支持LonWorks总线通信的AnyBus—S模块的设计
LonWorks现场总线控制系统的软硬件全面解决方案
LonWorks现场总线控制系统的软硬件全面解决方案什么是PLC和DCS之后最具生命力的控制系统设备？现场总线控制系统,也就是FCS。
FCS系统最感性的特征是：构成自动化系统的各种传感器、执行器及控制器通过现场控制网络联系起来，通过网络上的“对话”完成传统系统需要硬件连接才能传递的信号，也正是通过这种“对话”完成彼此的协调，从而实现自动化控制。
FCS系统以其网络化、标准化、开放性和可互操作等诸多技术优势向传统的控制系统装备发起挑战，其带来的不仅是控制装备的技术更新，更是工程设计方法的革命。
在FF，Profibus, Interbus, CAN等诸多现场总线技术中，LonWorks现场总线是唯一一种涵盖Sensor Bus、 Device Bus和Fieldbus三种应用层次的总线技术，另外LonWorks 支持双绞线、电力线、电话线、红外光、无线电及光纤等多种传输介质，从而使LonWorks 技术广泛地应用到电力系统、楼宇自动化、轻工、食品、环保及其他传统的工业控制领域。
通过LonMark认证的 LonWorks产品，无论来自哪一个制造商，都可以达到“无缝连接”，实现互操作。
EIC2000开放控制系统正是基于LonWorks现场总线的FCS系统，它丰富的硬件系列产品及标准化的软件，为用户提供了一个FCS的全面解决方案，真正实现了从Infranet到Internet的一体化。
1 EIC2000开放控制系统的系统结构EIC2000开放控制系统的系统结构如图1所示。
图1 EIC2000系统结构图2 EIC2000开放控制系统的产品构成2.1 硬件.LonWorks现场智能仪表.LonWorks智能控制器和智能IO(Smart Controller/Smart IO).LonWorks复杂控制器及网关LonPLC.LonWorks网络选件所有EIC2000的硬件产品都有神经元芯片(Neuron chip)及LonWorks网络接口，出厂时都有预加载程序，大体上完成4部分功能，即上电自诊断、故障统计与报警、输入输出及通信。
LonWorks总线
现场总线控制系统采用总线连接方式替代一对 一的连线，减少了由接线点造成的不可靠因素 系统具有现场级设备的在线故障诊断、报警、 记录功能，可完成远程设备的参数设定、修改 等工作，也增强了系统的可维护性。 现场总线网络系统具有优良的系统扩展性，可 以非常方便增加网络节点
总结
现场总线是数字化通信网络，可以实现设备状 态、故障、参数等信息传送。现场总线控制系 统既是一个开放通信网络，又是一种全分布式 控制系统，它把单个分散的测量控制设 备变成网络节点，以现场总线为纽带，把它们 连接成可以相互沟通信息、共同完成自控任务 的网络系统
2 LonBuilder 和NodeBuilder开发工具
LonBuilder 和NodeBuilder是开发网络系统和 节点的工作平台，是硬件和软件卡法工具的集 合。 LonBuilder是系统的卡法工具，提供一个用 PC操作的开发环境，可支持单个仿真应用节 点，也可支持24个仿真节点和上百个远程节点 组成的复杂分散式把照明控制器和面板之间通 过现场总线相连接 网络节点为照明线路中的开关或控制箱，通过 现场总线这个枢纽组成网络，所有的控制信号、 开关灯的状态信号以及采集的电量信号都通过 现场总线网络进行通信，网络中的每个节点都 可以接受网络中其他节点的信息，非常方便地 实现节点间互相监测与控制。
3.2神经元芯片内部处理器 （1）MAC处理器——介质访问寄存器，主要完成介质访问控制， 即LonTalk协议1、2层，包括驱动通信子系统硬件和执行MAC算 法 （2）网络处理器——完成LonTalk协议3~6层，包括处理网络变 量，寻址，认证，后台诊断，软件定时器，网络管理和路由等 （3）应用处理器——完成用户的编程，宝库用户编写的代码以 及用户程序对操作系统的服务调用等 注意：各个处理器分别同时独立工作，通过缓冲器进行通信。网 络处理器使用网路缓冲器和MAC处理器通信；用应用缓冲器与 应用处理器通信
LonWorks现场总线及应用实例
LonWorks现场总线及应用实例LonWorks 是美国Echelon 公司推出的现场总线技术，它采用Lon Talk协议，封装在Neuron 神经元芯片。
Neuron 芯片上集成了3 个CPU，其中一个CPU 作为控制器，可以处理现场I/O，另两个CPU 处理网络通信，因此LonWorks 的最大优势是网络处理能力。
它采用ISO/OSI 模型的全部7 层通信协议及面向对象的设计方法，通过网络变量把网络通信设计简化为参数设置，其通信速率范围为3kb/s~1. 5Mb/s，直接通信距离可达2. 7 阳。
LonWorks 的物理层可以使用多种介质，如EIA485、双绞线、无线电，红外线，等等。
使用双绞线时最高传输速率为1. 25M 胁，最大传输距离为1. 2km，一个网中可以有255 个网段，每个双绞线网段可连接64 个节点;1..onWorks 网上的每个控制节点，称为LON 节点或1..onWorks 智能设备，它包括一块神经元芯片(Neuron)、收发器、νo 网络通信接口及电源等功能块，LonWorks 网由多个节点组成，节点通过收发器接入网络总线。
1.LonWorks 特点LonWorks 是唯一涵盖全部3 个层次(Sensor Bus、Device Bus 和Field Bus)，符合ISO/OSI7 层参考模型的现场总线技术。
在一个多种层次的现场总线产品并存竞争的现实环境下，LonWorks 兼收并蓄，成为连接过去、包容现在、面向未来的工业总线技术。
LonWor ks 技术的核心是以固件形式实现7 层通信协议，遵循元中心控制的真正分散模式;结点应用程序编写简易，开发系统完备;实行开放结构，具备良好的互操作性;另外，还有网关可方便构成局域网，甚至与Internet 相连，实现远程预览现场设备数据的应用。
LonWorks 技术在楼宇自控系统中的技术上的优势是显而易见的:(1)直接互联性。
西南科技大学2014-2015年 《工业控制网络与现场总线技术》期末复习题
西南科技大学2014-2015年《工业控制网络与现场总线技术》期末复习题一、填空题1。
按照地理分布距离和覆盖范围来看，计算机网络可以分为广域网、城域网和局域网.2. 光纤分为单模和多模两种类型，其传输原理都是基于光的全反射。
3. 工业自动化网络控制系统不单单是一个完成数据传输的通信系统，还是一个借助网络完成控制功能的自控系统.4.工厂自动化网络的分层结构为_现场设备层、车间监控层和工厂管理层三个层次.5. 参照ISO/OSI标准模型,CAN通信模型包括物理层和数据链路层两层。
6. CAN的报文帧有以下四种类型：数据帧、远程帧、出错帧和超载帧。
7。
同步是数据传输中必须要解决的重要问题，在报文帧的传送过程中有三种同步方式：位同步、字同步和帧同步。
8.工业控制系统经历了基地式仪表控制系统、集中式数字控制系统、集散控制系统、现场总线控制系统等主要阶段。
9。
CAN总线是有效支持分布式实时控制的串行通信网络，从定位时的同步方式考虑，它属于异步通信。
10.现场总线是用于过程自动化和制造自动化最底层的现场设备或现场仪表互连的通信网络，是现场通信网络与控制系统的集成。
11.CAN总线支持位仲裁的介质访问方式，是多主工作方式.12。
CAN通信协议规定了4种不同类型的帧：数据帧，远程帧，错误帧，过载帧。
13。
CAN总线上用显性和隐性两个互不的逻辑值表示0和1。
14.CAN协议可以检测到位错误，填充错误，CRC错误，格式错误，应答错误.15。
CAN总线是多主工作方式，任意节点可以主动发送信息。
通过非破坏性总线仲裁机制解决多节点同时发送时的冲突问题.16.CAN的ISO/OSI参考模型包括两层：数据链路层、物理层。
17。
CAN空闲时网络电平保持隐性1位。
18.现场总线是连接智能现场设备和自动化系统的数字式、双向传输、多分支结构的通信网络。
19。
RS—422接口通信需要4根线,它是全双工的，RS—485接口通信需要2根线，它是半双工的。
论述lonworks总线的技术特点
论述lonworks总线的技术特点LonWorks总线是一种用于建筑自动化和工业控制系统的现场总线技术，具有以下技术特点：1. 基于开放标准：LonWorks总线基于开放的标准协议，如ISO/IEC 14908，ANSI/EIA-709.1等。
这些开放标准使得LonWorks总线成为一个通用的、灵活的通信解决方案，可以与各种设备和系统无缝集成。
2. 分布式网络结构：LonWorks总线采用分布式网络结构，通过各种设备之间的通信来实现数据交换和控制。
这种结构使得系统具有良好的可扩展性和灵活性，能够适应不同规模和需求的应用。
3. 多媒体支持：LonWorks总线支持多种传输介质，包括电力线通信、以太网、红外线和无线通信等。
这种多媒体支持使得LonWorks总线能够适应不同环境和应用需求，提供更多的选择和灵活性。
4. 高可靠性和实时性：LonWorks总线采用多主-多从的通信模式，具有高可靠性和实时性。
通过分布式的通信机制和冗余设计，LonWorks总线能够保障数据的稳定传输和系统的稳定运行。
5. 开放的编程接口：LonWorks总线提供了开放的编程接口和工具，使得系统开发更加方便和灵活。
开发人员可以使用多种编程语言和工具，进行快速开发和定制化。
6. 简化安装和维护：LonWorks总线采用插拔式的设备连接方式，简化了系统的安装和维护过程。
同时，LonWorks总线还支持远程诊断和升级功能，方便对系统进行远程监控和管理。
综上所述，LonWorks总线具有开放标准、分布式网络结构、多媒体支持、高可靠性和实时性、开放的编程接口以及简化安装和维护等技术特点。
这些特点使得LonWorks总线成为一个灵活、可靠和易于集成的现场总线技术。
论述lonworks总线的技术特点
论述lonworks总线的技术特点LonWorks总线是一种开放的、分布式的控制网络技术，它具有以下技术特点：1. 开放的技术标准：LonWorks总线采用了开放的技术标准，使其可以与其他设备和系统进行互操作。
这意味着用户可以使用不同的供应商提供的设备和软件，从而更加灵活地创建自己的控制网络。
2. 分布式控制：LonWorks总线采用分布式控制模式，使得每个连接到总线上的设备具有自主的决策能力。
这意味着控制决策可以在设备级别上进行，而不是集中在一个中心控制器上。
这种分布式的控制方式使得系统更加可靠，同时也减少了中心控制器的负荷。
3. 高度可扩展：LonWorks总线可以支持多个设备连接在一个总线上。
这意味着用户可以根据需要将额外的设备添加到控制系统中，而无需重新布线或更换硬件。
这样的可扩展性使得LonWorks总线非常适用于大型建筑和工业控制系统。
4. 高效的数据传输：LonWorks总线采用了一种称为“Media Access Control”（MAC）的方法来管理数据传输。
MAC提供了一种高效的方式来协调总线上各个设备之间的通信，以确保数据能够快速而可靠地传输。
5. 灵活的拓扑结构：LonWorks总线支持多种拓扑结构，包括星形、环形和线性结构。
这意味着用户可以根据具体的应用需求选择最适合的网络拓扑结构。
6. 强大的诊断与故障排除功能：LonWorks总线提供了一些诊断和故障排除功能，可以帮助用户快速定位和解决问题。
例如，用户可以通过总线上的节点监视和报告系统状态，从而及时发现并排除故障。
总的来说，LonWorks总线具有开放性、分布式控制、可扩展性、高效的数据传输、灵活的拓扑结构和强大的诊断与故障排除功能等技术特点，使其成为一种广泛应用于建筑和工业控制系统的可靠网络技术。
一种应用LONWORKS控制模块的现场智能节点的设计
一种应用LONWORKS控制模块的现场智能节点的设计（上海大学自动化系，上海200072）［摘要］本文首先简要地介绍了LonWorks现场总线技术以及LonWorks控制模块，在此基础上提出了一种LonWorks控制模块与MCS－51单片机并行通信节点的组成原理及其设计与实现。
［关键词］现场总线 LonWorks 并行通信神经元芯片1 引言现场总线是在自动化领域中出现的一种崭新的控制技术，它以其全数字化、全分散式、全开放性、互操作性以及开放式的互连网络等特点为传统的自动控制系统带来了革命性的变革，已成为未来控制系统的发展方向。
在众多流动的现场总线中，由美国Echelon公司研制的LonWorks现场总线是唯一遵循了国际标准化组织ISO定义的开放系统互连OSI全部7层模型的现场总线标准，因其能充分满足未来发展对测控网络的要求，具有广阔的应用前景。
Lon Works现场总线技术的优势在于其高性能低成本的网络接口产品、含3个CPU的超大规模Neuron 芯片、固化的LonTalk通信协议以及方便的开发调试服务工具。
实现LonWorks 技术的关键是LonWorks智能设备，即控制网络节点的应用开发。
本文将着重讨论并提出了一种LonWorks控制模块与MCS－51单片机并行通信节点的组成原理及其设计与实现。
2 原理2.1 神经元芯片神经元芯片是LonWorks技术的核心，它有3个CPU，每个CPU各自分工不同，如图2—1所示。
CPU－1是介质访问控制处理器，处理LonTalk协议的第一和第二层，包括驱动通信子系统硬件和执行MAC算法。
CPU-2是网络处理器，它实现LonLalk协议的第三到第六层，包括处理网络变量、寻址、事件处理、软件计时器、网络管理和路由等，同时还控制网络通信端口，发送和接收数据包。
CPU－3是应用处理器，它执行用户的代码以及用户代码调用的操作系统命令。
CPU－1和CPU－2用共享存储区中的网络缓存区进行通信。
LonWorks现场总线
用于对LonWorks节点设备进行调试和故障排除， 提高开发效率。
04
LonWorks应用案例
智能家居系统
智能家居系统是利用LonWorks技术 的典型应用之一。通过LonWorks总 线，各种智能家居设备可以互联互通 ，实现集中控制和远程监控。
智能家居系统可以实现的功能包括： 自动控制家电、远程监控家庭安全、 调节室内环境等，从而提高居住的舒 适度和便利性。
03
LonWorks设备与工具
LonWorks节点设备
智能节点设备
具备数据采集、控制和通 信功能的设备，如传感器、 执行器等。
网关节点设备
用于连接不同总线网络的 设备，实现不同总线协议 之间的转换。
路由器节点设备
用于扩展总线网络的通信 范围，实现多跳通信。
LonWorks网络设备
总线网络
由多个节点设备组成的通信网络， 采用LonWorks技术实现设备间
城市照明系统还可以根据天气、交通等因素自动调节灯光亮 度、开关时间等，提高城市照明的智能化水平。
楼宇自动化系统
01
楼宇自动化系统是利用 LonWorks技术实现楼宇设备的 集中监控和管理的应用。通过 LonWorks总线，可以实现设备
02 的互联互通和智能化控制。
楼宇自动化系统可以提高楼宇的 能源利用效率和管理效率，降低 运营成本，提高楼宇的安全性和 舒适性。
应用编程接口
为了方便设备开发，LonWorks提 供了应用编程接口（API），开发人 员可以通过API进行设备开发。
通信速率与距离
通信速率
LonWorks网络的通信速率可以根据实际需要进行配置，常见的通信速率为 1.25-500kbps。
通信距离
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设备连接到 Ｌ ｎ ｒｓ ｏＷｏｋ 总线上来构成一个通信节
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程序如何构成 ， Ｌ ｎ ｒ 技术 的设备不能直接 非 ｏＷｏ ｓ ｋ
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中图法分类号： ３ ６ １
文献标识码 ： Ａ
１ 引 言
Ｌｎ ｏｋ（ ｏａ Ｏ ｅ ｔ ｇＮ ｔｏ ｓ局 部操 ｏＷ ｒｓ Ｌｃｌ ｐｒ ｉ ｅ ｒ ， ａｎ ｗｋ
插件组成 。嵌人式 Ａ ｙ ｕ 产 品是基于 “ ｎＢ ｓ 可互操
作性” 而产生的 ， 一旦连接 ， 就可以与其他它支持 另外一个网络的 Ａ ｙ ｕ 组件交换。在这里主要 ｎＢｓ
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第２ 卷 第１ 期 ８ １
２０ 年 １ 月 ０６ １
武汉理工大学学报 ・ 信息与管理工程版
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作者简介 ： 芳 （９ １ ， 。 何 １８）女 湖北荆 门人 。 武汉理工 大学信息工程学院硕士研究生． 基金项 目： 省教育厅教研基金 资助项 目（０２７ ） 湖北 ２００８ ．
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第２ ８卷
第 １ 期 １
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（ 武汉 理工大学 信息工程学院 ． 湖北 武汉 ４０７ ） ３００
摘
要 ： 了方便把 自动化设 备直接连到 Ｌｎ ｒｓ 为 ｏＷｏｋ 总线上 ， 出了一 种总 线连接 器的设 计方 案 。该总线 连 提
接器是由Ｌｎ ｒ 总线接 １、 ｏＷｏ ｓ ｋ ２ 单片机／ ｅｒ １ Ｎ ｕ ｎ芯片主从通信接 Ｉ和应用接 口３个部分构成的 Ａ ｙｕ — 模 ｏ ＝ Ｉ ｎＢｓ Ｓ 块。 主要通过该功能模块中的双Ｉ Ｒ Ｍ来实现 Ｌｎ ｒｓ ｓ Ａ ｉ ｏＷｏ 总线和外设之间的数据交换及总线对外设的控制。 ｋ
３ Ａ ｙｕ— ｎＢ ｓ Ｓ模 块设计
３ １ 总体结构 ．
题。笔者 旨在提出一种解决方法 ， 以实现非 Ｌｎ ｏ ． Ｗｏ ｓ ｒ 技术的产品和 Ｌ Ｎ总线的互联 ， ｋ Ｏ 同时在 此
所设计 的 Ａ ｙ ｕ —Ｓ ｎＢ ｓ 模块 ， 其作用相 当于总 线连接器， 过该 功能模块 中的双 口 Ｒ Ｍ来实 通 Ａ 现 Ｌｎ ｏｋ 总线和外设之间的数据交换及总线 ｏ Ｗ ｒｓ
Ｖ １２ ． ｌ ｏ ． ８ Ｎｏ １ ＮＯ ． ０ ６ Ｖ ２０
文章编号 ：０ ７—１４ ２０ ） １— ０ ４一 ４ １０ ４ Ｘ（０ ６ １ ０ ８ Ｏ
支 持 Ｌ ｎ ｏｋ 总 线 通 信 的 Ａ ｙ ｕ —Ｓ ｏ Ｗ ｒｓ ｎＢ ｓ 模 块 的设 计
何 芳 ， 刘皓春 ， 黄 伟 ， 顾 鑫
基础上实现更为方便快捷的节点安装与通信。
对外设的控制。Ａ ｙｕ — 模块的总体结构框图 ｎＢｓ ｓ
２ Ａ ｙ ｕ 技术 ｎＢ ｓ
Ａ ｙ ｕ 技术 由 Ｈ Ｓ公司于 １９ ｎＢ ｓ Ｍ ９４年提出， 它
如图 １ 所示。
应用接口 单片机与神经 Ｌ
元芯 片通信
不是一种总线 ， 确切地说 ， 应该是一系列支持所有