Lonworks现场总线在楼宇设备自动化系统中应用
LonWorks技术在楼宇自动化系统中的应用研究
１ Ｌ ｏ ｎ Ｗｏ ｒ ｋ ｓ总 线 技 术
１ ． １ Ｌ ｏ ｎ Ｗｏ ｒ ｋ ｓ 技术 概述
Ｌ ｏ ｎ Ｗｏ ｒ ｋ ｓ 技 术 起 源于 二 十世 纪 九十 年代 ，是 美 国Ｅ ｃ ｈ ｅ ｌ ｏ ｎ 公 司推 出的一 种 新 的现 场 总线 技 术 ， 是 开 放 系 统 的 一 种 完 整 的解 决 方 案 。Ｌ ｏ ｎ Ｗｏ ｒ ｋ ｓ
Ｋｅ ｙ ｗｏ ｒ ￣ ：Ｌｏ ｎ Ｗｏ ｒ ｋ ｓ；ｂ ｕ ｉ ｌ ｄ ｉ ｎ ｇ ａ ｕ ｔ ｏ ｍａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ；ｆ ｉｅ ｌ ｄ ｂ ｕ ｓ
LonWorks现场总线专业技术在楼宇自动化温度测控系统
LonWorks现场总线技术在楼宇自动化温度测控系统中的应用姓名（广西科技大学鹿山学院电子信息与控制工程系，楼宇102班，学号：2010000 2012年5月20日）摘要：本文应用LonWorks现场总线技术设计了基于主机的Neuron智能节点，并通过单总线（1-Wire）数字温度传感器DS1820与智能节点构成温度测控网络，有效地实现了对室内温度的实时监控与调节。
关键词：现场总线，LonWorks，智能节点.LonWorks field bustechnology in building automation application in temperature measurement and controlsystemXie Jizhou（Deer Hill College of Guangxi University of TechnologyElectronic information and Control EngineeringDepartmentClass 102 buildingNumber 20100375In May 20, 2012）Abstract:The application of LonWorks field bus technology in the design of a host based Neuron intelligent node, and by single bus digital temperature sensor DS18B20 (1-Wire) and intelligent nodes constitute the temperature measurement and control network, effectively realizes the interior temperature of the real-time monitoring and regulation.Key words:Field bus, LonWorks, intelligent node.引言智能建筑(Intelligent Buildings)是建筑技术与计算机技术相结合的产物，是未来建筑发展的方向。
LonWorks技术在楼宇自动化系统中的应用研究
研究 、 计 和 宣传 ， 过 近 二 十年 的努 力 ， 系统 正 设 经 该
备间的互连 ， 并借助路 由器实现不 同传输介质和传 输 速率 网络 间 的连接 ， 最后 通 过 网关 接 人互 联 网 ， 实 现 基 于 ＷＥ Ｂ的监 控 。它 是 全 面 的分 布 式 测 控 网 络 技术 ， 真正 并彻底地 贯彻 了“ 散 控制 、 中管 理 ” 分 集 的 控 制思 想 ， 有效地解 决 了集 散 控制 系统 的通 讯 难题 ， 在 国际和 国 内都 得 到 广 泛 的 应 用 ， 别 是 在 工 业 网 特
Ａｂ ｔ ａ ｔ Ｔｈ ｓｐａ ｅ ｎｒ ｄ ｅ ｈｅ ｂ ｓｃ ｃ ｎｃ ｐ ｓａ ｖ ｒ ｌ ｆ ｎ ｔ ｎ ｏ ｎ ｏ ｋ ｅ ｈ ｏ ｏ ｙ，ｅ ｐ ｕ ｄ ｓ ｒ ｃ ： ｉ ｐ ｒｉ ｔｏ ｕｃ ｓｔ ａ ｉ ｏ ｅ ｔ ｎｄ ｏ ｅ ａｌ ｕ ｃ ｉ ｆＬｏ Ｗ ｒ ｓｔ ｃ ｎ ｌｇ ｏ ｘｏ ｎ ｓ
络控 制 和楼 宇 自动化控制 等领 域 。
ｋ ｎ ｒｓ 络 系 统 全 部 由 智 能 控 制 设 备 （ ｏ Ｗｏｋ 网 节
不 断为人 们所 接受 ， 并取 得 了很 大 的成 绩 。 楼宇 自动 化 是 一 个 开 放 的 网络 通 信 系 统 ， 对 是
点 ） 成 ， 个 节 点都 具 备 多 种 形 式 的 ＩＯ功 能 ， 组 各 ／ 用 户 可 以对节 点 进 行 再 编 程 ， 现 用 户 自定 义 的算 法 实 和功 能 ， 点 结 构 如 图 １所示 。每 个 节 点 间 可 以实 节 现 点 到点 的信息传 送 ， 具有 极 其 良好 的互 操 作 性 ， 这 样 使 整个 网 络 实 现 了无 中 对使用者的信息服务及其与建筑 工程 之 间的 优 化 组合 所 获 得 的 投 资合 理 、 合 信 息 适 社会 需 要 并 且 具 有 安 全 、 效 、 适 、 利 和灵 活 等 高 合 便 特点 的建 筑物 。作 为 智能 大 厦 系统 的重 要 组成— — 楼宇 自动 化 系 统 Ｂ Ｓ 它 集 照 明 、 配 电 、 调 、 Ａ ， 变 空 通 风、 给排水 、 电梯 、 理 等 系统 的监 视 和控 制 为一 体 。 管
现场总线在楼宇监控系统中的应用
现场总线在楼宇监控系统中的应用现场总线是一种全分布控制系统，以LonWorks总线为基础设计的楼宇监控系统具有高度的开放性和互操作性等优点，在实际应用中，效果显著。
标签现场总线；LonWorks；楼宇；监控系统；智能节点自控技术是当前推动新技术、新产业革命的核心技术。
随着微电子技术的不断发展，工控系统已成为微电子技术应用领域最具活力的一个分支。
由于人们对系统的可靠性和灵活性不断提高，现场总线技术应运而生，从其诞生之日起便受到了广泛的关注和研究，应用范围不断扩大。
随着人们对居住环境要求的不断提高，更需要对居住环境加强管理，就这样，现场总线技术也被运用到只能楼宇控制系统中去。
目前，现场总线的标准尚未统一，存在着多种类型的现场总线，这其中，LonWorks总线由于其卓越的性能，被誉为通用控制网络，本文的设计主要是以LonWorks。
1 LonWorks总线概述现场总线是用于过程自动化和制造自动化最底层的智能现场设备或现场仪表互连的一种分散化、全数字化、双向多变量传输的串行通信网络，是现场通信网络与控制系统的集成。
目前，由于统一的国际标准未有建立，因此总线种类比较繁多，有40多种，其中影响比较大的主要有基金会现场总线、LonWorks、PROFIBUS、CAN总线。
其中，LonWorks由于支持节点数较多，最高可达3200个，被誉为通用控制网络，它采用了ISO/OSI模型的全部7层通信协议，其技术核心是综合通信、控制功能于一体的Neuron芯片，该芯片封装了LonTalk协议，并且集成了3个8位处理器，分别负责介质访问、网络处理及应用处理。
传输介质采用双绞线、同轴电缆、光纤、红外线和电力线等，通信速率在300bPs~l.5MbPs之间。
它具有如下特点：1.1 支持的网络结构广泛。
现有的网络结构都可以使用，并且多种网络结构还可以自由组合，这使得网络构建更加灵活。
1.2 开放性与互操作性。
LonTalk网络协议是开放的，对任何用户都是平等的。
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。
现场总线技术在楼宇自动化系统中的应用
现场总线技术在楼宇自动化系统中的应用发布时间：2021-07-26T11:15:17.387Z 来源：《科学与技术》2021年3月第9期作者：赵重阳[导读] 集散控制系统，自动化仪表等自动控制设备的应用，赵重阳中国汽车工业工程有限公司天津 300113 摘要：集散控制系统，自动化仪表等自动控制设备的应用，离不开现场总线技术，现场总线的发展也推动了自动控制技术的重大变革。
随着现场总线技术应用越来越普及，能够应用现场总线技术的新型产品也越来越多。
现场总线技术覆盖的领域十分广泛，在运动自动控制，过程自动控制、楼宇自动化等领域都有着非常重要的作用。
尤其在大型工业厂区的楼宇自控中，现场总线通讯必不可少。
关键词:现场总线；底层网络；开放性；一、楼宇自动化概况楼宇自动化系统（BAS系统）是智能建筑非常重要的组成部分，由控制器，信号采集装置，被控设备，上位机等多个部分组成。
通过分散布置在建筑物中的控制器来控制建筑物的照明，空调通风，给排水，能源，安防等设备，是一个既复杂又综合的系统。
楼宇自动化系统主要分为工业厂房楼宇自动化和民用建筑楼宇自动化两部分。
工业厂房的自动化系统主要侧重于空调通风系统、冷冻水和冷却水系统、压缩空气系统、能源监控系统等与生产紧密相关的设备的控制与监控。
而民用楼宇自动化则更多侧重于对与生活息息相关的设备进行控制。
如安防系统，智能家居系统等等。
工业厂房和民用楼宇的自控系统，虽然侧重点不同，但二者的控制架构是极为相似的。
在楼宇自动化的控制架构中，现场总线扮演着一个极为重要的角色。
由于建筑设施往往面积较大，楼层较多，各个被控设备之间距离较远，所在区域的功能也不尽相同，为了使其系统化，集成化，往往需要现场总线将分布在建筑设施中不同地点的控制器和被控设备连接成控制网络。
使其成为一个整体，并进行集中的控制和监控。
二、多种现场总线的优缺点现场总线是用来传输自动化领域底层数据的通信网络。
只要是对OSI 7层模型中的应用层、数据链路层和物理层三层有定义的总线系统则可以被称为现场总线。
Lonworks现场总线在楼宇设备自动化系统中的应用_1
Lonworks现场总线在楼宇设备自动化系统中的应用摘要：本文在分析LonWorks 技术及楼宇自动化系统集成模式基础上，以中央空调系统为例着重讨论了LonWorks 技术在楼宇自动化系统集成中的应用，采用LonWorks现场总线技术能很快捷方便地对智能建筑进行数据采集和控制网络。
关键词智能建筑楼宇自动化系统空调LonWorks技术智能建筑的核心是以建筑物为平台，兼备信息设施系统、信息化应用系统、建筑设备管理系统、公共安全系统等，集结构、系统、服务、管理及其优化组合为一体，向人们提供安全、高效、便捷、节能、环保、健康的建筑环境。
当前智能建筑主要由楼宇自动化系统、通信自动化系统和办公自动化系统组成。
其中，楼宇自动化系统是智能建筑中最基本且为最重要的组成部分。
楼宇自动化系统( Building Automation System简称BAS) 是集微电子技术、电力电子技术、计算机技术与自动化控制技术于一身的楼宇控制系统, 是现代高层建筑中一项重要的电气控制系统。
楼宇自动化系统利用各种电气设备及网络将建筑物内部各种设备连接成为一个网络，通过对网络上各种参数的调节、控制，以提供便捷、安全、节能环保等各种环境。
BAS 包括以下几部分: 冷热源系统的监控; 空调新风机组的监控; 通风设备的监控; 给、排水系统的监控; 供配电设备的监控以及电梯系统的监视等。
由于楼宇自动化系统的规模不断扩大，人们对其在先进性、开放性、互操作性等方面的要求也越来越高。
但由于各厂家提供的设备和控制系统的通信协议不同，使得不同厂商的设备之间缺乏互操作性，给控制网络自身及控制网络与信息网络的集成带来了极大的困难。
1 一种开放的控制技术—Lonworks技术LonWorks（Local Operating Network）技术是美国Echelon 公司于20 世纪90 年代初推出的总线技术, 是针对控制对象研制的新型网络。
其通信协议LonTalk 支持ISO/OSI 的全部7 层模型，这是LON 总线最杰出的特点。
浅谈LonWorks总线在楼宇智能化中的应用
浅谈LonWorks总线在楼宇智能化中的应用作者：王昕玮来源：《科技风》2017年第12期摘要：随着智能建筑的迅猛的发展，LonWorks现场总线技术因其良好的性能和特点在越来越多的智能楼宇中使用。
术本文介绍了LonWorks总线技术的特点，以及LonWorks总线在智能楼宇中的主要应用，并介绍了其实现方法。
关键词：LonWorks；智能楼宇；现场总线随着经济的发展，城市化进程的加速，同时伴随着信息技术的快速发展，人们对工作生活中的楼宇建筑提出了更高的要求，逐渐关注居住环境的安全性，舒适性，灵活性，可靠性等方面，从而促进了智能建筑的迅猛的发展，从而诞生了楼宇自动化系统（Building Automatic System）。
传统的楼宇自动化系统容易形成局部子系统自动化，而整体系统数据闭塞的局面。
而LonWorKs现场总线技术，因为其开放的通信协议，良好的性能和特点，能很好的解决子系统不能互联互通的问题，从而越来越多的智能楼宇中使用LonWorks现场总线技术。
一、LonWorks总线介绍LonWorkS是美国Echelon公司研制推出的一种现场总线网络，该技术提供了一个构建监控网络系统的完整平台，并且具有现场总系技术的一切特点。
该平台通过神经元芯片（Neuron Chip）、LonTalk协议、LonWorks总线收发器、LonWorrks网络服务体系架构、LonMark互操性标准、开发工具包LonBuilder和NodeBuilder、Neuron C编程语言，为开发者提供了构建控制网络的全部技术[1]。
LonWorks提供了一个强大且开放的操作网络，其具有强大的神经元芯片用于通信和控制，优秀的通信协议LonTalk满足通信和系统互操作性，神经元芯片具有3个核心CPU，能够同时进行控制和通讯操作，并且在其中固化了LonTalk协议和常见的I/O控制对象。
LonWorks 采用了ISO/OSI通信协议模型中完整的7层协议，神经元芯片提供了前6层，开发人员只需在应用层进行编程，同时LonWorks采用了面向对象的设计方法，称之为“网络变量”，使得设计网络通信简化成设置参数，极大的简化了系统的编程设计。
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Lonworks现场总线在楼宇设备自动化系统中的应用摘要本文在分析lonworks 技术及楼宇自动化系统集成模式基
础上，以中央空调系统为例着重讨论了lonworks 技术在楼宇自动化系统集成中的应用，采用lonworks现场总线技术能很快捷方便地对智能建筑进行数据采集和控制网络。
关键词智能建筑楼宇自动化系统空调lonworks技术
智能建筑的核心是以建筑物为平台，兼备信息设施系统、信息化应用系统、建筑设备管理系统、公共安全系统等，集结构、系统、服务、管理及其优化组合为一体，向人们提供安全、高效、便捷、节能、环保、健康的建筑环境。
当前智能建筑主要由楼宇自动化系统、通信自动化系统和办公自动化系统组成。
其中，楼宇自动化系统是智能建筑中最基本且为最重要的组成部分。
楼宇自动化系统( building automation system简称bas) 是集微电子技术、电力电子技术、计算机技术与自动化控制技术于一身的楼宇控制系统, 是现代高层建筑中一项重要的电气控制系统。
楼宇自动化系统利用各种电气设备及网络将建筑物内部各种设备
连接成为一个网络，通过对网络上各种参数的调节、控制，以提供便捷、安全、节能环保等各种环境。
bas 包括以下几部分: 冷热源系统的监控; 空调新风机组的监控; 通风设备的监控; 给、排水系统的监控; 供配电设备的监控以及电梯系统的监视等。
由于楼宇自动化系统的规模不断扩大，人们对其在先进性、开
放性、互操作性等方面的要求也越来越高。
但由于各厂家提供的设备和控制系统的通信协议不同，使得不同厂商的设备之间缺乏互操作性，给控制网络自身及控制网络与信息网络的集成带来了极大的困难。
1 一种开放的控制技术—lonworks技术
lonworks（local operating network）技术是美国echelon 公司于20 世纪90 年代初推出的总线技术, 是针对控制对象研制的新型网络。
其通信协议lontalk 支持iso/osi 的全部7 层模型，这是lon 总线最杰出的特点。
lontalk 协议通过神经元芯片(neuron chip)上的硬件和固件实现，提供介质存取、事物确认和对等通信服务；还有一些先进服务如接收认证、优先级传输、单一/ 广播/组播消息发送等。
网络拓扑结构可以采用总线型、星型、环形和混合型，实现真正自由组合。
lonworks 控制网络结构主要包括五个部分：网络协议（lontalk）、网络传输介质、网络设备、执行机构和管理软件。
其中，网络设备包括智能测控单元、路由器、网关等；执行机构包括传感器、执行器等；管理软件包括lontalk 开放式通信协议，并为设备之间交换控制状态信息建立了一个通用的标准。
在一个lonworks控制网络中, 智能控制设备（节点)使用同一个通信协议与网络中的其它节点通信。
每个节点都包含内置的智能芯片来完成协议的监控功能。
一个lonworks控制网络可以有3个到3000个或更多的节点, 可以实现如下功能传感器功能（温度、压力等）、执
行器功能（开关、调节阀、变频驱动等）、操作接口（显示、人机界面等）、控制功能(新风机组、vav变风量等)。
由于不需要像传统控制系统中的中央控制器, lonworks分布式控制技术显示出很高的系统可靠性和系统响应, 并且降低了系统的成本和运行费用。
神经元芯片完成节点的事件处理, 并通过多种介质把处理结果传递给网络上的其它节点。
lontalk协议为lonworks控制网络实现可互操作性提供了条件。
在lonworks网络中，一个智能控制器及其传感器和执行器构成一个节点，可连接各种i/o设备，如火灾报警的烟感探头、四表输出、家电开关等。
lonworks的无主站点对点网络方式，使其中任一节点的故障或关闭都不影响其它住户节点的正常运行，从而提高了系统的稳定度。
且网络节点之间使用逻辑连接，使得系统中节点的增加、修改都很容易，便于系统调整和扩充升级。
节点的核心是神经元芯片，是通信处理、数据采集和控制的通用处理器，它通过运行芯片上的neuron c应用程序来完成数据的采集、控制和网络操作的，见图1。
图1 lonworks智能节点和神经元芯片的结构框图
2 基于lon 总线技术的空调控制系统
空气调节就是把经过一定处理之后的空气，以一定方式送入室内，使室内空气的温度、湿度、流动速度和洁净度等被控制在一定范围内。
空气调节的形式很多，一般分为：集中式空调系统（又称中央空调）、独立式空调系统和混合式空调系统。
其中，集中式
空调系统具有卫生、噪音小、使用方便等优点，目前已被广泛采用。
在集中式空调系统中，通常采用一部分回风与新鲜空气相混合，这样既保证了室内空气新鲜，又利用了回风的能量，提高了设备运行的经济性。
系统一般有进风、回风、空气过滤、空气加湿处理、空气输送等部分。
在正常的工作过程中，新风与回风混合，经过滤器过滤后，混合空气与盘管内的冷/热水进行热交换。
加湿器对混合空气进行加湿处理，最后送风机将处理后的空气送到各个房间内。
集中空调控制系统是楼宇自动化系统最重要的组成部分之一，其控制功能主要包括：温、湿度监视；风阀的控制；冷/热水阀门的调节；加湿阀的控制；风机控制。
用于空调机组控制的现场总线系统，其工作原理为：温、湿度控制器测得温度和湿度后，通过运算获得阀门的调节输出。
该输出通过lon 网络送到智能阀，产生相应的阀门开度。
智能阀门直接连接在lon 网络上，通过lon 总线接收阀门开度命令，该命令以网络变量形式出现，智能阀的数量与空调系统结构有关。
开关量控制器则用于启、停机组，监测空调状态及产生报警等。
温、湿度控制器在系统中作为主控制器使用。
其中有8 路模拟信号输入，可与温度变送器或其它仪表相连接，也可利用3 路热敏电阻（ntc）或热电耦输入直接测量温度，另外还有2 路报警信号输出。
3 结论
采用lonwo rks现场总线技术, 使楼宇自动化系统中通信可靠、便捷，采用lonworks 总线技术进行空调控制系统的设计，不仅可以实现动态的湿度和温度调节，而且可以控制分散在不同区域的空调设备，规模扩展灵活，可通过网关接口及串行接口与大楼的ba 系统或消防系统、保安系统等控制系统相连接，构成功能更加强大的控制系统。
参考文献:
【1】包红英. lonworks技术在智能建筑中的应用. 安装.2007年6月
【2】黄蓉. 基于lonworks技术的中央空调自动控制系统设计及节能研究。
机电产品开发与创新.2009年1月
【3】汤德明.lonworks技术在楼宇自动化系统中的应用.建筑电气.2004年2月
【4】杨占国.楼宇自动化中冷热源控制系统集成.广东广播电视大学学报.2005年4月
作者简介：
陈良：女；1981年11月；重庆大学毕业；硕士研究生学历；主要研究方向：建筑设备及自动化。