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 )平臺技術(shù)，它是全世界最為普遍的用來(lái)聯(lián)接日常設備的標準。比如，它可將家用電器、調溫器、空調設備、電表、燈光控制系統相互聯(lián)接并和互連網(wǎng)相聯(lián)。該技術(shù)提供一個(gè)平坦的、對等式的控制網(wǎng)絡(luò )架構，給各種控制網(wǎng)絡(luò )應用提供端到端的解決方案。該技術(shù)應用于各種設備和系統產(chǎn)品中，遍及全世界的樓宇、工廠(chǎng)、家庭、火車(chē)和飛機等領(lǐng)域，并在家庭、火車(chē)、半導體制造業(yè)、智能樓宇、加油站和貨運列車(chē)制動(dòng)系統領(lǐng)域，被世界標準組織包括ANSI、AAR、SEMI、ASHRAE，IFSF和IEEE認證為各自的行業(yè)標準。
該技術(shù)的一些主要特點(diǎn)：它是完全開(kāi)放式的技術(shù)。它提倡運用分布式的智能設備組建控制網(wǎng)絡(luò )，同時(shí)也支持主從式網(wǎng)絡(luò )結構。它支持各種通訊媒體，包括雙絞線(xiàn)、電力線(xiàn)、光纜等?？刂凭W(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(cháng)NS網(wǎng)絡(luò )操作系統的管理平臺，該平臺對LonWorks控制網(wǎng)絡(luò )提供全面的管理和服務(wù)，包括安裝、配置、監測、診斷等。LonWorks網(wǎng)又可通過(guò)各種連接設備接入IP數據網(wǎng)絡(luò )和互聯(lián)網(wǎng)，與信息技術(shù)應用實(shí)現無(wú)縫的結合。
該技術(shù)的另一個(gè)重要特點(diǎn)是它的互操作性。國際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準（簡(jiǎn)稱(chēng)LonMark標準）。符合該標準的設備，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。系統的整體和周期成本較傳統的封閉系統低很多。
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)智能設備和系統，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)的基礎結構將一個(gè)局部的現場(chǎng)設備控制網(wǎng)絡(luò )變成是一個(gè)廣域網(wǎng)或局域網(wǎng)的信息技術(shù)應用的一部分，提供一個(gè)端到端的應用方案。在這一個(gè)端到端的架構上使各種增值服務(wù)相繼產(chǎn)生。比如，連鎖便利店的統一管理。通常，這些小的便利店有節能和防盜方面的應用需求，并且這些店的數目龐大，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。還有電力系統的變電站，電話(huà)局機站的遠程監控，大廈物業(yè)管理等方面的工作都可應用這種新的技術(shù)。第三代的LonWorks技術(shù)應用結構如圖1所示。
在這個(gè)應用系統結構中，LonWorks技術(shù)嵌入了現場(chǎng)設備中，使設備與設備之間保持對等的、平坦的通訊結構。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)數據中心或運營(yíng)商主持的企業(yè)數據庫。通過(guò)LNS控制網(wǎng)絡(luò )操作系統建立上層的企業(yè)解決方案，同時(shí)與信息技術(shù)的應用相結合，比如，與ERP和CRM等應用相結合。正因為有了這樣一個(gè)基礎架構，一些服務(wù)供應商便可利用這一平臺向最終用戶(hù)提供各種增值服務(wù)。

圖1  第三代 LonWorks技術(shù)應用系統結構

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設備（又稱(chēng)節點(diǎn)）的開(kāi)發(fā)工具，它是一個(gè)硬件和軟件的平臺，針對基于神經(jīng)元芯片和Echelon收發(fā)器應用的工具。它包括一個(gè)基于Windows®的軟件開(kāi)發(fā)系統和一個(gè)硬件開(kāi)發(fā)平臺用于設計和調試。另外還有相應的網(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，由于加入了各種向導，自動(dòng)生成模版和代碼，同時(shí)內置對LonMark的支持，節省大量開(kāi)發(fā)時(shí)間和難度。
下面我們針對NodeBuilder 3軟件方面的組件和主要特性作一些介紹。
NodeBuilder自動(dòng)編程向導--這個(gè)工具用來(lái)定義設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)高級的編程語(yǔ)言，它基于A(yíng)NSI C又在此基礎上作了擴展以支持網(wǎng)絡(luò )通訊，硬件輸入和輸出接口以及事件驅動(dòng)。第二版的Neuron C可生成符合LonMark標準的設備外部接口。這些自動(dòng)生成的模板和代碼為編程人員節省了大量的開(kāi)發(fā)時(shí)間。
NodeBuilder資源編譯器--這個(gè)工具用來(lái)觀(guān)察和利用標準的數據類(lèi)型和功能模式，并且用來(lái)定義特定的數據類(lèi)型和功能模式。這些類(lèi)型信息儲存在LonMark資源文件中，可被資源編譯器、代碼向導、Neuron C編譯器、LonMakerTM集成工具以及Plug-in向導使用，這使得所有的工具具有統一的顯示方式從而減少了開(kāi)發(fā)的時(shí)間。與LonMark標準兼容的設備需提供相應的資源文件。
LNS節點(diǎn)Plug-in向導--這個(gè)工具可自動(dòng)生成一個(gè)基于Visual Basic的應用（又稱(chēng)節點(diǎn)Plug-in），用于指導用戶(hù)配置、瀏覽和監測，診斷由NodeBuilder開(kāi)發(fā)工具所開(kāi)發(fā)生成的設備。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)測試、生成節點(diǎn)Plug-in所必須的LNS的組件。LNS為控制網(wǎng)絡(luò )的操作系統（見(jiàn)后）。該LNS Plug-in可與任何支持LNS Plug-in API的LNS Director應用兼容。
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（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 )處理核心與自由拓撲的收發(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標準，速率為78Kbps，支持雙絞線(xiàn)自由拓撲和總線(xiàn)型拓撲，因而在布線(xiàn)上非常靈活使系統安裝簡(jiǎn)便，降低系統成本，同時(shí)提高系統的可靠性。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)和交通現場(chǎng)在出現了強大的共模干擾時(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用， 形成一個(gè)基于主機的節點(diǎn)。FT3120智能收發(fā)器同時(shí)又是一個(gè)低成本，集系統一體化的芯片。它支持40MHz高速運作，同時(shí)內置的EEPROM可達4Kbytes，給應用提供更多的空間。
(3)  第三代PLT-22電力線(xiàn)收發(fā)器
PLT-22是一種運用電力線(xiàn)載波技術(shù)的收發(fā)器，它使控制系統和設備通過(guò)電力線(xiàn)通信。數據可通過(guò)現有的電力供電線(xiàn)路傳播，而無(wú)需重新布線(xiàn)，從而節省布線(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施中都有著(zhù)廣泛的應用。
第三代的電力線(xiàn)收發(fā)器適合全球的應用，它具有先進(jìn)的技術(shù)和高可靠性。首先，它符合ANSI/EIA 709.2標準、歐洲CENELEC EN50065-1標準，以及FCC，工業(yè)加拿大，日本MPT等規則，可以在全球范圍內使用。它使用先進(jìn)的雙載波頻率以及數字信號處理技術(shù)，一旦啟動(dòng)雙頻模式，當主頻段（125～140kHz）通訊受阻時(shí)可自動(dòng)切換至備用頻段（110～125kHz）繼續通訊。 它支持CENELEC C波段和CENELEC A波段應用，以滿(mǎn)足民用以及歐洲電力系統的要求。該產(chǎn)品還包括了多項專(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。由于它本身內置的先進(jìn)技術(shù)性能，使它對外部電源的要求很低，從而降低了設備整體的成本。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。
(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標準控制網(wǎng)絡(luò )協(xié)議。它使一些本身具有主處理器的設備，比如家用電器，在它現有的設計上作延伸，增加少量的應用代碼和驅動(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)品可從本地和遠程接入，可對其設備進(jìn)行操作、診斷、監控，也可將其信息納入企業(yè)的數據網(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)現場(chǎng)應用中有著(zhù)廣泛的應用前景。
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)應用和驅動(dòng)。它的使用非常簡(jiǎn)便。這包括在主處理器上的應用和驅動(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向導的以及其他配套樣例及說(shuō)明。該產(chǎn)品可從Echelon公司的網(wǎng)站www.echelon.com/toolbox免費下載。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。它基于客戶(hù)/服務(wù)器結構，提供基本的目錄、管理、監控、診斷等方面的服務(wù)?；贚NS操作系統的工具用于LonWorks網(wǎng)絡(luò )的設計、安裝、操作、檢測、維護等用途。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基礎結構組建平坦的分布式的LonWorks網(wǎng)。給任何LonWorks網(wǎng)絡(luò )應用提供相應的服務(wù)，并且確保多個(gè)應用與所反映的網(wǎng)絡(luò )同步。這個(gè)獨特的能力使軟件的組件，比如多種客戶(hù)和服務(wù)器，可在同一主機上使用，也可在不同的主機上，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)操作系統提供了一個(gè)網(wǎng)絡(luò )工具相互操作的一個(gè)基本架構。 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)維修人員能夠對網(wǎng)絡(luò )進(jìn)行維修，用戶(hù)可以對網(wǎng)絡(luò )設備進(jìn)行監控并且可以從本地或從遠端同時(shí)對該網(wǎng)絡(luò )進(jìn)行監控，因而提高了生產(chǎn)力并降低了系統成本。另外，LNS 3又提供了一種用監控點(diǎn)集的監控方式，用這種新的方式作監控在性能上提高很多。LNS 3又同時(shí)支持獨立于服務(wù)器的監控方式，即使在服務(wù)器不工作的情況下，客戶(hù)應用仍然可以工作。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)的檢測性能。 LNS操作系統還支持LNS節點(diǎn)Plug-in的開(kāi)發(fā)和應用。LNS節點(diǎn)Plug-in是一種針對具體硬件產(chǎn)品的軟件應用，用于對硬件產(chǎn)品的配置、診斷、監測等。LNS網(wǎng)絡(luò )操作系統支持Windows平臺和Java平臺。
主要產(chǎn)品包括LNS Windows應用程序開(kāi)發(fā)工具包，LNS HMI Java平臺開(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)接設備系列
i.LON LonWorks互聯(lián)網(wǎng)聯(lián)接設備將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、馬達、電表、閥門(mén)等聯(lián)上互聯(lián)網(wǎng)，從而使用戶(hù)在世界各地監控、調節、重組設備。并且可以將控制系統的信息與企業(yè)運營(yíng)數據庫比如People Soft，SAP，ORACLE數據庫聯(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瀏覽器配置和監測用戶(hù)的設備，充分利用IP基礎結構。
i.LON LonWorks互聯(lián)網(wǎng)聯(lián)接設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)根據需求和價(jià)格性能比選擇相應的產(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遠程網(wǎng)絡(luò )接口（RNI），包括內置的Web服務(wù)器、SOAP/XML接口以及數據記錄功能、報警和時(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  結語(yǔ)
本文簡(jiǎn)單介紹了第三代嶄新的LonWorks技術(shù)和它的應用方向。第三代的LonWorks技術(shù)充分利用互聯(lián)網(wǎng)的基礎結構將LonWorks控制網(wǎng)絡(luò )推向一個(gè)新的應用層次，與信息技術(shù)相結合，并且給最終用戶(hù)提供端到端的應用方案。本文著(zhù)重介紹了美國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)系統的基礎和重要組成部分。