Технология LonWorks

Автоматизация зданий – это особенная отрасль автоматизации. Она сочетает в себе элементы технологических процессов и особенности архитектуры. Сегодня существует много различных технологий реализации систем управления, многие из которых специально разрабатывались для управления процессами в зданиях. Одна из промышленных технологий, нашедших свое место на этом рынке – технология LonWorks.

Технология LonWorks

Технология распределенных систем управления LON (Local Operating Networks) разрабатывалась американской компанией Echelon в расчете на универсальное общепромышленное применение. Технология LonWorks™ является интеллектуальной собственностью компании Echelon, основанной Майком Маркарула (Intel, Apple). LonWorks™ разработана как открытая технология, которой могут бесплатно воспользоваться все, кому это необходимо.

Несмотря на то, что в мире существует много распределенных систем (Fieldbus), LON прочно нашел свое место на рынке, заняв нишу автоматизации зданий. Причинами тому стала удачная концепция построения системы не столько как протокола обмена данными, сколько как аппаратного и программного комплекса.

LonWorks – это не просто распределенная система управления, а скорее система с распределенным интеллектом, где устройства могут самостоятельно обрабатывать события и имеют встроенное программное обеспечение. Оптимальное применение технологии LonWorks – это сеть полевого уровня автоматизации зданий, особенностями которого являются большая протяженная линий связи и сравнительно небольшой объем трафика внутри сегмента.

По своей концепции LON-сети имеют ряд особенностей :
• Технология поддерживает применение различных сред передачи сигнала как проводных (медная витая пара, оптоволокно), так и радиочастотных, инфракрасных или передачу по питающей сети.
• Устройства в сети LonWorks равнозначны. Нет разделения на основные (Master) и подчиненные (Slave) устройства.
• В технологии реализована событийно-ориентированная логика: в отличие от централизованных систем управления, где основной трафик сети генерируется опросом подчиненных устройств, в сетях LON основу трафика составляют пакеты, несущие информацию об изменениях параметров среды (события).
• Сети управления, построенные на витой паре (примерно 85% всех каналов LonWorks) поддерживают различные топологии, включая свободную.
• Каждое устройство имеет встроенное программное обеспечение, программы выполняются по событию.

Ассоциация LonMark

LonMark является некоммерческой ассоциацией, основная задача которой – продвижение и техническая поддержка технологии LonWorks во всем мире, обеспечение поддержки членов ассоциации. На сегодняшний день LonMark объединяет более 500 членов. Среди них производители оборудования, интеграторы, разработчики приложений и конечные пользователи.
Компания Honeywell является спонсором ассоциации LonMark (наивысшая категория членства). Представитель Honeywell является заместителем Председателя Правления ассоциации.
Ассоциация проводит испытания и сертификацию продуктов LonWorks. Подробная техническая информация и прикладное ПО сертифицированных LonWorks-устройств доступны на сайте ассоциации. Сертифицированные устройства маркируются значком LonMark International.

Neuron Chip – сердце любого LON устройства

Аппаратную основу технологии LonWorks определяет Neuron Chip. Эту специальную микросхему содержит каждое устройство сети LON. Первый Neuron Сhip был выпущен на рынок в 1991 году. На сегодняшний день по всему миру установлены и успешно работают 60 миллионов LON-устройств, более чем в 300 000 систем. Существуют две разновидности Neuron Сhip: 3120 имеет встроенную память (ПЗУ), а 3150 использует внешнее устройство памяти. По соглашению с корпорацией Echelon Neuron Сhip производится двумя производителями: Toshiba и Cypress.

Каждый Neuron Сhip имеет уникальный 48-разрядный идентификационный код, записываемый в энергонезависимую память Neuron при его производстве (так называемый Neuron ID). Микроконтроллер Neuron содержит три 8-разрядных микропроцессора, объединенных внутренней шиной. Два из них управляют сетевой передачей данных на основе протокола LonTalk, а третий предназначен для обслуживания прикладной части программного обеспечения узла и взаимодействия с внешними устройствами.

Помимо Neuron, в составе узла может быть использован эквивалентный микроконтроллер (т.н. хост-процессор), выполняющий задачи взаимодействия с внешними устройствами (при недостаточной вычислительной или функциональной мощности Neuron). Также для расширения функциональных возможностей некоторых моделей Neuron допускается использование внешней памяти для хранения программ. Кроме процессора в каждом устройстве присутствует:

• Генератор тактовых импульсов
• Приемопередатчик
• Цепи ввода/вывода
• Цепь питания
• Служебный вход и светодиодная индикация

Протокол LonTalk (ANSI/EIA 709.1)

Если Neuron Сhip – это главная аппаратная составляющая технологии, то программной основой LonWorks является открытый стандартизованный протокол LonTalk. Протокол LonTalk, в международной классификации ANSI/EIA 709.1 (ANSI – Американский Национальный Институт Стандартизации), предназначен для использования в управляющих приложениях, а не в приложениях, ориентированных на обработку данных. Этот протокол использует все 7 уровней стандартной модели ISO для коммуникационного обмена данными в сетях. Данный протокол реализован на чипе Neuron, но также может быть реализован на любом ином эквивалентном процессоре.
Протокол является открытым и опубликованным стандартом, который доступен всем и каждому. Для приобретения документации достаточно обратиться в ассоциацию LonMark International.

Протокол LonTalk ANSI/EIA 709.1 не привязан к какой-либо конкретной физической среде передачи данных и обеспечивает передачу данных по самым различным каналам связи с использованием разнообразных методов кодирования. Например, для витой пары используется метод дифференциального манчестерского кодирования, а для работы на сегментах линий напряжения и на радиочастотах применяется FSK-модуляция. В следующем номере бюллетеня будет опубликовано продолжение статьи о технологии LonWorks. Будут рассмотрены типы программного обеспечения для разработки и программирования LON-сетей и специфика LON-устройств. Заказчикам будет интересно познакомиться с реальными примерами реализованных систем на объектах торговой и офисной недвижимости.