LonWorks现场总线技术与应用

2020/4/7
LonWorks 现场总线技术及应用
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2.LonWorks技术简介
2.3 Neuron C语言 Neuron C语言所提供的特有功能：
• 一个新的对象类----网络变量，简化了节点间 的数据通信和数据共享。
• 一个新的语句类型----When语句，引入事件并 定义这些事件的当前时间顺序。
• I/O操作的显式控制，通过对I/O对象的声明， 使Neuron芯片的多功能I/O得以标准化。
• 支持显式报文，用于直接访问基础的LonTalk 协议服务。
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2.LonWorks技术简介
2.3 Neuron C语言
网络变量（Network Variables） 网络变量是节点中的一个对象，可以与一
③节点内部可以装载一些控制算法应用程序，因 为节点离控制设备近，使现场的信息及时地得到处 理，不必要等到上层的监控计算机完成控制功能。
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2.LonWorks技术简介
2.2 LonWorks智能节点
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图2.2 基于Neuron芯片的智能节点结构 LonWorks 现场总线技术及应用
美国Echelon公司于1991年推出的局部操作网 络，目前采用LonWorks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。 LonWorks产品包括： • Neuron芯片 • 网络接口及收发器 • 路由器 • 网络服务工具 • 开发工具
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2.LonWorks技术简介
2.2 LonWorks智能节点
• Neuron芯片 ：包括一套完整的LONTALK通信 协议，可以传输传感器检测值或控制设备的状 态、执行控制算法、和其他Neuron芯片进行数 据交换等 。
• 收发器 ：网络总线中传递过来的数据转换成 芯片所能接收的数据格式 ，可连接双绞线、 同轴电缆、光纤及电力线等多种媒介。
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1.现场总线技术的产生和发展
1.1 控制系统的发展
• 基地式气动仪表控制系统 • 电动单元组合式模拟仪表控制系统 • 集中式数字控制系统 • 集散式控制系统（DCS） • 现场总线控制系统（FCS）
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1.现场总线技术的产生和发展
1.2 现场总线的定义
• 介质访问控制处理器 ：实现LONTALK协议的 第1和第2层，这包括驱动通信子系统硬件和介 质访问控制(MAC)算法 。
• 网络处理器 ：实现LONTALK协议的第3到第6 层，包括处理网络变量、寻址、事务处理、权 限证实、背景诊断、软件计时器、网Fra Baidu bibliotek管理和 路由等。
• 应用处理器 ：执行用户编写的代码以及用户 代码调用的操作系统命令。
• I/O执行机构：输入执行机构完成对实际控制 参数的采集和变换，输出控制机构将芯片处理 后的数据变换成为实际控制量来驱动控制设备。
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2.LonWorks技术简介
2.3 Neuron芯片的硬件结构
Neuron芯片有三个CPU ，分别有各自分工 。
德国Bosch公司设计 • ProfiBus
德国标准
• HART 美国Rosemount公司研制
• 基金会现场总线FF 国际上唯一的非商业化的国际标准
• LonWorks 美国Echelon公司研制
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2.LonWorks技术简介
2.1 LonWorks技术 LON(Local Operation Networks)总线是
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1.现场总线技术的产生和发展
1.3 现场总线的本质含义
• 现场通信网络 • 现场设备互连 • 互操作性 • 分散功能块 • 通信线供电 • 开放式互连网络
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1.现场总线技术的产生和发展
1.4 几种比较流行的现场总线 • CAN
个或多个其他节点的网络变量连接。如果一个 节点改变了它的输出网络变量的值，则所有与 它相连的其它节点的输入网络变量值随之改变。
网络变量用来支持节点间的互操作性， 可以大大简化开发和安装分布式系统的过程。
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2.LonWorks技术简介
2.2 LonWorks智能节点
智能节点是具有自治功能的自治节点，其自治功 能主要体现在三个方面：
①智能节点在安装和组态完成之后，可以脱离上 层的管理工具，自行完成数据采集、数据处理和节 点间的信息通信。
②任一智能节点中所采集到的数据可以为整个网 络中所有节点共享。
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2.LonWorks技术简介
2.3 Neuron芯片的硬件结构
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图2.3 处理器结构及存储器分配
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2.LonWorks技术简介
2.3 Neuron C语言
Neuron C是一种专门为Neuron芯片设计的 程序设计语言，在标准C的基础上进行了自然 扩展，直接支持Neuron芯片的固化软件，为分 布式LonWorks环境提供了特定的对象集合及 访问这些对象的内部函数，是开发LonWorks 应用的有力工具。
• 美国仪表学会（ISA）
现场总线是一种串行的数字数据通信链 路，它沟通了过程控制领域的基本控制设备之 间以及与更高层次自动控制领域的自动化设备 之间的联系。
• 国际电工委员会（IEC）
现场总线( FieldBus)是连接智能现场设备 和自动化系统的数字式、双向传输、多分支结 构的通信网络。
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陆宝春
2008 年 11 月
LonWorks 现场总线技术及应用
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主要内容
1. 现场总线技术的产生和发展 2. LonWorks技术简介 3. LonWorks控制网络的设计开发 4. LonWorks技术的应用实例
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