LonWorks技术综述

【摘 要】LonWorks技术是目前各种现场总线中技术最完整、应用领域最广泛的一种新技术，它不仅促进了现代企业网络技术的快速发展，为企业带来新的生机与效益，更是推动了机电一体化相关企业的工控技术的飞速发展。本文主要介绍了LonWorks总线的发展、特点、网络结构和LonWorks总线的通信协议。

【关键词】现场总线技术；LonWorks技术； LonTalk协议

0 引言

现场总线（Field Bus）技术的兴起，开创了自控技术的新纪元，开辟了工厂最底层现场生产设备网络控制的新天地。它不仅促进了现代企业网络技术的快速发展，为企业带来新的生机与效益，更是推动了机电一体化与工业自动化等相关企业的迅猛发展。在目前使用较频繁的现场总线中，LonWorks技术的网络协议遵守ISO/OSI全部的7层模型的网络协议，包含了Field Bus、Device Bus、Sensor Bus三层应用层次的总线技术，是目前应用领域最广泛、技术最完整的一种现场总线新技术[1]。

1 LonWorks技术的形成与特点

1.1 LonWorks技术的发展过程

美国Echelon公司在1990年12月发表了LonWorks测控技术，最初该公司提供的是一个局部操作网络，但该网络具备了开发性、互操作性极强的特性，并且是无专利权的低层通信网络。LonWorks技术是一个开放的控制网络平台技术，是目前全球最为广泛的用来连接设备的标准。LonWorks产品主要包括Neuron、路由器、网络服务工具、网络接口及收发器、开发工具等。逐渐形成以下特性：

1）成熟的开放工具，主要部分重新基于Windows操作系统编写，编写插件程序的工具已不断更新，编辑资源和代码生成工具都得到完善，尤其在编程语言上进行了改善，例如NeuronC语言，固件已经可以支持3.3V Neuron芯片等。

2）开发了i.Lon产品系列。

3）开发了智能收发器系列。

4）开发了企业级平台应用软件Panoramix。

5）研制了网络能源服务系统等。

LonWorks技术充分结合了互联网的优势，形成了 LonWorks控制网，对日常设备的控制应用推向了一个新的应用层次，能给用户提供点到点的控制应用方案。经过十几年的发展，LonWorks技术已成为目前世界上应用最广、最有发展前途的现场总线之一。现已有近5000家机电或工控企业应用LonWorks技术，已安装3000万个LonWorks智能节点。

LonWorks技术应用的通信协议称作LonTalk协议。1997年8月，LonTalk协议被美国电子工业协会的集成家庭系统技术委员会确定为家庭网络的标准。随后，世界很多行业标准部门已吸收LonWorks技术作为其正式的行业标准。

1.2 LonWorks技术的特点

LonWorks技术的主要有两个方面的特点

1）LonWorks网络技术是完全开放的网络技术。应用分布式智能设备组建LonWorks控制网络，同时也支持主从式网络结构，支持各种通信媒体，包括双绞线、电力线、光缆、无线。

2）LonWorks网络技术具备互操作性。LonWorks一般采用LonTalk通信协议，LonTalk技术具有互操作型的标准，符合LonTalk标准的设备，无论来自任何生产厂商都可以集成在一起，形成多厂商、多产品的开放系统。

1.3 LonWorks技术的定位

智能化系统的构成可分为上下两层：上层是信息网，下层是控制网。这是基本功能、性质和特点不同的两种网络。信息网的基本功能是完成信息的发送、传输和接受；控制网主要是作为过程自动化、制造自动化、楼宇自动化等领域现场自动控制设备之间互联的通信和控制网络，最终要实现各系统现场的仪表、传感器、执行器、被控设备等的联网通信、测量和控制。

2 LonWorks网络组成与通信协议介绍

LonWorks网络是局部操作网络，是跨越传感器级、现场设备级和控制级的底层设备网络，其网络规模相当于局域网。LonWorks网络采用分布式结构，为无主结构，实现网络上节点互相通信，即点对点方式或对等通信，适用于智能大厦、家庭自动化、交通运输系统、公共事业和大量的工业系统。

2.1 LonWorks控制网络的结构

LonWorks控制网络的结构主要包括以下五大部分。

1）网络协议。网络协议即是各个设备之间的数据交换、信息传递而建立的规则、标准或约定的集合，而这些规则、标准或约定和相应的进程称为通信协议。

2）网络传输媒体。通信媒体是指智能节点之间信息传输的基础――物理媒体，包括有线的电力线、双绞线、红外线、、同轴电缆、光纤、甚至是用户自定义的通信介质等和无线传输设备。

3）执行机构。执行机构包括各类传感器、变换器等。

4）网络设备。网络设备包括路由器、网络服务工具、网络接口、收发器、智能测控单元等。

5）管理软件。管理软件主要包括LonWorks所应用的为设备之间的交换控制状态信息而建立的一个通用的标准，即LonTalk开放式通信协议。

2.2 LonTalk网络通信协议介绍

LonWorks技术的核心是面向对象的LonTalk网络通信协议，LonTalk网络通信协议固化在神经元芯片内，完全支持 ISO组织制定的7层网络传输协议，并可使简短的（几个至几十个字节）控制信息在各种介质中可靠性高，实时性高，而且维护的成本非常低。LonTalk协议是直接面向对象的网络协议，结合面向对象的专门为神经元芯片而设计NeuronC编程语言，使它实现了现场总线的应用要求。

3 结束语

LonWorks技术是目前世界上应用最广、最有发展前途的现场总线之一，是解决许多实际控制问题的一种有效方法，在工业控制领域、建筑物智能化、能源等领域中取得了令人瞩目的成果。LonWorks形成了全面的分工合作体系，在国内将会有实质性的发展。

【参考文献】

[1]高安邦.机电一体化系统实用设计案例精选[M].北京：中国电力出版社.2010年6月.

[2]任世锦.LON 现场总线在企业网中的应用及其发展[J].抚顺石油学院院报， 2001（9）.

[3]朱传为.基于Lo n w o rk S 技术与智能楼宇安全系统的研究[J].煤炭技术，2007（7）.