现场总线介绍-lonworks

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现场总线介绍-lonworks [复制链接]

1.Lonworks概述
　　 LON(Local Operating Networks)总线是美国Echelon公司于1991年推出的局部操作
网络，为
　　
　　集散式监控系统提供了很强的实现手段。在其支持下，诞生了新一代的智能化低成本
的现场监控产
　　
　　品。为支持LON总线，Echelon公司开发了Lonworks技术，它为LON总线设计、成品化
提供了一套完
　　
　　整的开发平台。目前利用Lonworks技术的产品广泛地应用于工业、楼宇、家庭、能源
等自动化领域
　　
　　，LON总线也成为当前最为流行的现场总线产品之一。
　　 LonWorks技术包括以下几个组成部分：LonWorks节点和路由器、LonTalk协议、
LonWorks收
　　
　　发器、LonWorks网络和节点开发工具。
　　 2.LonWorks通信协议-LonTalk
　　 LonWorks协议是为LON总线设计的专用协议，是ISO组织制定的OSI开放系统互连参考
模型的七
　　
　　层协议的一个子集。又和以往我们用到的网络通信协议有所不同，具有以下特点：
　　 (1)在网络上进行通信的报文都是很短的数据（通常几个到几十个字节）
　　 (2)通信带宽不高（几kbps到2Mbps）
　　 (3)网络上的节点往往是低成本、低维护的单片机
　　 (4)多节点、多种通信介质
　　 (5)可靠性高
　　 (6)实时性高
　　 LonTalk协议与OSI的七层协议比较如下：
　　 OSI层次 标准服务 LON提供的服务 使用的处理器
　　 应用层 网络应用 标准网络变量类型 应用处理器
　　 表示层 数据表示 网络变量、外部帧传送 网络处理器
　　 会话层 会话管理 请求/响应，认证，网络管理 网络处理器
　　 传送层 端到端的可靠传输 应答，非应大，点对点，广播，认证等 网络处理器
　　 网络层 传输分组 地址，路由 网络处理器
　　 链路层 链路层 帧结构 帧结构，数据解码，CRC错误检查 MAC处理器
　　 MAC子层 介质访问 P-预测CSMA，碰撞避免，优先级，碰撞检测
　　 物理层 线路连接 介质，电气接口 MAC处理器、XCVR
　　
　　 3.LonWorks的物理层
　　 LonWorks物理层支持不同的通信协议和通信介质，对于不同的通信介质支持不同的
信号编码
　　
　　与解码方式、不同的通信速率。支持的通信介质如下：
　　 双绞线：
　　 采用双绞线作为传输介质，介质接口主要有三种方式：直接驱动、EIA-485、变压器
耦合。
　　 直接驱动方式支持的传输速率最大1.25Mbps，该速率下最多64个节点，距离30m。
　　 EIA-485接口的驱动方式通信速率指标参照EIA-485的标准，建议通信速率39kbps，
支持32个
　　
　　节点，最长距离660m。
　　 变压器耦合方式能够提供系统高性能、高共模抑制比，同时具有噪声隔离的作用。
下面给出变
　　
　　压器隔离方式的几种收发器的性能指标：
　　收发器型号 通信速率 网络拓扑结构 节点数 通信距离
　　TPT/XF-78 78kbps 总线 64 1400m
　　TPT/XF-1250 1.25Mbps 总线 64 130m
　　TPT-10 78kbps 总线/自由拓扑 64 2700/500m
　　 电源线：
　　 电源线作为传输介质方式指的是通信介质和供电电源一起共用一对双绞线，不仅可
以节省传输
　　
　　线，更有意义的是用于供电不便的地方。这种方式采用48VDC中央电源供电，因此可
以使用变压器
　　
　　隔离驱动方式。
　　 电力线：
　　 电力线作为传输介质方式指的是把数据信号调制成载波信号或扩频信号，然后耦合
到220VAC或
　　
　　其它交直流电力线上，也可以是普通的双绞线。电力线收发器分为两种：载波电力线
收发器和扩频
　　
　　电力线收发器。这种方法的优点是可以利用已有的电力线布线。
　　 无线介质：
　　 当使用无线介质时，通信端口置成单端方式，速率4800kbps。
　　 光纤：
　　 美国Raytheon提供的光线收发器速率可达1.25Mbps，通信距离3.5km，可以实现光纤
环网，增
　　
　　加系统的可靠性。
　　 其它介质：
　　 除了上述传输介质之外，LonWorks还可以使用同轴电缆，也可以使用用户自己定义
的电缆。
　　 4.LonWorks的MAC子层
　　 LonWorks的MAC子层采用的协议是带有预测的P-坚持CSMA。这是一种CSMA协议的改进
型，保留
　　
　　了CSMA的优点，又克服了在控制网络中应用的不足。
　　 5.LonWorks的数据链路层
　　 LonWorks的数据链路层提供在子网内，LPDU(Link Protocol Data Unit)帧顺序的无
响应传
　　
　　输。链路层提供检错功能但不提供纠错功能。
　　 6.LonWorks的网络层
　　 在网络层，LonWorks协议提供给用户一个简单的接口，定义了如何发送、接收、响
应等，在
　　
　　网络管理上有网络地址分配、出错处理、网络认证、流量控制、路由机制等。
　　 7.LonWorks的传送层和会话层
　　 LonWorks协议的核心部分是传送层和会话层，一个传输控制子层管理着报文执行的
顺序、报
　　
　　文的二次检测。传输层是无连接的，它提供点对点、点对多点的可靠传输。信息确认
（
　　
　　Authentication）也是在这一层实现的。会话层主要提供了请求/响应机制，通过节
点的连接，进
　　
　　行远程数据服务。
　　 8.LonWorks的表示层和应用层
　　 LonWorks的表示层和应用层提供五类服务：网络变量服务、显示报文服务、网络管
理服务、
　　
　　网络跟踪服务、外来帧传送服务。
　　 9.Lonworks应用
　　 Lonworks主要面向楼宇自动化方面的应用，目前也广泛应用于工业自动化，在北美
铁路方面
　　
　　也具有广泛的应用。