戴  戀

1  什么是LonWorks技術(shù)？
LonWorks是一個(gè)開(kāi)放的控制網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)技術(shù)，它是全世界最為普遍的用來(lái)聯(lián)接日常設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)。比如，它可將家用電器、調(diào)溫器、空調(diào)設(shè)備、電表、燈光控制系統(tǒng)相互聯(lián)接并和互連網(wǎng)相聯(lián)。該技術(shù)提供一個(gè)平坦的、對(duì)等式的控制網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，給各種控制網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用提供端到端的解決方案。該技術(shù)應(yīng)用于各種設(shè)備和系統(tǒng)產(chǎn)品中，遍及全世界的樓宇、工廠(chǎng)、家庭、火車(chē)和飛機(jī)等領(lǐng)域，并在家庭、火車(chē)、半導(dǎo)體制造業(yè)、智能樓宇、加油站和貨運(yùn)列車(chē)制動(dòng)系統(tǒng)領(lǐng)域，被世界標(biāo)準(zhǔn)組織包括ANSI、AAR、SEMI、ASHRAE，IFSF和IEEE認(rèn)證為各自的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。
該技術(shù)的一些主要特點(diǎn)：它是完全開(kāi)放式的技術(shù)。它提倡運(yùn)用分布式的智能設(shè)備組建控制網(wǎng)絡(luò)，同時(shí)也支持主從式網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。它支持各種通訊媒體，包括雙絞線(xiàn)、電力線(xiàn)、光纜等。控制網(wǎng)絡(luò)的核心部分，LonTalk通訊協(xié)議，即ANSI/EIA709.1-A-1999已經(jīng)固化在了神經(jīng)元芯片(Neuron Chip)之中。該技術(shù)包括一個(gè)稱(chēng)之為L(zhǎng)NS網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)的管理平臺(tái)，該平臺(tái)對(duì)LonWorks控制網(wǎng)絡(luò)提供全面的管理和服務(wù)，包括安裝、配置、監(jiān)測(cè)、診斷等。LonWorks網(wǎng)又可通過(guò)各種連接設(shè)備接入IP數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)和互聯(lián)網(wǎng)，與信息技術(shù)應(yīng)用實(shí)現(xiàn)無(wú)縫的結(jié)合。
該技術(shù)的另一個(gè)重要特點(diǎn)是它的互操作性。國(guó)際LonMark互操作性協(xié)會(huì)推廣、制定基于LonWorks技術(shù)的具有互操作性的標(biāo)準(zhǔn)（簡(jiǎn)稱(chēng)LonMark標(biāo)準(zhǔn)）。符合該標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)備，無(wú)論來(lái)自什么生產(chǎn)廠(chǎng)商都可集成在一起，形成多廠(chǎng)商、多產(chǎn)品的開(kāi)放系統(tǒng)。系統(tǒng)的整體和周期成本較傳統(tǒng)的封閉系統(tǒng)低很多。
2  第三代LonWorks技術(shù)
作為該技術(shù)的發(fā)明廠(chǎng)商，美國(guó)Echelon公司提供的硬件和軟件產(chǎn)品使OEM生產(chǎn)廠(chǎng)商和集成商制作生產(chǎn)智能設(shè)備和系統(tǒng)，使他們降低成本，增加實(shí)用性，提高服務(wù)和增加生產(chǎn)率，提高質(zhì)量和安全性。經(jīng)過(guò)幾年的努力，Echelon公司終于將這一技術(shù)和產(chǎn)品推向了第三代。第三代的LonWorks技術(shù)充分利用互聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)將一個(gè)局部的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備控制網(wǎng)絡(luò)變成是一個(gè)廣域網(wǎng)或局域網(wǎng)的信息技術(shù)應(yīng)用的一部分，提供一個(gè)端到端的應(yīng)用方案。在這一個(gè)端到端的架構(gòu)上使各種增值服務(wù)相繼產(chǎn)生。比如，連鎖便利店的統(tǒng)一管理。通常，這些小的便利店有節(jié)能和防盜方面的應(yīng)用需求，并且這些店的數(shù)目龐大，遍及城市的大街小巷。通過(guò)將這些小店的控制網(wǎng)絡(luò)聯(lián)上互聯(lián)網(wǎng)，公司總部便可以及時(shí)獲取有關(guān)信息和資料。還有電力系統(tǒng)的變電站，電話(huà)局機(jī)站的遠(yuǎn)程監(jiān)控，大廈物業(yè)管理等方面的工作都可應(yīng)用這種新的技術(shù)。第三代的LonWorks技術(shù)應(yīng)用結(jié)構(gòu)如圖1所示。
在這個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中，LonWorks技術(shù)嵌入了現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備中，使設(shè)備與設(shè)備之間保持對(duì)等的、平坦的通訊結(jié)構(gòu)。同時(shí)，這些控制網(wǎng)絡(luò)又通過(guò)各種互聯(lián)網(wǎng)的連接設(shè)備，比如LonWorks/IP路由器、網(wǎng)關(guān)、Web服務(wù)器以及SOAP/XML接口將控制網(wǎng)的信息通過(guò)互連網(wǎng)接入某個(gè)數(shù)據(jù)中心或運(yùn)營(yíng)商主持的企業(yè)數(shù)據(jù)庫(kù)。通過(guò)LNS控制網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)建立上層的企業(yè)解決方案，同時(shí)與信息技術(shù)的應(yīng)用相結(jié)合，比如，與ERP和CRM等應(yīng)用相結(jié)合。正因?yàn)橛辛诉@樣一個(gè)基礎(chǔ)架構(gòu)，一些服務(wù)供應(yīng)商便可利用這一平臺(tái)向最終用戶(hù)提供各種增值服務(wù)。

圖1  第三代 LonWorks技術(shù)應(yīng)用系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

3  第三代LonWorks產(chǎn)品
第三代的產(chǎn)品在性能和使用方面都有巨大的改善。這里我們選擇性的介紹一些重點(diǎn)產(chǎn)品。
(1)  NodeBuilder® 3開(kāi)發(fā)工具
NodeBuilder 3開(kāi)發(fā)工具是一個(gè)用來(lái)開(kāi)發(fā)LonWo-rks設(shè)備（又稱(chēng)節(jié)點(diǎn)）的開(kāi)發(fā)工具，它是一個(gè)硬件和軟件的平臺(tái)，針對(duì)基于神經(jīng)元芯片和Echelon收發(fā)器應(yīng)用的工具。它包括一個(gè)基于Windows®的軟件開(kāi)發(fā)系統(tǒng)和一個(gè)硬件開(kāi)發(fā)平臺(tái)用于設(shè)計(jì)和調(diào)試。另外還有相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)管理工具與它配套使用。 這個(gè)新一代的LonWorks開(kāi)發(fā)工具，由于加入了各種向?qū)В詣?dòng)生成模版和代碼，同時(shí)內(nèi)置對(duì)LonMark的支持，節(jié)省大量開(kāi)發(fā)時(shí)間和難度。
下面我們針對(duì)NodeBuilder 3軟件方面的組件和主要特性作一些介紹。
NodeBuilder自動(dòng)編程向?qū)?-這個(gè)工具用來(lái)定義設(shè)備的外部接口并自動(dòng)生成一些Neuron C的代碼。其中第二版的Neuron C是一個(gè)高級(jí)的編程語(yǔ)言，它基于ANSI C又在此基礎(chǔ)上作了擴(kuò)展以支持網(wǎng)絡(luò)通訊，硬件輸入和輸出接口以及事件驅(qū)動(dòng)。第二版的Neuron C可生成符合LonMark標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)備外部接口。這些自動(dòng)生成的模板和代碼為編程人員節(jié)省了大量的開(kāi)發(fā)時(shí)間。
NodeBuilder資源編譯器--這個(gè)工具用來(lái)觀察和利用標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)類(lèi)型和功能模式，并且用來(lái)定義特定的數(shù)據(jù)類(lèi)型和功能模式。這些類(lèi)型信息儲(chǔ)存在LonMark資源文件中，可被資源編譯器、代碼向?qū)Аeuron C編譯器、LonMakerTM集成工具以及Plug-in向?qū)褂茫@使得所有的工具具有統(tǒng)一的顯示方式從而減少了開(kāi)發(fā)的時(shí)間。與LonMark標(biāo)準(zhǔn)兼容的設(shè)備需提供相應(yīng)的資源文件。
LNS節(jié)點(diǎn)Plug-in向?qū)?-這個(gè)工具可自動(dòng)生成一個(gè)基于Visual Basic的應(yīng)用（又稱(chēng)節(jié)點(diǎn)Plug-in），用于指導(dǎo)用戶(hù)配置、瀏覽和監(jiān)測(cè)，診斷由NodeBuilder開(kāi)發(fā)工具所開(kāi)發(fā)生成的設(shè)備。Plug-in軟件給硬件產(chǎn)品帶來(lái)極大的實(shí)用性。NodeBuilder 3工具包括了開(kāi)發(fā)測(cè)試、生成節(jié)點(diǎn)Plug-in所必須的LNS的組件。LNS為控制網(wǎng)絡(luò)的操作系統(tǒng)（見(jiàn)后）。該LNS Plug-in可與任何支持LNS Plug-in API的LNS Director應(yīng)用兼容。
NodeBuilder 3工具還包括了其他一系列的產(chǎn)品，包括LonMaker集成工具， LNS DDE Server軟件，LTM-10A平臺(tái)（硬件），Gizmo 4 I/O板等。
(2)  FT3120® 和FT3150® 智能收發(fā)器
LonWorks收發(fā)器是LonWorks 智能設(shè)備中一個(gè)重要組成部分。FT3120和FT3150智能收發(fā)器將神經(jīng)元芯片3120及3150的網(wǎng)絡(luò)處理核心與自由拓?fù)涞氖瞻l(fā)器合成在一起，生成一個(gè)低成本的智能收發(fā)器芯片。該收發(fā)器符合ANSI/EIA 709.3標(biāo)準(zhǔn)，速率為78Kbps，支持雙絞線(xiàn)自由拓?fù)浜涂偩€(xiàn)型拓?fù)洌蚨诓季€(xiàn)上非常靈活使系統(tǒng)安裝簡(jiǎn)便，降低系統(tǒng)成本，同時(shí)提高系統(tǒng)的可靠性。該收發(fā)器在性能上又有了極大的提高，尤其是在對(duì)電磁場(chǎng)的干擾隔離方面特別明顯，可用在惡劣的環(huán)境中，它能夠防御來(lái)自馬達(dá)和開(kāi)關(guān)電源等方面的磁場(chǎng)干擾，并且在一些典型的工業(yè)和交通現(xiàn)場(chǎng)在出現(xiàn)了強(qiáng)大的共模干擾時(shí)也能可靠地工作。該芯片只需要極少的外部電路和軟件配合工作，因此降低了開(kāi)發(fā)成本和時(shí)間，并且還可以與其他的主處理器相聯(lián)。比如可同時(shí)與Echelon公司的ShortStackTM微服務(wù)器以及其他主處理器芯片一起運(yùn)用， 形成一個(gè)基于主機(jī)的節(jié)點(diǎn)。FT3120智能收發(fā)器同時(shí)又是一個(gè)低成本，集系統(tǒng)一體化的芯片。它支持40MHz高速運(yùn)作，同時(shí)內(nèi)置的EEPROM可達(dá)4Kbytes，給應(yīng)用提供更多的空間。
(3)  第三代PLT-22電力線(xiàn)收發(fā)器
PLT-22是一種運(yùn)用電力線(xiàn)載波技術(shù)的收發(fā)器，它使控制系統(tǒng)和設(shè)備通過(guò)電力線(xiàn)通信。數(shù)據(jù)可通過(guò)現(xiàn)有的電力供電線(xiàn)路傳播，而無(wú)需重新布線(xiàn)，從而節(jié)省布線(xiàn)的成本。這種產(chǎn)品在家庭自動(dòng)化以及市政電力的配套設(shè)施中都有著廣泛的應(yīng)用。
第三代的電力線(xiàn)收發(fā)器適合全球的應(yīng)用，它具有先進(jìn)的技術(shù)和高可靠性。首先，它符合ANSI/EIA 709.2標(biāo)準(zhǔn)、歐洲CENELEC EN50065-1標(biāo)準(zhǔn)，以及FCC，工業(yè)加拿大，日本MPT等規(guī)則，可以在全球范圍內(nèi)使用。它使用先進(jìn)的雙載波頻率以及數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)，一旦啟動(dòng)雙頻模式，當(dāng)主頻段（125～140kHz）通訊受阻時(shí)可自動(dòng)切換至備用頻段（110～125kHz）繼續(xù)通訊。 它支持CENELEC C波段和CENELEC A波段應(yīng)用，以滿(mǎn)足民用以及歐洲電力系統(tǒng)的要求。該產(chǎn)品還包括了多項(xiàng)專(zhuān)利技術(shù)使它能夠克服電力線(xiàn)本身帶來(lái)的多種問(wèn)題，克服多種噪音源以及高衰減，信號(hào)失真，阻抗變化等問(wèn)題，它可以在這種惡劣的環(huán)境中可靠的工作。由于它本身內(nèi)置的先進(jìn)技術(shù)性能，使它對(duì)外部電源的要求很低，從而降低了設(shè)備整體的成本。它可以通過(guò)帶電（AC或DC）的電力線(xiàn)或是不帶電的雙絞線(xiàn)傳輸信號(hào)。
(4)  ShortStack微服務(wù)器
ShortStack微服務(wù)器是一個(gè)固件產(chǎn)品，包括了ANSI/EIA 709.1標(biāo)準(zhǔn)控制網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。它使一些本身具有主處理器的設(shè)備，比如家用電器，在它現(xiàn)有的設(shè)計(jì)上作延伸，增加少量的應(yīng)用代碼和驅(qū)動(dòng)再加上ShortStack微服務(wù)器本身便將原有的產(chǎn)品變成了一個(gè)LonWorks的網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品，從而也變成了一個(gè)互聯(lián)網(wǎng)的產(chǎn)品。這種產(chǎn)品可從本地和遠(yuǎn)程接入，可對(duì)其設(shè)備進(jìn)行操作、診斷、監(jiān)控，也可將其信息納入企業(yè)的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)，從而開(kāi)發(fā)新的增值服務(wù)。該ShortStack微服務(wù)器在家電行業(yè)以及某些工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用中有著廣泛的應(yīng)用前景。
ShortStack微服務(wù)器要與一個(gè)配套的軟件ShortStack API一起使用， 以方便在主處理器上開(kāi)發(fā)應(yīng)用和驅(qū)動(dòng)。它的使用非常簡(jiǎn)便。這包括在主處理器上的應(yīng)用和驅(qū)動(dòng)的開(kāi)發(fā)以及硬件接口（SPI/SCI）的開(kāi)發(fā)。主處理器上所占內(nèi)存很小，可使用任意8位，16位或32位的主處理器與之配合使用。
ShortStack開(kāi)發(fā)包包括了ShortStack微服務(wù)器固件、ShortStack API、ShortStack向?qū)У囊约捌渌涮讟永罢f(shuō)明。該產(chǎn)品可從Echelon公司的網(wǎng)站www.echelon.com/toolbox免費(fèi)下載。該產(chǎn)品與Echelon公司提供的雙絞線(xiàn)收發(fā)器和電力線(xiàn)收發(fā)器一起使用時(shí)免收版稅。
(5)  第三代的LNS網(wǎng)絡(luò)工具
LNS即LonWorks網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，是一個(gè)LonWorks控制網(wǎng)絡(luò)的操作系統(tǒng)。它基于客戶(hù)/服務(wù)器結(jié)構(gòu)，提供基本的目錄、管理、監(jiān)控、診斷等方面的服務(wù)。基于LNS操作系統(tǒng)的工具用于LonWorks網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)、安裝、操作、檢測(cè)、維護(hù)等用途。該技術(shù)是LonWorks控制網(wǎng)絡(luò)技術(shù)中最重要的組成部分之一。第三代的LNS（簡(jiǎn)稱(chēng)LNS 3）可通過(guò)IP基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)組建平坦的分布式的LonWorks網(wǎng)。給任何LonWorks網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用提供相應(yīng)的服務(wù)，并且確保多個(gè)應(yīng)用與所反映的網(wǎng)絡(luò)同步。這個(gè)獨(dú)特的能力使軟件的組件，比如多種客戶(hù)和服務(wù)器，可在同一主機(jī)上使用，也可在不同的主機(jī)上，也可以通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)或其他IP網(wǎng)絡(luò)來(lái)相互進(jìn)行操作。所以這個(gè)操作系統(tǒng)提供了一個(gè)網(wǎng)絡(luò)工具相互操作的一個(gè)基本架構(gòu)。 網(wǎng)絡(luò)的安裝人員可同時(shí)在一起工作，減少安裝時(shí)間和周期，同時(shí)維修人員能夠?qū)W(wǎng)絡(luò)進(jìn)行維修，用戶(hù)可以對(duì)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控并且可以從本地或從遠(yuǎn)端同時(shí)對(duì)該網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行監(jiān)控，因而提高了生產(chǎn)力并降低了系統(tǒng)成本。另外，LNS 3又提供了一種用監(jiān)控點(diǎn)集的監(jiān)控方式，用這種新的方式作監(jiān)控在性能上提高很多。LNS 3又同時(shí)支持獨(dú)立于服務(wù)器的監(jiān)控方式，即使在服務(wù)器不工作的情況下，客戶(hù)應(yīng)用仍然可以工作。這兩個(gè)性能合在一起時(shí)可以給LonWorks 網(wǎng)提供冗余快速啟動(dòng)的檢測(cè)性能。 LNS操作系統(tǒng)還支持LNS節(jié)點(diǎn)Plug-in的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用。LNS節(jié)點(diǎn)Plug-in是一種針對(duì)具體硬件產(chǎn)品的軟件應(yīng)用，用于對(duì)硬件產(chǎn)品的配置、診斷、監(jiān)測(cè)等。LNS網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)支持Windows平臺(tái)和Java平臺(tái)。
主要產(chǎn)品包括LNS Windows應(yīng)用程序開(kāi)發(fā)工具包，LNS HMI Java平臺(tái)開(kāi)發(fā)包，LonMaker集成工具和LNS DDE Server軟件等。
(6)  i.LON LonWorks互聯(lián)網(wǎng)聯(lián)接設(shè)備系列
i.LON LonWorks互聯(lián)網(wǎng)聯(lián)接設(shè)備將LonWorks和互聯(lián)網(wǎng)或其他IP網(wǎng)無(wú)縫的連接起來(lái)。這一系列突破性的產(chǎn)品將日常生活中的電器，比如燈、家用電器、開(kāi)關(guān)、溫度計(jì)、馬達(dá)、電表、閥門(mén)等聯(lián)上互聯(lián)網(wǎng)，從而使用戶(hù)在世界各地監(jiān)控、調(diào)節(jié)、重組設(shè)備。并且可以將控制系統(tǒng)的信息與企業(yè)運(yùn)營(yíng)數(shù)據(jù)庫(kù)比如People Soft，SAP，ORACLE數(shù)據(jù)庫(kù)聯(lián)在一起，從而產(chǎn)生新的增值服務(wù)。它可以讓用戶(hù)通過(guò)Web瀏覽器配置和監(jiān)測(cè)用戶(hù)的設(shè)備，充分利用IP基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)。
i.LON LonWorks互聯(lián)網(wǎng)聯(lián)接設(shè)備系列包含三種不同的產(chǎn)品和以下的主要特點(diǎn), 用戶(hù)根據(jù)需求和價(jià)格性能比選擇相應(yīng)的產(chǎn)品：① i.LON 1000 Internet服務(wù)器。這是一個(gè)高性能的LonWorks至IP的路由器以及內(nèi)置的Web服務(wù)器。② i.LON 100，這是一個(gè)LonWorks至IP的網(wǎng)關(guān)也同時(shí)是一個(gè)IP遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)接口（RNI），包括內(nèi)置的Web服務(wù)器、SOAP/XML接口以及數(shù)據(jù)記錄功能、報(bào)警和時(shí)序功能，加上I/O控制和讀表功能。③ i.LON 10, 這是一個(gè)IP遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)接口（RNI）。其中i.LON 100和i.LON 10為即將推出的新產(chǎn)品。
4  結(jié)語(yǔ)
本文簡(jiǎn)單介紹了第三代嶄新的LonWorks技術(shù)和它的應(yīng)用方向。第三代的LonWorks技術(shù)充分利用互聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)將LonWorks控制網(wǎng)絡(luò)推向一個(gè)新的應(yīng)用層次，與信息技術(shù)相結(jié)合，并且給最終用戶(hù)提供端到端的應(yīng)用方案。本文著重介紹了美國(guó)Echelon公司第三代LonWorks產(chǎn)品及其技術(shù)性能和特點(diǎn)，這些產(chǎn)品是整個(gè)系統(tǒng)的基礎(chǔ)和重要組成部分。