诸多优点，应用极为广泛。
Lonworks 总线技术具有以下特点：（1）网络拓扑结构灵活多变。
可以使用总线、星型、环型、混合型等多种网络拓扑结构，可根据信息采集点的布局结构采用不同的连接方式，可以最大限度地降低布线的复杂性和工作量，提高系统的可靠性和可维护性。
（2）Lonworks 支持双绞线、电力线、光纤、无线、红外等多种通信介质。
（3）Lonworks 网络是对等网络，其任一节点的故障不会造成系统瘫痪，一个信息采集节点的损坏和关闭不影响其他信息采集节点的运行。
LONWORKS现场总线技术与RS485总线技术的优劣
LONWORKS现场总线技术与RS485总线技术的优劣在智能建筑及工业自动化领域中，LONWORKS现场总线技术与RS485总线技术的应用十分广泛。
分析LONWORKS现场总线技术与RS485总线技术的优劣对它们在实际工程中的合理应用极为重要。
今天我们就来分析下这两种技术的关系。
什么是现场总线现场总线是应用在生产现场，衔接智能现场设备和自动化控制系统的数字式、双向传输、多分支机构的通信网络。
现场总线可采用多种介质（多种有线和无线方式）传送数字信号，在两根导线上可挂接多至几十个自控设备，能节省大量线缆、槽架、连接件，减少系统设计、安装、维护的工作量。
现场总线形成真正分散在现场的完整控制系统，提高了控制系统运行的可靠性，丰富了控制设备的信息内容，，提供了如阀门动作次数、故障诊断等信息，为控制信息进入公用数据网络创造了条件，沟通了现场设备之间及其与更高控制管理层网络之间的联系，便于实现管控一体化。
什么是LONWORKS现场总线技术LonWorks网络技术是美国Echelon公司于1990年12月推出的一种先进的现场总线技术。
LON(Local Operation Network)为局部操作网络，具有现场总线技术的一切特点，在国际上高端装备中得到越来越广泛的应用。
LonWorks技术核心为神经元芯片、收发器和LonTalk 通讯协议。
神经元芯片为超大规模集成电路，其内部有三个CPU，分别控制通讯和应用程序的执行。
神经元芯片可以直接或通过收发器组成控制网络。
LONWORKS现场网络总线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，它可以方便地实现现场传感器、执行器、仪表等的连网，这种网络不同于局域网，而是一种工控网，因为它传输数据量小的监测信息、状态信息和控制信息。
LonWorks(现场总线)
现场总线现场总线结构图现场总线是指以工厂内的测量和控制机器间的数字通讯为主的网络，也称现场网络。
也就是将传感器、各种操作终端和控制器间的通讯及控制器之间的通讯进行特化的网络。
原来这些机器间的主体配线是ON/OFF、接点信号和模拟信号，通过通讯的数字化，使时间分割、多重化、多点化成为可能，从而实现高性能化、高可靠化、保养简便化、节省配线（配线的共享）。
目录现场总线简介按照IEC的解释定义主要用于典型的现场总线技术现场总线的特点及优点发展趋势展开现场总线简介按照IEC的解释定义主要用于典型的现场总线技术现场总线的特点及优点发展趋势展开编辑本段现场总线简介它是一种工业数据总线，是自动化领域中底层数据通信网络。
编辑本段按照IEC的解释现场总线是指安装在制造或过程区域的现场装置与控制室内的自动装置之间的数字式、串行、多点通信的数据总线。
简单说，现场总线就是以数字通信替代了传统4-20mA模拟信号及普通开关量信号的传输。
编辑本段定义是连接智能现场设备和自动化系统的全数字、双向、多站的通信系统。
主要解决工业现场的智能化仪器仪表、控制器、执行机构等现场设备间的数字通信以及这些现场控制设备和高级控制系统之间的信息传递问题。
编辑本段主要用于制造业、流程工业、交通、楼宇、电力等方面的自动化系统中。
编辑本段典型的现场总线技术2003年4月，IEC61158 Ed.3现场总线标准第3版正式成为国际标准，规定10种类型的现场总线。
Type 1 TS61158现场总线Type 2 ControlNet和Ethernet/IP现场总线Type 3 Profibus现场总线CC-LinkType 4 P-NET现场总线Type 5 FF HSE现场总线Type 6 SwiftNet现场总线Type 7 World FIP现场总线Type 8 Interbus现场总线Type 9 FF H1现场总线Type 10 PROFInet现场总线国内工业总线EPA，G-link,Symotion与NCUC-BUSSymotion是一种用于运动控制的实时工业总线，基于10/100M以太网物理层，应用层使用canopen及精简协议。
Lonworks是什么意思_Lonworks总线核心及特点
Lonworks是什么意思_Lonworks总线核心及特点Lonworks是什么意思？Lonworks（LocalOperaTIngNetwork，局部操作网络）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（neuronchips）构成各个智能监控节点（node），通过网络收发器（TranReceiver）及网络通信媒体将各节点构成全分布式局部操作网络（简称LON网）。
Lonworks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。
这种网络不同于局域网，而是一种工控网，因为它传输数据量小的监测信息，状态信息和控制信息。
Lonworks核心Lonworks的核心技术是具有3个8位的CPU神经元芯片（NeuronChip），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IOS/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3200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。
Lonworks特点1、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、环形、自由形；3、多种网络系统结构：主从式、对等式及Client/Server式；。
Lonworks基础知识
选择合适的拓扑结构，如星型、总线型、环型等，以满足网络的可靠性和扩展性要求。
网络设备配置与连接
设备选型
根据应用需求，选择合适的Lonworks设备，如节 点模块、路由器、网关等。
设备配置
对选定的设备进行配置，包括IP地址、设备类型、 通信速率等参数的设置。
设备连接
将设备按照网络规划进行连接，确保节点之间的 通信畅通。
集中控制
将家中的各种设备连接到 Lonworks网络中，实现集中控
制和管理。
远程控制
用户可以通过手机、平板等设 备远程控制家中的设备，随时 随地掌握家居状况。
自动化控制
根据预设的规则和条件，自动 控制家中设备的开关和调节， 提高生活便利性。
节能管理
根据用户的生活习惯和环境因 素，智能调节家中设备的能耗
网络调试与优化
调试工具
使用Lonworks提供的调试工具，如LonManager，对网络进行 调试和测试。
通信测试
测试节点之间的通信是否正常，检查数据传输的准确性和实时性。
网络优化
根据调试结果，对网络进行优化，包括调整设备参数、改善网络 拓扑结构等措施。
05
Lonworks应用案例分析
智能家居系统中的应用
Lonworks技术被国际电工委员会(IEC) 采纳为现场总线国际标准，即 IEC61491。
02
Lonworks网络结构与通信协议
Lonworks网络结构
Lonworks网络由多个智能节点 组成，节点之间通过无线或有线
方式进行通信。
每个节点包含一个Lon芯片，该 芯片集成了Lonworks通信协议
节点软件设计
Lonworks开发环境
使用Lonworks开发环境（如LNS IDE）进行节点软件的设计和开 发。
论述lonworks总线的技术特点
论述lonworks总线的技术特点LonWorks总线是一种用于建筑自动化和工业控制系统的现场总线技术，具有以下技术特点：1. 基于开放标准：LonWorks总线基于开放的标准协议，如ISO/IEC 14908，ANSI/EIA-709.1等。
这些开放标准使得LonWorks总线成为一个通用的、灵活的通信解决方案，可以与各种设备和系统无缝集成。
2. 分布式网络结构：LonWorks总线采用分布式网络结构，通过各种设备之间的通信来实现数据交换和控制。
这种结构使得系统具有良好的可扩展性和灵活性，能够适应不同规模和需求的应用。
3. 多媒体支持：LonWorks总线支持多种传输介质，包括电力线通信、以太网、红外线和无线通信等。
这种多媒体支持使得LonWorks总线能够适应不同环境和应用需求，提供更多的选择和灵活性。
4. 高可靠性和实时性：LonWorks总线采用多主-多从的通信模式，具有高可靠性和实时性。
通过分布式的通信机制和冗余设计，LonWorks总线能够保障数据的稳定传输和系统的稳定运行。
5. 开放的编程接口：LonWorks总线提供了开放的编程接口和工具，使得系统开发更加方便和灵活。
开发人员可以使用多种编程语言和工具，进行快速开发和定制化。
6. 简化安装和维护：LonWorks总线采用插拔式的设备连接方式，简化了系统的安装和维护过程。
同时，LonWorks总线还支持远程诊断和升级功能，方便对系统进行远程监控和管理。
综上所述，LonWorks总线具有开放标准、分布式网络结构、多媒体支持、高可靠性和实时性、开放的编程接口以及简化安装和维护等技术特点。
这些特点使得LonWorks总线成为一个灵活、可靠和易于集成的现场总线技术。
Lonworks技术简介
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主要内容
概况
应用领域 智能节点 技术核心
Lon Talk协议
概况
Lon Works是局部操作网络（Local Operating Network）的缩写。它是由美国Echelon公司研制，于 1990年正式公布的现场总线网络。 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，通过网络变量把网络通信设计 简化为参数设置。 其最高通信速率为1.25Mbps（通信距离不超过 130m），最远通信距离为27000m（通信速率为 78Kbps），节点总数可达32000个。 其传输介质可以是双绞线、同轴电缆、光纤、射频、 红外线、电力线等。
LON架构
Lon Talk协议
Lon Talk的七层协议
Lon Talk协议
Lon Talk协议支持总线型、星型、自由拓朴等多种 拓扑结构类型，极大地方便了控制网络的构建。
Lon Talk协议
Lon Talk协议支持多种传输介质。 包括： • 双绞线 Twisted pair • 电力线 Power line • 无线电 Radio frequency • 红外线 Infrared • 同轴电缆 Coaxial cable • 光纤 Fiber optics
应用领域
目前采用Lon Works技术的产品广泛地应用于工业、 楼宇、家庭、能源等自动化领域。 Lon Works技术最大 的应用领域在楼宇自动化 （building automation） 方面，包括建筑物监控系 统的所有领域，即入口控 制、电梯和能源管理、消 防/救生/安全、照明、供 暖通风、测量、保安等等。
住宅小区的自动抄表系统
_现场总线(LonWorks技术)
7层:
6层: 5层: 4层: 3层: 2层: 1层:
应用层
陈述层 会话层 传输层 授权传输控制子层 网络层
网络变量 SNVT
Non-Lonwork 应用层
Lontalk 协议 Neuron 芯片
链接层
MAC 子层 物理层
多媒体传输
OSI层定义
LonTalk寻址体系
域
子网1
……….
子网255
节点1 …. 节点127
现场总线的原理和发展概况
• 现场总线的结构
现场总线网络结构是按照OSI参考模型建立的，OSI参考模 型共分7层：物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话 层、表达层和应用层，现场总线将上述7层简化为3层，分 别由OSI参考模式的第一层物理层、第二层数据链路层和第 七层应用层组成，并增加了用户层
◆
现场总线的原理和发展概况
LonWorks技术概述
（1）是通用测控总线网 （2）同时应用在Sensor Bus、Device Bus、 Field Bus 等任何一层总线中。 （3）ISO的OSI七层协议上实现。 （4）神经元芯片（Neuron)和LonTalk协 议是LonWorks技术的核心。 （5）LON网中可有3~30000个节点或更多。
（3）路由器
LonWorks是唯一支持多种传输介质的系统，它 允许开发者选择那些最能满足他们的要求的传输介 质和通讯方法。（介质转换） 路由器是一个特殊的节点，由两个Neuron芯片组 成，用来连接不同通讯媒介的LON网络。路由器能够 控制网络流量，增加网络的吞吐量和网络速度。 （交通控制）
2 神经元芯片硬件结构
1.2 LonTalk协议
LonTalk协议遵循ISO定义 (OSI)模型，并提供了 OSI所定义的全部7层服务。它的特点： (1) 支持双绞线、电力线、无线、红外线、同轴电缆和 光纤在内的多种传输介质。 （2）可以运行在任何主处理器(Host Processor)上 （3） LonTalk协议使用网络变量与其它节点通信。网络变 量可以是任何单个数据项也可以是结构体。 （4） LonTalk协议支持总线型、星型、自由拓朴等多种 拓朴结构类型 。 （5）LonTalk寻址体系（分级：域、子网、节点）
LonWorks现场总线技术
LonWorks 现场总线技术LonWorks 技术组成部分：A.LonWorks 节点和路由器 B.LonTalk 协议 C.LonWorks 收发器 D.LonWorks 网络和节点开发工具1.1 以神经元芯片为核心的控制节点：一个神经元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。
一个神经元芯片加上收发器就构成了一个现场控制节点。
如下图 神经元节点结构图 由于神经元芯片只有8位总线，仅支持最高主频为10MHz ，因此此种控制节点结构所能完成的功能十分有限，对于一些复杂的控制，反应较慢，延时性较大，影响控制效果。
1.2 采用MIP 结构的控制节点：此种控制节点结构将神经元芯片作为通信协议处理器，而通过高级主机来完成复杂的测试和控制功能。
结构图如下： 基于主机结构的节点结构图LonWorks收发器电源Neuron芯片(仅对MC143150)网络介质(双绞线,无线射频等)I/O电路检测控制装置 接口收发器单元主处理器EPROM 双口RAM或并口复位电路Neuron芯片通过路由器的使用，使LON总线不受通信介质、通信距离和速率的限制。
LonWorks技术中，路由器包括以下四种类型：（1）中继器最简单的一种路由器，能转发经过两端的所有报文的路由器。
无论报文的目标地址和域是什么，只要是接收到的有效报文，中继器都能转发。
它要完成的任务是两个信道间简单地传送消息包。
（2）桥接器将要传送的消息包按其域地址在两个信道间向前传送。
（3）学习路由器（属于智能路由器）可以监视网络的通信量并且学习域/子网的网络拓扑关系，即通过学习建立自己的路由表，然后应用它所学的知识在信道间有选择地路由消息包。
（4）配置路由器（也属于智能路由器）借助内部的路由表在信道间有选择地路由消息包。
所不同的是内部路由表是由网络管理器建立的。
神经元芯片是构成LonWorks节点的核心器件，是一种集通信、控制、调度和I/O支持为一体的高级VLSI器件。
LonWorks现场总线
用于对LonWorks节点设备进行调试和故障排除， 提高开发效率。
04
LonWorks应用案例
智能家居系统
智能家居系统是利用LonWorks技术 的典型应用之一。通过LonWorks总 线，各种智能家居设备可以互联互通 ，实现集中控制和远程监控。
智能家居系统可以实现的功能包括： 自动控制家电、远程监控家庭安全、 调节室内环境等，从而提高居住的舒 适度和便利性。
03
LonWorks设备与工具
LonWorks节点设备
智能节点设备
具备数据采集、控制和通 信功能的设备，如传感器、 执行器等。
网关节点设备
用于连接不同总线网络的 设备，实现不同总线协议 之间的转换。
路由器节点设备
用于扩展总线网络的通信 范围，实现多跳通信。
LonWorks网络设备
总线网络
由多个节点设备组成的通信网络， 采用LonWorks技术实现设备间
城市照明系统还可以根据天气、交通等因素自动调节灯光亮 度、开关时间等，提高城市照明的智能化水平。
楼宇自动化系统
01
楼宇自动化系统是利用 LonWorks技术实现楼宇设备的 集中监控和管理的应用。通过 LonWorks总线，可以实现设备
02 的互联互通和智能化控制。
楼宇自动化系统可以提高楼宇的 能源利用效率和管理效率，降低 运营成本，提高楼宇的安全性和 舒适性。
应用编程接口
为了方便设备开发，LonWorks提 供了应用编程接口（API），开发人 员可以通过API进行设备开发。
通信速率与距离
通信速率
LonWorks网络的通信速率可以根据实际需要进行配置，常见的通信速率为 1.25-500kbps。
通信距离
两种现场总线的比较
Lonworks总线与INTERBUS总线比较一、Lonworks总线Lonworks是由美国Echelon公司于20世纪90年代初推出的现场总线，它采用ISO/OSI模型的全部7层通讯协议，这是在现场总线中唯一提供全部服务的现场总线，在工业控制系统中可同时应用在Sensor Bus、Device Bus、Field Bus等任何一层总线中。
LONWorks是唯一涵盖全部3个层次（Sensor Bus、Device Bus和Field Bus），符合150/0517层参考模型的现场总线技术。
在一个多种层次的现场总线产品并存竞争的现实环境下，LonWorks兼收并蓄，成为连接过去、包容现在、面向未来的工业总线技术。
LonWorks技术的核心是以固件形式实现7层通信协议，遵循元中心控制的真正分散模式；结点应用程序编写简易，开发系统完备；实行开放结构，具备良好的互操作性；另外，还有网关可方便构成局域网，甚至与Internet相连，实现远程预览现场设备数据的应用。
它除了具有上面说提到的现场总线的公共的特点外，另外，在一个Lonworks控制网络中，智能控制设备(节点)使用同一个通信协议与网络中的其它节点通信。
每个节点都包含内置的智能来完成协议的监控功能。
一个Lonworks控制网络可以有3个到30000个或更多的节点：传感器功能(温度、压力等)、执行器功能(开关、调节阀、变频驱动等)、操作接口(显示、人机界面等)、控制功能(新风机组、VAV等)。
由于不需要像传统控制系统中的中央控制器，Lonworks分布式控制技术显示出很高的系统可靠性和系统响应，并且降低了系统的成本和运行费用。
神经元芯片完成节点的事件处理，并通过多种介质把处理结果传递给网络上的其它节点。
同时还采用面向对象的设计方法，通过网络变量把网络通信设计简化为参数设置。
支持双绞线、同轴电缆、光缆和红外线等多种通信介质和多种拓扑结构，并开发了本质安全防爆产品，被誉为通用控制网络。
Lonworks技术
2.LONMARK标准LONMARK标准是以LonWorks技术为基础的一套标准。
LonWorks技术由美国Echelon公司90年代开发推出。
LONWORK技术实际上是一种测控网技术，或者更确切一点说是一种工控网技术，也叫现场总线技术。
它方便地实现现场的传感器、执行器、仪表等联网。
这种网络不同于局域网LAN，而是一种工控网。
因为它传输数据量较小的检测信息、状态信息和控制信息。
Echelon公司叫做局部操作网LON(Local Operating Network)采用LONTalk协议的LON网称为Lonworks网。
Lonworks技术有以下特点：Lonworks技术是一套开放式技术，其通讯协议LonTalk协议也是开放的，实现遵守该协议的各家产品互联成为可能；Lonworks技术的关键芯片Neuron Chip(神经元芯片)有很高的集成度，内部有3个8位CPU(CPU1，CPU2，CPU3)。
CPU1负责媒体访问控制，CPU2、CPU3负责网络通讯。
除此之外内部还有RAM、E2PROM、ROM，以及I/O接口等；Lonworks技术支持多种通讯介质。
包括双绞线、电力线、同轴电缆、光纤、无线射频、红外线等，甚至多种介质能在同一网络中混合使用；Lonworks技术产品门类齐全。
有四大类50多种硬件、软件模块，先进的开发设备和手段为用户开发带来方便。
1993年在世界范围推广，其发展速度极快，到1995年已经有2500家生产商使用并且安装了200多万个节点(每个节点包括一个神经元芯片，平均可以有5个测控点)。
其发展速度远远超过其它任何一种现场总线(如CANBUS、ProfiBus等)。
其应用在智能建筑中(大型宾馆、饭店、写字楼、现代高档住宅)的建筑设备自动化系统(BAS)、工业自动化、航空航天技术等领域。
但有50%以上的节点用于建筑物自动化领域。
世界各大楼宇自控公司及工业控制公司一致认为Lonworks技术是当前“最先进的”、“有非常大的潜在能力的”，“该技术将引起控制市场方向性变化”，并表示要用这新技术改造自己的产品。
工业化计算机网络11---典型的现场总线-LonWorks技术
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8.2 LonTalk协议
1. LonTalk七层协议
LonTalk协议是LON总线旳专用协议，是LonWorks 技术旳关键。它符合1SO/OSI参照模型旳七层体系 构造，即具有物理层、链路层、网络层、传播层、 会话层、表达层和应用层。
LonTalk协议提供一系列通信服务，可使一台设备 旳应用程序能够在不了解网络拓扑、名称、地址或 其他设备功能旳情况下发送和接受网络上其他设备 旳报文。
①域地址(domain)： 域是一种信道或多种信道上旳节点旳逻辑集合。一
种域就是一种实际意义上旳网络，通信只能在同一 域中配置旳节点之间进行。 多种域能够占用同一种信道，所以，域地址能够用 来隔离不同网络上旳节点。域旳构造能够确保在不 同旳域中通信是彼此独立旳。 域标识符是唯一旳。
②子网地址(Subnet)： 一种子网是在同一域中节点旳逻辑集合，是一种或
各节点具有本地存储和处理能力，系统旳安全性很 高，能在系统规模大时防止网络通信旳冲突和网络 速度旳不足。
（1）物理层：定义通信信道上位流旳传播，它确保 源设备发送旳位流精确地被目旳设备接受。
（2）数据链路层：定义介质访问措施和单一信道旳 数据编码。
（3）网络层：定义设备名称和地址，源设备旳报文 怎样选择路由到达一台或多台目旳设备，以及当源 设备和目旳设备不在同一信道上时，怎样拟定报文 路由。
1）LonTalk协议旳网络地址构造 2）寻址格式
1）LonTalk协议旳网络地址构造
LonTalk地址唯一地拟定一种LonTalk数据包旳源 节点或目旳节点，路由器则利用这些地址在信道 之间选择数据包旳传播途径。
为了简化路由选择，LonTalk协议定义了分级旳网 络地址形式：
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第3层结构是节点。子网内每一个节点被赋予一个在该子网内 惟一的节点号。该节点号为7位，因此，一个域内最多可有：
255×127=32385个节点。
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1.3 LonWorks产品
CPU-3: 是应用CPU。它运行用户编华东写理的工大代学码自动和化系 应用代码调用的操作系统命令。编程语言是 Neuron C。
（1）每个CPU有各自的寄存器设置，但它们可共 享数据、ALU的地址以及存储区访问电路。
（2）三个CPU的最小周期分别间隔一个系统周 期，以便在每个最小周期，各个CPU可以访问 存储器和ALU各一次。
（3）系统对三个CPU采用了管道技术，在不影 响性能的情况下，大大减少了硬件的需求。三 个CPU可并行工作，而不会造成耗时的中断和 上下文交换。
2.1.2 管脚配置
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Neuron芯片家族中的成员是Neuron3120 和3150芯片。3120芯片中包括E2PROM、ROM、 RAM存储器，3150中无内部ROM，但拥有访问 外部存储器的接口，寻址空间可达64KB，可 用于开发更为复杂的应用系统。
LonWorks是唯一支持多种传输介质的系 统，它允许开发者选择那些最能满足他们的要 求的传输介质和通讯方法。（介质转换）
路由器是一个特殊的节点，由两个Neuron 芯片组成，用来连接不同通讯媒介的LON网络。 路由器能够控制网络流量，增加网络的吞吐量 和网络速度。（交通控制）
（4）开发工具
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多任务调度程序
（7）服务引脚：用于远程识别和诊断 （8）每个Neuron芯片有唯一的48位的内部ID号。 （9）内置低压保护以加强对片内E2PROM的保护。 （10）通讯速率：610b/s ----1.25Mb/s
2.3 存储器
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2.3.1 E2PROM 内部E2PROM包括： （1） 网络配置和地址信息 （2）独一无二的48位Neuron ID （3） 用户写的应用代码和大部分的只读数据 3120其内部E2PROM也存由LonBuilder或
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现场总线控制系统
第2讲 LonWorks技术与Neuron芯片
信息学院自动化系 凌志浩
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本讲内容提要
1 LonWorks技术概述 2 神经元芯片硬件结构 （1）Neuron芯片内部结构及管脚配置 （2）主要性能特点 （3）存储器 （4） 附加功能 3 控制网络组成
协议与处理器） （4）提供最初的6个协议层，只有应用层的
编程和配置需要给定，简化了开发。 （5）Cypress、Motorola、Toshiba都生产
Neruon芯片，价格很低。
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1.2 LonTalk协议
LonTalk协议遵循ISO定义 (OSI)模型，并提供了 OSI所定义的全部7层服务。它的特点： (1) 支持双绞线、电力线、无线、红外线、同轴电缆和 光纤在内的多种传输介质。 （2）可以运行在任何主处理器(Host Processor)上 （3） LonTalk协议使用网络变量与其它节点通信。网络 变量可以是任何单个数据项也可以是结构体。 （4） LonTalk协议支持总线型、星型、自由拓朴等多种 拓朴结构类型 。 （5）LonTalk寻址体系（分级：域、子网、节点）
OSI层
7 应用层
6 表示层
目的
应用 兼容性
数据翻译
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提供的服务
LonMark对象，配置特性标准网络变量类型， 文件传输 网络变量，应用消息，外来帧传输
5 会话层
远程操作 请求／响应，鉴别，网络管理，网络接口
4 传输层
3 网络层
2 LLC子层 链 路 MAC子层 层
1 物理层
端端的可 靠传输 传输分组
Deviceet
Profibus DP
LonWorks
FIPIO
SDS
Iterbus S
Field bus(Blocklevel) IEC/SP50
Fieldbus Foudation
Profibus PA
LonWorks
WorldFIP
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典型LonWorks节点基本组成
传感器和 控制设备
（1）收发器
每一个网络设备都有一个收发器。收 发器在一个LonWorks设备与LonWorks网 络之间提供了一个物理通讯接口。不同通信 媒介之间用路由器相连。
收发器类型
EIA-232型 自由或总线拓扑的双绞线型 带变压器的双绞线型 带变压器的双绞线型 电力线型 电力线型 电力线型 射频型300MHz 射频型300MHz 射频型300MHz 红外型 光纤型
（3）Echelon公司的SLTA-10系列LonTalk适配器可与 一个调制解调器相连以实现拨号上网。
（4）i.LONTM 1000IP服务器支持同Internet、 Intranet，或VPN的远程连接。
用Web浏览器访Lon网
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LON
LON收发器
网
IP
Http服务器
Web服务器
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（5）网络接口、WEB服务器
（1）独立的PC机：PCLTA-20 PC LonTalk适配器，是 一个封装在标准的PC机 PCI适配卡上的网络接口设 备。通过它可以使用网络工具，如LonMaker工具。
（2）笔记本电脑：PCC 10 PC卡提供了一个简洁的 PCMCIA PC卡式的网络接口
i.Lon100
Echelon公司通过与Cisco Systems公司、 Microsoft公司和Sun Microsystems公司等合作 开发出i.Lon100。它既是路由器，又是符合工业 标准的Web网络服务器。i.Lon100将LonWorks收 发的数据进行IP数据包处理后，利用IP网络传输。 通过i.Lon100，可更方便地将LonWorks和 Internet连接起来，使用户能够在Internet上访问 到LonWorks控制网上的设备。由于Echelon公司 推出了i.Lon100，使得LonWorks现场总线技术的 应用领域也越来越广。
晶振
I/O口 网络
通信 端口
Neuron芯片
电源
收发器 网 络
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LonTalk协议
智能控制器（节点）
节点
传感器 执行器 显示 操作接口
LON网采用分布式控制技术
LON
开放式控制网络
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1 LonWorks技术概述
1.1 Neuron芯片 （1）Echelon公司设计了Neuron芯片。 （2）Neuron芯片其实是一种嵌入式系统。 （3）Neuron芯片魄力：完整性（内置通讯
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2 神经元芯片硬件结构
2.1 Neuron芯片内部结构及管脚配置 Neuron芯片在一个芯片上集成了多个处理器，
并有RAM、ROM、通讯和输入输出设备。在只读 存储器里储存了操作系统、LonTalk协议以及输入 输出工作方式库。这一芯片对于从LonWorks网络 上下载的应用程序和配置数据来说是一个不可变 的存储器。
控制类型
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过程控制
Field Bus Device Bus
逻辑控制
Sensor Bus
简单设备 bit
中级设备 Byte
复杂设备 Frame
设备类型
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Sesor bus (Bitlevel) CA
Seriplex
ASI
LonWorks
Device bus (Bytelevel) CA
NodeBuilder开发工具产生的应用程序。 3150应用代码可写在片内E2PORM中或片
外扩展存储器中，或两者兼而有之。
E2PROM
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E2PROM包含固定数量的系统开销，用来存放 网络映象（配置信息）、用户代码和用户数据。
2.3.2 RAM
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3120和3120E1包含1K片内RAM， 3150和3120E2包含2K片内RAM。 RAM 用来存储： （1）堆栈、应用和系统数据 （2）LonTalk协议的网络和应用缓冲区 即使在睡眠模式下，RAM的状态保持着。 当节点复位时，RAM中的数据将被清除。
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提供LonWorks信道与IP信道的连接，
实现远程组网配置，远程监控。 PC-B 远程监控端
LNS
PC-A 本地组网监控端
Internet
i.Lon100
LonWorks节点
（6）网络工具
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网络工具用于设计、安装、配置、诊断、维 护以及监控LON网。LON节点的寻址、构造、连 接的建立可在安装阶段完成。这是由固化在 Neuron芯片里的网络管理服务的集合来支持的。 全部或部分的网络安装可能在生产的最初就开始 了，也有可能要在现场进行。无论安装工作是在 生产的开始还是在现场，系统都需要修改错误节 点或重构网络。
帧结构
介质访问
电气连接
应答消息，非应答消息，双重检查，通用排 序
点对点寻址，多点之间广播式寻址，路由消 息
帧结构，数据解码，CRC错误检查
P-坚持CSMA，冲突避免，优先级，冲突检 测
介质，电气接口。与介质有关的接口和调制 方案（双绞线、电力线、无线射频、同轴电
LonTalk寻址体系
域
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每一个Neuron芯片都被赋予了一个独一无二 的48位代码，称作Neuron ID。