LonWorks現(xiàn)場總線介紹

　　3.LonTalk對多介質(zhì)的支持

　　LonTalk協(xié)議對各種介質(zhì)的支持是獨立的。Lon的神經(jīng)元芯片可以容許的通信介質(zhì)類型非常廣泛,如雙絞線、電力線、無線電、紅外線、同軸電纜、光纖等。

　　4.LonTalk對多通道的支持

　　一個通道是指在物理上能獨立發(fā)送報文(不需要轉(zhuǎn)發(fā))的一段介質(zhì)。LonTalk規(guī)定,一個通道至多有32385個節(jié)點,一個網(wǎng)絡(luò)可以由一個或多個通道組成,通道之間通過路由器來連接。

　　這樣,不僅可實現(xiàn)多介質(zhì)在同一網(wǎng)絡(luò)上的連接,而且可減輕一個通道的網(wǎng)絡(luò)信道過于擁擠。

　　5.LonTalk對大網(wǎng)絡(luò)的支持

　　網(wǎng)絡(luò)地址可以有以下三層結(jié)構(gòu):

　　第一層結(jié)構(gòu)是域。域的結(jié)構(gòu)可以保證在不同的域中通信彼此獨立。例如,不同的應(yīng)用節(jié)點共存在同一通信介質(zhì)中(如無線電),不同的域的區(qū)分可以保證它們的應(yīng)用完全獨立,不會彼此干擾。

　　第二層結(jié)構(gòu)是子網(wǎng)。每個域最多有255個子網(wǎng),一個子網(wǎng)可以是一個或多個通道的邏輯分組 ,有一種子網(wǎng)層的智能路由器產(chǎn)品可以實現(xiàn)子網(wǎng)間的數(shù)據(jù)交換。

　　第三層結(jié)構(gòu)是節(jié)點。每個子網(wǎng)最多有127個節(jié)點,所以一個域最多有255×127=32385個節(jié)點。任一節(jié)點可以分屬一個或兩個域,容許一個節(jié)點作為兩個域之間的網(wǎng)關(guān),也容許一個傳感器節(jié)點將采集到的數(shù)據(jù)分別發(fā)向兩個不同的域。

　　節(jié)點也可以被分組,一個分組在一個域中跨越幾個子網(wǎng)或通道。在一個域中最多有256 個分組,每個分組對需應(yīng)答服務(wù)最多有64個節(jié)點,而無應(yīng)答服務(wù)的節(jié)點個數(shù)不限。一個節(jié)點可以分屬15個分組去接收數(shù)據(jù)。分組結(jié)構(gòu)可以使一個報文同時被多個節(jié)點接收。

　　另外,每個神經(jīng)元芯片有一個獨一無二的48位ID地址。這個地址由廠方規(guī)定,一般只在網(wǎng)絡(luò)安裝和配置時使用,可以作為產(chǎn)品的序列號。

　　通道并不影響網(wǎng)絡(luò)的地址結(jié)構(gòu),域、子網(wǎng)和分組都可以跨越多個通道。

　　6.LonTalk的報文服務(wù)

　　LonTalk協(xié)議提供了四種類型的報文服務(wù):

　　·應(yīng)答方式或端對端的應(yīng)答服務(wù):當一個節(jié)點發(fā)送報文到另一個節(jié)點或分組時,每個接收到報文的節(jié)點都分別向發(fā)送方應(yīng)答。如果發(fā)送方在應(yīng)答時間內(nèi)沒有收到全部應(yīng)答,則重新發(fā)送該報文。重發(fā)次數(shù)和應(yīng)答時間都是可選的。報文應(yīng)答服務(wù)由網(wǎng)絡(luò)處理器完成,不必由應(yīng)用程序來干預(yù)。報文ID號確保節(jié)點不會收到重復(fù)的報文。

　　·請求/響應(yīng)方式:當一個節(jié)點發(fā)送報文到另一個節(jié)點或分組時,每個接收到報文的節(jié)點都分別向發(fā)送方響應(yīng)。如果發(fā)送方在響應(yīng)時間內(nèi)沒有收到全部響應(yīng),則重新發(fā)送該報文。重發(fā)次數(shù)和響應(yīng)時間都是可選的。報文響應(yīng)服務(wù)由應(yīng)用處理器完成,可以包含數(shù)據(jù),是由應(yīng)用處理器完成的,適合遠程過程調(diào)用和客戶/服務(wù)器的應(yīng)用。

　　·非應(yīng)答重發(fā)方式:當一個節(jié)點發(fā)送報文到另一個節(jié)點或分組時,不需每個接收到報文的節(jié)點向發(fā)送方應(yīng)答或響應(yīng),而是重復(fù)多次發(fā)送同一報文,使報文盡量可靠地被接收方收到。這種方式適于節(jié)點較多的分組的廣播發(fā)送,從而避免因節(jié)點響應(yīng)而使網(wǎng)絡(luò)過載。

·非應(yīng)答方式:當一個節(jié)點發(fā)送報文到另一個節(jié)點或分組時,不需每個接收到報文的節(jié)點向發(fā)送方應(yīng)答或響應(yīng),也不必重復(fù)多次發(fā)送同一報文,只發(fā)一次即可。這種方式適合對可靠性要求不高,但報文長度較長、需要速度較高的報文。

　　7.LonTalk網(wǎng)絡(luò)認證

　　LonTalk支持報文認證。收發(fā)雙方在網(wǎng)絡(luò)安裝時約定一個6字節(jié)的認證字,接收方在接收時判斷報文是否經(jīng)過發(fā)送方認證,只有經(jīng)過發(fā)送方認證的報文方可接收。

　　8.碰撞檢測

　　Lon支持在通信介質(zhì)上的硬件碰撞檢測(如雙絞線)。LonTalk可以將正在發(fā)送的碰撞報文自動取消,重新再發(fā)。如果沒有碰撞檢測,若碰撞發(fā)生,只有到響應(yīng)或應(yīng)答超時時才會重發(fā)報文。

四、LonWorks與現(xiàn)場總線

　　按照國際電工委員會(IEC)的敘述,把低級或底層的工業(yè)數(shù)據(jù)總線定名為現(xiàn)場總線。其基本要求包括:以串行通信的方式取代傳統(tǒng)的4～20mA的信號傳輸,并且一條現(xiàn)場總線可為眾多的可尋址的現(xiàn)場設(shè)備實現(xiàn)多點連接;支持底層的現(xiàn)場智能設(shè)備與高層的系統(tǒng)利用公用介質(zhì)交換信息;現(xiàn)場總線的協(xié)議在物理層和鏈路層與OSI模型有相同的含義。目前,一些公司、廠商所推出的現(xiàn)場總線產(chǎn)品,其基本要求大體與上述內(nèi)容類似。

　　從前面對LonWorks的分析介紹可以看出,LonWorks的性能覆蓋了IEC關(guān)于現(xiàn)場總線的推薦規(guī)范,而且應(yīng)用更加靈活。

　?、偕窠?jīng)元芯片是一個很好的低成本的現(xiàn)場總線處理器。它處理現(xiàn)場互聯(lián)的全部任務(wù),還能處理現(xiàn)場傳感器、執(zhí)行器的動作,以及簡單的數(shù)字邏輯運算等現(xiàn)場任務(wù)。

　?、谝訧EEE P1118(ver 3.0)制定的現(xiàn)場總線功能要求為例,與LonWorks的性能做一比較 :在物理層上的比較見表2,在鏈路層上的比較見表3,在應(yīng)用層上的比較見表4。

　?、跮onTalk是OSI參考模型面向現(xiàn)場對象應(yīng)用的一個子集。它比現(xiàn)場總線歷來推薦的功能覆蓋面更廣,如支持多介質(zhì)、大網(wǎng)絡(luò)。這為工廠制造自動化的測、控、管一體化提供了全局性的解決方案,而且都可通過固化有LonTalk協(xié)議的神經(jīng)元芯片實現(xiàn),只需用一個神經(jīng)元和某種網(wǎng)絡(luò)的專用控制器相連構(gòu)成的橋接器同生產(chǎn)管理級、廠級互聯(lián)。另外,它比現(xiàn)場總線以往提供的應(yīng)用服務(wù)更友好、更方便,用戶只需按對象來定義和連接網(wǎng)絡(luò)變量。

　?、躄onWorks支持各種拓撲結(jié)構(gòu),不限于總線,選擇不同的收發(fā)器可構(gòu)成星形、環(huán)形、樹形或混合形結(jié)構(gòu);而尋址由協(xié)議來解決,這樣現(xiàn)場互聯(lián)更加靈活。

　　綜上所述,LonWorks是一種全新的現(xiàn)場總線。它為全分散式的現(xiàn)場設(shè)備提供了可互操作的控制網(wǎng)絡(luò),已獲得世界上140多個公司、組織的確認,并組成LonMark協(xié)會。目前,有1500家組織選擇它,在各行各業(yè)成功地構(gòu)成了應(yīng)用系統(tǒng)。