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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絡技術，符合ISO的OSI模型，是針對控制對象研制的新型網絡。其特點與通訊介質無關、適用于短捷控制通訊。它是以數據交換率和響應時間來衡量網絡性能的。其造價十分低廉，每個節點比一般局域網的單個節點造價要低許多。從一般局域網到局部操作網的具體解決方法通稱為L.W.技術。當今分散控制網絡技術風靡全世界，特別適合于中小規模的系統控制、管理。93年世界上已有26個國家500多個廠家在應用和生產L.W.技術產品，己廣泛用于航空、農業控制、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.產品系列包含建立智能節點和安裝控制網絡的一系列工具、模塊和 IC 器件。每個L.W.節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，控制執行部件。由于其固件中包含LONTALK協議，因此每個節點也有與其它節點通訊的能力。LONTALK協議是完整的7層通訊協議，它能保證節點用可靠而有效的通訊標準進行通訊。LONTALK協議提供了開放式結構、工具、模塊，集成電路可隨意將LONTALK協議植入任何產品。
(1)  L.W.產品系列具有如下優點：
①  高效的開發工具減少了投放市場的時間；
②  使用成品元件和模塊，降低開發成本；
③  可以利用多種通訊介質：雙絞線、無線電（RF）和電源線等；
④  使用內建協議降低了開發成本，提高了系統可靠性；
⑤  可降低接線和安裝成本；
⑥  為網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的時間，降低網絡安裝、維修的成本。
(3)  L.W.網絡的核心部件是Neuron芯片。它是超大規模集成電路，可執行通訊、控制、時序及輸入輸出等動作。開發基于Neuron芯片的L.W.節點，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議、通訊硬件、軟件和操作系統上，大大簡化了設計人員的任務，節省了開發周期。Neuron芯片在大多數L.W.節點中充當主處理器的角色。如果節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處理器。Neuron芯片為基于Neuron芯片的節點，包含主計算機的復雜節點和網絡接口都提供了解決方案。
(4)  L.W.收發器和控制器模塊的應用簡化了開發成本，并且降低了L.W.節點的應用成本。收發器模塊在Neuron芯片和L.W.網絡之間提供了通訊接口。L.W.產品系列包含有多種介質的收發器模塊：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、通訊收發器、PROM插座及晶振。
(6)  L.W.網絡接口用于建造基于主處理器而不是Neuron芯片的節點。L.W.網絡接口使任何處理器都能獲取LONTALK協議，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.網絡的節點，可以與其它節點進行通訊。
2  目前應用較廣的L.W.產品
(1)  美國埃施朗（Echelon）公司
Echelon公司是L.W.技術的先驅和應用上的引導者。埃施朗公司從80年代末開始研究、開發L.W.全分布智能控制網絡技術，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標準。
(2)  美國Grayhill公司
美國Grayhill公司生產的L.W.產品主要有MICROLON控制器，可控制和監測8個模擬量和數字量I/O模塊的混合，最多可將32385個節點通過L.W.網絡連接在一起，構成著名的神經元控制網絡，兩個節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開放式工業自動化產品和系統集成服務設備的企業。提供許多工業自動化產品，Open_IO就是基于L.W.現場總線技術的產品。每個Open_IO節點都有各自的CPU，并可進行相互通訊。它易于與其它L.W.設備集成，組成綜合性的工業控制網。購買巨騰公司的產品，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軟件開發平臺，設計、下載程序。
(4)  美國MOTOROLA公司
美國MOTOROLA公司是最早生產Neuron芯片的廠家之一。并開發研制生產了與L.W.技術有關的應用模塊，如無線收發模塊RLTU等，易于我們實現工業控制網絡的無線通訊。
基于L.W.技術的開放性，對各公司的產品，我們都能夠通過組態軟件對它們進行配置，組合成與技術需求相適應的工業控制網，也可以用LonBuider軟件開發平臺，開發應用軟件，并對模塊直接進行配置。
3  基于WEB的工業控制數據庫系統
現在，工業控制已不僅僅是一個車間，一幢廠房內部的事，許多公司、廠家的辦公自動化網絡已經基于WEB方式，只有具備開發基于WEB方式的工業控制自動化數據庫系統的技術能力，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網絡服務器啟動包。該軟件包能夠使用戶從因特網上（或企業內部的Intranet網）獲得工業控制系統中有用的信息，即使身外異地，也能看到工控網上的數據，并能同步進行調整。給開發基于WEB的工業控制數據庫系統提供了重要的技術支持。如圖1所示。

 
圖1  iLON1000連接LON網與基于IP協議數據網示意圖

L.W.控制網是世界范圍的控制網標準，而基于IP協議的世界范圍的數據網絡是在因特網，局域網，廣域網之上傳遞數據的網絡標準。i.LON1000網絡服務器能夠將控制網與數據網無縫地連接在一起。
當基于IP的數據網絡不能夠很好地適應工控網的工作時，我們可以用L.W.控制網來彌補這一點。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.網與基于IP協議的網絡之間建立一個高性能、高可靠性的接口。i.LON1000就能在工控網與數據網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網絡服務器啟動包（Echelon模塊72001或72002）能夠將基于WEB的監測和控制窗口與LON網的應用節點結合在一起，我們可以利用i.LON1000網絡服務器在任意LON網中添加WEB界面。
i.LON1000的內置網絡服務器允許網絡瀏覽器能夠很輕易地獲得控制信息，如代表溫度、位移、速度的網絡變量。這樣就能夠從任何地方通過LAN、WAN和因特網獲得L.W.監測和控制數據，而無需特殊的軟件工具。無論是遠程診斷，設備調試，預警監測或維護，完整的網絡服務器都能夠輕易地獲得控制系統的任何部分的數據。
從IT網的角度看，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支持標準的網絡協議，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基于IP協議的網絡來調整。
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。它會擁有一個靜態的IP地址，供其它人從網上訪問。
如果需要將網絡變量顯示在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品之后，根據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的設計。Grayhill公司的MICROLON控制器及其I/O模塊可以快速實現工業控制系統。MOTOROLA公司的基于LON網技術的無線通訊模塊RLTU在需要無線通訊的工業控制網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。
在工控網與辦公網之間，使用iLON1000作為橋梁，可共享數據，進而直接在辦公網的數據庫中建立數據區進行存儲，即可實現基于WEB的工業控制數據庫系統。
現在，我們能夠在工業控制系統之上加以LON網技術，更進一步做到實現基于WEB的工業控制自動化系統，將辦公自動化和工業控制自動化結合在一起，把對監測項目的控制與調整放在用戶的辦公桌上。使工業控制自動化展開了嶄新的一頁。