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谷  健，韋俊新

1  LONWORKS技術簡介
LONWORKS（以下簡稱L.W.）技術是美國九十年代初推出的控制網(wǎng)絡技術，符合ISO的OSI模型，是針對控制對象研制的新型網(wǎng)絡。其特點與通訊介質(zhì)無關、適用于短捷控制通訊。它是以數(shù)據(jù)交換率和響應時間來衡量網(wǎng)絡性能的。其造價十分低廉，每個節(jié)點比一般局域網(wǎng)的單個節(jié)點造價要低許多。從一般局域網(wǎng)到局部操作網(wǎng)的具體解決方法通稱為L.W.技術。當今分散控制網(wǎng)絡技術風靡全世界，特別適合于中小規(guī)模的系統(tǒng)控制、管理。93年世界上已有26個國家500多個廠家在應用和生產(chǎn)L.W.技術產(chǎn)品，己廣泛用于航空、農(nóng)業(yè)控制、樓宇控制、電子測試儀器、能量管理、工廠自動化、家庭自動門的推廣使用，在軍事領域也是大有用武之地。
L.W.產(chǎn)品系列包含建立智能節(jié)點和安裝控制網(wǎng)絡的一系列工具、模塊和 IC 器件。每個L.W.節(jié)點都包含有處理器和I/O，用以處理從傳感器來的輸入信號，控制執(zhí)行部件。由于其固件中包含LONTALK協(xié)議，因此每個節(jié)點也有與其它節(jié)點通訊的能力。LONTALK協(xié)議是完整的7層通訊協(xié)議，它能保證節(jié)點用可靠而有效的通訊標準進行通訊。LONTALK協(xié)議提供了開放式結構、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：
①  高效的開發(fā)工具減少了投放市場的時間；
②  使用成品元件和模塊，降低開發(fā)成本；
③  可以利用多種通訊介質(zhì)：雙絞線、無線電（RF）和電源線等；
④  使用內(nèi)建協(xié)議降低了開發(fā)成本，提高了系統(tǒng)可靠性；
⑤  可降低接線和安裝成本；
⑥  為網(wǎng)絡安裝提供公共平臺；
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.技術產(chǎn)品門類齊全，有4大類，50多種軟、硬件模塊，為用戶的應用帶來極大的方便，大大縮短了應用開發(fā)的時間，降低網(wǎng)絡安裝、維修的成本。
(3)  L.W.網(wǎng)絡的核心部件是Neuron芯片。它是超大規(guī)模集成電路，可執(zhí)行通訊、控制、時序及輸入輸出等動作。開發(fā)基于Neuron芯片的L.W.節(jié)點，只需編制應用程序和設計外圍接口電路。這就意味著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(tǒng)上，大大簡化了設計人員的任務，節(jié)省了開發(fā)周期。Neuron芯片在大多數(shù)L.W.節(jié)點中充當主處理器的角色。如果節(jié)點需要更多的處理和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(jié)點，包含主計算機的復雜節(jié)點和網(wǎng)絡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化了開發(fā)成本，并且降低了L.W.節(jié)點的應用成本。收發(fā)器模塊在Neuron芯片和L.W.網(wǎng)絡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、鏈電源、電源線和無線電（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)絡接口用于建造基于主處理器而不是Neuron芯片的節(jié)點。L.W.網(wǎng)絡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.W.網(wǎng)絡的節(jié)點，可以與其它節(jié)點進行通訊。
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.技術的先驅(qū)和應用上的引導者。埃施朗公司從80年代末開始研究、開發(fā)L.W.全分布智能控制網(wǎng)絡技術，該技術已成為當今全球控制設備領域中得到公認的通用開放的行業(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(jiān)測8個模擬量和數(shù)字量I/O模塊的混合，最多可將32385個節(jié)點通過L.W.網(wǎng)絡連接在一起，構成著名的神經(jīng)元控制網(wǎng)絡，兩個節(jié)點間距離最大可相距2000米。該公司提供了相應的設置軟件，只需要在類似C語言的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
臺灣巨騰公司是專門開發(fā)開放式工業(yè)自動化產(chǎn)品和系統(tǒng)集成服務設備的企業(yè)。提供許多工業(yè)自動化產(chǎn)品，Open_IO就是基于L.W.現(xiàn)場總線技術的產(chǎn)品。每個Open_IO節(jié)點都有各自的CPU，并可進行相互通訊。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)。購買巨騰公司的產(chǎn)品，需要由巨騰公司服務部門來編寫程序（API模塊），也可以使用LonBuider軟件開發(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芯片的廠家之一。并開發(fā)研制生產(chǎn)了與L.W.技術有關的應用模塊，如無線收發(fā)模塊RLTU等，易于我們實現(xiàn)工業(yè)控制網(wǎng)絡的無線通訊。
基于L.W.技術的開放性，對各公司的產(chǎn)品，我們都能夠通過組態(tài)軟件對它們進行配置，組合成與技術需求相適應的工業(yè)控制網(wǎng)，也可以用LonBuider軟件開發(fā)平臺，開發(fā)應用軟件，并對模塊直接進行配置。
3  基于WEB的工業(yè)控制數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)
現(xiàn)在，工業(yè)控制已不僅僅是一個車間，一幢廠房內(nèi)部的事，許多公司、廠家的辦公自動化網(wǎng)絡已經(jīng)基于WEB方式，只有具備開發(fā)基于WEB方式的工業(yè)控制自動化數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的技術能力，才能夠在激烈的市場競爭中占有一席之地。
Echelon公司于近年又推出了iLON1000網(wǎng)絡服務器啟動包。該軟件包能夠使用戶從因特網(wǎng)上（或企業(yè)內(nèi)部的Intranet網(wǎng)）獲得工業(yè)控制系統(tǒng)中有用的信息，即使身外異地，也能看到工控網(wǎng)上的數(shù)據(jù)，并能同步進行調(diào)整。給開發(fā)基于WEB的工業(yè)控制數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)提供了重要的技術支持。如圖1所示。

 
圖1  iLON1000連接LON網(wǎng)與基于IP協(xié)議數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)網(wǎng)絡是在因特網(wǎng)，局域網(wǎng)，廣域網(wǎng)之上傳遞數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡標準。i.LON1000網(wǎng)絡服務器能夠?qū)⒖刂凭W(wǎng)與數(shù)據(jù)網(wǎng)無縫地連接在一起。
當基于IP的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡不能夠很好地適應工控網(wǎng)的工作時，我們可以用L.W.控制網(wǎng)來彌補這一點。它可以提供高速度、高帶寬的數(shù)據(jù)通道，把L.W.數(shù)據(jù)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)絡之間建立一個高性能、高可靠性的接口。i.LON1000就能在工控網(wǎng)與數(shù)據(jù)網(wǎng)之間起到這個橋梁的作用。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)絡服務器啟動包（Echelon模塊72001或72002）能夠?qū)⒒赪EB的監(jiān)測和控制窗口與LON網(wǎng)的應用節(jié)點結合在一起，我們可以利用i.LON1000網(wǎng)絡服務器在任意LON網(wǎng)中添加WEB界面。
i.LON1000的內(nèi)置網(wǎng)絡服務器允許網(wǎng)絡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)絡變量。這樣就能夠從任何地方通過LAN、WAN和因特網(wǎng)獲得L.W.監(jiān)測和控制數(shù)據(jù)，而無需特殊的軟件工具。無論是遠程診斷，設備調(diào)試，預警監(jiān)測或維護，完整的網(wǎng)絡服務器都能夠輕易地獲得控制系統(tǒng)的任何部分的數(shù)據(jù)。
從IT網(wǎng)的角度看，i.LON1000可以看作是一個典型的IP主機。和其它的IP主機一樣。i.LON1000支持標準的網(wǎng)絡協(xié)議，如TCP/IP、UDP、DHCP，SNMP(MIBII)、ICMP、SNTP、TOS、MD5、HTTP和FTP。而且信息包參數(shù)、IP地址、帶寬利用、保密等事宜都可以通過基于IP協(xié)議的網(wǎng)絡來調(diào)整。
我們可以通過微軟公司提供的“超級終端”應用軟件（WINDOWS提供）來完成對i.LON1000的安裝。它會擁有一個靜態(tài)的IP地址，供其它人從網(wǎng)上訪問。
如果需要將網(wǎng)絡變量顯示在WEB頁上，可以用一個標準的FTP程序，如CuteFTP或用命令行的FTP客戶端軟件（WINDOWS提供）將作好的網(wǎng)頁傳遞給i.LON1000。圖3就是用戶可能通過瀏覽器看到的WEB頁。
4  結語
我們往往在全面分析各家產(chǎn)品之后，根據(jù)用戶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即可完成特殊功能的模塊進行控制。這樣，能夠以較低的價格，更靈活的方式，更高的效益來完成設計項目。

 
圖3  通過瀏覽器可能看到的WEB頁

一般來說，在分析用戶需求之后，以Echelon公司的模塊為主，配合以其他公司的模塊進行整個系統(tǒng)的設計。Grayhill公司的MICROLON控制器及其I/O模塊可以快速實現(xiàn)工業(yè)控制系統(tǒng)。MOTOROLA公司的基于LON網(wǎng)技術的無線通訊模塊RLTU在需要無線通訊的工業(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(shù)據(jù)，進而直接在辦公網(wǎng)的數(shù)據(jù)庫中建立數(shù)據(jù)區(qū)進行存儲，即可實現(xiàn)基于WEB的工業(yè)控制數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。
現(xiàn)在，我們能夠在工業(yè)控制系統(tǒng)之上加以LON網(wǎng)技術，更進一步做到實現(xiàn)基于WEB的工業(yè)控制自動化系統(tǒng)，將辦公自動化和工業(yè)控制自動化結合在一起，把對監(jiān)測項目的控制與調(diào)整放在用戶的辦公桌上。使工業(yè)控制自動化展開了嶄新的一頁。