谷  健，韋俊新

1  LONWORKS技術(shù)簡(jiǎn)介
LONWORKS（以下簡(jiǎn)稱(chēng)L.W.）技術(shù)是美國九十年代初推出的控制網(wǎng)絡(luò )技術(shù)，符合ISO的OSI模型，是針對控制對象研制的新型網(wǎng)絡(luò )。其特點(diǎn)與通訊介質(zhì)無(wú)關(guān)、適用于短捷控制通訊。它是以數據交換率和響應時(shí)間來(lái)衡量網(wǎng)絡(luò )性能的。其造價(jià)十分低廉，每個(gè)節點(diǎn)比一般局域網(wǎng)的單個(gè)節點(diǎn)造價(jià)要低許多。從一般局域網(wǎng)到局部操作網(wǎng)的具體解決方法通稱(chēng)為L(cháng).W.技術(shù)。當今分散控制網(wǎng)絡(luò )技術(shù)風(fēng)靡全世界，特別適合于中小規模的系統控制、管理。93年世界上已有26個(gè)國家500多個(gè)廠(chǎng)家在應用和生產(chǎn)L.W.技術(shù)產(chǎn)品，己廣泛用于航空、農業(yè)控制、樓宇控制、電子測試儀器、能量管理、工廠(chǎng)自動(dòng)化、家庭自動(dòng)門(mén)的推廣使用，在軍事領(lǐng)域也是大有用武之地。
L.W.產(chǎn)品系列包含建立智能節點(diǎn)和安裝控制網(wǎng)絡(luò )的一系列工具、模塊和 IC 器件。每個(gè)L.W.節點(diǎn)都包含有處理器和I/O，用以處理從傳感器來(lái)的輸入信號，控制執行部件。由于其固件中包含LONTALK協(xié)議，因此每個(gè)節點(diǎn)也有與其它節點(diǎn)通訊的能力。LONTALK協(xié)議是完整的7層通訊協(xié)議，它能保證節點(diǎn)用可靠而有效的通訊標準進(jìn)行通訊。LONTALK協(xié)議提供了開(kāi)放式結構、工具、模塊，集成電路可隨意將LONTALK協(xié)議植入任何產(chǎn)品。
(1)  L.W.產(chǎn)品系列具有如下優(yōu)點(diǎn)：
①  高效的開(kāi)發(fā)工具減少了投放市場(chǎng)的時(shí)間；
②  使用成品元件和模塊，降低開(kāi)發(fā)成本；
③  可以利用多種通訊介質(zhì)：雙絞線(xiàn)、無(wú)線(xiàn)電（RF）和電源線(xiàn)等；
④  使用內建協(xié)議降低了開(kāi)發(fā)成本，提高了系統可靠性；
⑤  可降低接線(xiàn)和安裝成本；
⑥  為網(wǎng)絡(luò )安裝提供公共平臺；
⑦  易擴充、重新配置和修理，降低了維護成本；
⑧  在尺寸、配置和應用方面提供了較大的靈活性。
(2)  L.W.技術(shù)產(chǎn)品門(mén)類(lèi)齊全，有4大類(lèi)，50多種軟、硬件模塊，為用戶(hù)的應用帶來(lái)極大的方便，大大縮短了應用開(kāi)發(fā)的時(shí)間，降低網(wǎng)絡(luò )安裝、維修的成本。
(3)  L.W.網(wǎng)絡(luò )的核心部件是Neuron芯片。它是超大規模集成電路，可執行通訊、控制、時(shí)序及輸入輸出等動(dòng)作。開(kāi)發(fā)基于Neuron芯片的L.W.節點(diǎn)，只需編制應用程序和設計外圍接口電路。這就意味著(zhù)設計人員只需將精力集中于設計最好的應用上而不是通訊協(xié)議、通訊硬件、軟件和操作系統上，大大簡(jiǎn)化了設計人員的任務(wù)，節省了開(kāi)發(fā)周期。Neuron芯片在大多數L.W.節點(diǎn)中充當主處理器的角色。如果節點(diǎn)需要更多的處理和I/O能力，Neuron芯片也可以作為任何處理器的通訊協(xié)處理器。Neuron芯片為基于Neuron芯片的節點(diǎn)，包含主計算機的復雜節點(diǎn)和網(wǎng)絡(luò )接口都提供了解決方案。
(4)  L.W.收發(fā)器和控制器模塊的應用簡(jiǎn)化了開(kāi)發(fā)成本，并且降低了L.W.節點(diǎn)的應用成本。收發(fā)器模塊在Neuron芯片和L.W.網(wǎng)絡(luò )之間提供了通訊接口。L.W.產(chǎn)品系列包含有多種介質(zhì)的收發(fā)器模塊：雙絞線(xiàn)、鏈電源、電源線(xiàn)和無(wú)線(xiàn)電（RF）。
(5)  L.W.控制模塊集成了Neuron芯片、通訊收發(fā)器、PROM插座及晶振。
(6)  L.W.網(wǎng)絡(luò )接口用于建造基于主處理器而不是Neuron芯片的節點(diǎn)。L.W.網(wǎng)絡(luò )接口使任何處理器都能獲取LONTALK協(xié)議，任何微控制器、微處理器、PC機、工作站或計算機都可以成為L(cháng).W.網(wǎng)絡(luò )的節點(diǎn)，可以與其它節點(diǎn)進(jìn)行通訊。
2  目前應用較廣的L.W.產(chǎn)品
(1)  美國埃施朗（Echelon）公司
Echelon公司是L.W.技術(shù)的先驅和應用上的引導者。埃施朗公司從80年代末開(kāi)始研究、開(kāi)發(fā)L.W.全分布智能控制網(wǎng)絡(luò )技術(shù)，該技術(shù)已成為當今全球控制設備領(lǐng)域中得到公認的通用開(kāi)放的行業(yè)標準。
(2)  美國Grayhill公司
美國Grayhill公司生產(chǎn)的L.W.產(chǎn)品主要有MICROLON控制器，可控制和監測8個(gè)模擬量和數字量I/O模塊的混合，最多可將32385個(gè)節點(diǎn)通過(guò)L.W.網(wǎng)絡(luò )連接在一起，構成著(zhù)名的神經(jīng)元控制網(wǎng)絡(luò )，兩個(gè)節點(diǎn)間距離最大可相距2000米。該公司提供了相應的設置軟件，只需要在類(lèi)似C語(yǔ)言的Neuron C標準程序中輸入所需模塊的相應信息即可完成配置信息。
(3)  臺灣巨騰公司
臺灣巨騰公司是專(zhuān)門(mén)開(kāi)發(fā)開(kāi)放式工業(yè)自動(dòng)化產(chǎn)品和系統集成服務(wù)設備的企業(yè)。提供許多工業(yè)自動(dòng)化產(chǎn)品，Open_IO就是基于L.W.現場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)的產(chǎn)品。每個(gè)Open_IO節點(diǎn)都有各自的CPU，并可進(jìn)行相互通訊。它易于與其它L.W.設備集成，組成綜合性的工業(yè)控制網(wǎng)。購買(mǎi)巨騰公司的產(chǎn)品，需要由巨騰公司服務(wù)部門(mén)來(lái)編寫(xiě)程序（API模塊），也可以使用LonBuider軟件開(kāi)發(fā)平臺，設計、下載程序。
(4)  美國MOTOROLA公司
美國MOTOROLA公司是最早生產(chǎn)Neuron芯片的廠(chǎng)家之一。并開(kāi)發(fā)研制生產(chǎn)了與L.W.技術(shù)有關(guān)的應用模塊，如無(wú)線(xiàn)收發(fā)模塊RLTU等，易于我們實(shí)現工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò )的無(wú)線(xiàn)通訊。
基于L.W.技術(shù)的開(kāi)放性，對各公司的產(chǎn)品，我們都能夠通過(guò)組態(tài)軟件對它們進(jìn)行配置，組合成與技術(shù)需求相適應的工業(yè)控制網(wǎng)，也可以用LonBuider軟件開(kāi)發(fā)平臺，開(kāi)發(fā)應用軟件，并對模塊直接進(jìn)行配置。
3  基于WEB的工業(yè)控制數據庫系統
現在，工業(yè)控制已不僅僅是一個(gè)車(chē)間，一幢廠(chǎng)房?jì)炔康氖?，許多公司、廠(chǎng)家的辦公自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò )已經(jīng)基于WEB方式，只有具備開(kāi)發(fā)基于WEB方式的工業(yè)控制自動(dòng)化數據庫系統的技術(shù)能力，才能夠在激烈的市場(chǎng)競爭中占有一席之地。
Echelon公司于近年又推出了iLON1000網(wǎng)絡(luò )服務(wù)器啟動(dòng)包。該軟件包能夠使用戶(hù)從因特網(wǎng)上（或企業(yè)內部的Intranet網(wǎng)）獲得工業(yè)控制系統中有用的信息，即使身外異地，也能看到工控網(wǎng)上的數據，并能同步進(jìn)行調整。給開(kāi)發(fā)基于WEB的工業(yè)控制數據庫系統提供了重要的技術(shù)支持。如圖1所示。

 
圖1  iLON1000連接LON網(wǎng)與基于IP協(xié)議數據網(wǎng)示意圖

L.W.控制網(wǎng)是世界范圍的控制網(wǎng)標準，而基于IP協(xié)議的世界范圍的數據網(wǎng)絡(luò )是在因特網(wǎng)，局域網(wǎng)，廣域網(wǎng)之上傳遞數據的網(wǎng)絡(luò )標準。i.LON1000網(wǎng)絡(luò )服務(wù)器能夠將控制網(wǎng)與數據網(wǎng)無(wú)縫地連接在一起。
當基于IP的數據網(wǎng)絡(luò )不能夠很好地適應工控網(wǎng)的工作時(shí)，我們可以用L.W.控制網(wǎng)來(lái)彌補這一點(diǎn)。它可以提供高速度、高帶寬的數據通道，把L.W.數據傳到需要的地方。這需要在L.W.網(wǎng)與基于IP協(xié)議的網(wǎng)絡(luò )之間建立一個(gè)高性能、高可靠性的接口。i.LON1000就能在工控網(wǎng)與數據網(wǎng)之間起到這個(gè)橋梁的作用。圖2所示為硬件安裝完成后的拓撲結構。

 
圖2  硬件安裝完成后的拓撲結構圖

i.LON1000網(wǎng)絡(luò )服務(wù)器啟動(dòng)包（Echelon模塊72001或72002）能夠將基于WEB的監測和控制窗口與LON網(wǎng)的應用節點(diǎn)結合在一起，我們可以利用i.LON1000網(wǎng)絡(luò )服務(wù)器在任意LON網(wǎng)中添加WEB界面。
i.LON1000的內置網(wǎng)絡(luò )服務(wù)器允許網(wǎng)絡(luò )瀏覽器能夠很輕易地獲得控制信息，如代表溫度、位移、速度的網(wǎng)絡(luò )變量。這樣就能夠從任何地方通過(guò)LAN、WAN和因特網(wǎng)獲得L.W.監測和控制數據，而無(wú)需特殊的軟件工具。無(wú)論是遠程診斷，設備調試，預警監測或維護，完整的網(wǎng)絡(luò )服務(wù)器都能夠輕易地獲得控制系統的任何部分的數據。
從IT網(wǎng)的角度看，i.LON1000可以看作是一個(gè)典型的IP主機。和其它的IP主機一樣。i.LON1000支持標準的網(wǎng)絡(luò )協(xié)議，如TCP/IP、UDP、DHCP，SNMP(MIBII)、ICMP、SNTP、TOS、MD5、HTTP和FTP。而且信息包參數、IP地址、帶寬利用、保密等事宜都可以通過(guò)基于IP協(xié)議的網(wǎng)絡(luò )來(lái)調整。
我們可以通過(guò)微軟公司提供的“超級終端”應用軟件（WINDOWS提供）來(lái)完成對i.LON1000的安裝。它會(huì )擁有一個(gè)靜態(tài)的IP地址，供其它人從網(wǎng)上訪(fǎng)問(wèn)。
如果需要將網(wǎng)絡(luò )變量顯示在WEB頁(yè)上，可以用一個(gè)標準的FTP程序，如CuteFTP或用命令行的FTP客戶(hù)端軟件（WINDOWS提供）將作好的網(wǎng)頁(yè)傳遞給i.LON1000。圖3就是用戶(hù)可能通過(guò)瀏覽器看到的WEB頁(yè)。
4  結語(yǔ)
我們往往在全面分析各家產(chǎn)品之后，根據用戶(hù)需要選擇一些常用的且明顯能降低成本的，或能夠僅做少許改進(jìn)即可完成特殊功能的模塊進(jìn)行控制。這樣，能夠以較低的價(jià)格，更靈活的方式，更高的效益來(lái)完成設計項目。

 
圖3  通過(guò)瀏覽器可能看到的WEB頁(yè)

一般來(lái)說(shuō)，在分析用戶(hù)需求之后，以Echelon公司的模塊為主，配合以其他公司的模塊進(jìn)行整個(gè)系統的設計。Grayhill公司的MICROLON控制器及其I/O模塊可以快速實(shí)現工業(yè)控制系統。MOTOROLA公司的基于LON網(wǎng)技術(shù)的無(wú)線(xiàn)通訊模塊RLTU在需要無(wú)線(xiàn)通訊的工業(yè)控制網(wǎng)中可以起到很好的連接作用。而對巨騰公司的模塊，則要有自己編程的能力。
在工控網(wǎng)與辦公網(wǎng)之間，使用iLON1000作為橋梁，可共享數據，進(jìn)而直接在辦公網(wǎng)的數據庫中建立數據區進(jìn)行存儲，即可實(shí)現基于WEB的工業(yè)控制數據庫系統。
現在，我們能夠在工業(yè)控制系統之上加以L(fǎng)ON網(wǎng)技術(shù)，更進(jìn)一步做到實(shí)現基于WEB的工業(yè)控制自動(dòng)化系統，將辦公自動(dòng)化和工業(yè)控制自動(dòng)化結合在一起，把對監測項目的控制與調整放在用戶(hù)的辦公桌上。使工業(yè)控制自動(dòng)化展開(kāi)了嶄新的一頁(yè)。