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基于LONWORKS樓宇自控的臺達PLC網(wǎng)絡應用 
      導讀： LONWORKS以其出色的穩(wěn)定性以及靈活的自由拓撲布線技術(shù)領(lǐng)先于基于RS485的傳統(tǒng)現(xiàn)場通訊布線技術(shù)。LONWORKS能夠巧妙而經(jīng)濟地滿足特殊要求。能夠以功能簡表的形式為開發(fā)商提供解決方案的基礎。 

　　雖然組建控制網(wǎng)絡的方法有很多，但是對于自動化控制而言，平坦的、對等式（P2P）體系結(jié)構(gòu)是最好的。P2P體系結(jié)構(gòu)和其它任何一種分級的體系結(jié)構(gòu)相比，不再具有分級體系結(jié)構(gòu)與生俱來的單點故障。在傳統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)中，來自某一個設備的信息要傳遞給目標設備，必須先傳送到中央設備或者網(wǎng)關(guān)。因此，每兩個非中央設備之間的通信包括了一個額外的步驟，或者說增加了故障的可能性。P2P體系結(jié)構(gòu)的設計相比之下，它允許兩個設備之間直接通信，這避免了中央控制器的故障可能性，并且排除了瓶頸效應。此外，在P2P設計中，設備的故障更多的可能是只影響到一個設備，而不象非平坦的、非對等式體系結(jié)構(gòu)中潛在的影響到許多設備。由圖2 可以看出通過監(jiān)控的傳統(tǒng)的主從通訊網(wǎng)絡與P2P體系通訊網(wǎng)絡的優(yōu)劣。 

　　 

　　圖2 網(wǎng)絡組織對比圖 

　　LonWorks網(wǎng)絡中設備的通信是采用一種稱為LonTalk的網(wǎng)絡標準語言實現(xiàn)的。LonTalk協(xié)議由各種允許網(wǎng)絡上不同設備彼此間智能通信的底層協(xié)議組成。 LonTalk協(xié)議提供的通信服務，使得設備中的應用程序能夠在網(wǎng)絡上同其他設備發(fā)送和接收報文而無需知道網(wǎng)絡的拓撲結(jié)構(gòu)或者網(wǎng)絡的名稱、地址，或其他設備的功能。LonWorks協(xié)議能夠有選擇地提供端到端的報文確認、報文證實和優(yōu)先級發(fā)送，以提供規(guī)定受限制的事務處理次數(shù)。對網(wǎng)絡管理服務的支持使得遠程網(wǎng)絡管理工具能夠通過網(wǎng)絡和其他設備相互作用，這包括網(wǎng)絡地址和參數(shù)的重新配置、下載應用程序、報告網(wǎng)絡問題和啟動/停止/復位設備的應用程序。LonTalk——也就是LonWorks系統(tǒng)——可以在任何物理媒介上通信，這包括電力線，雙絞線，無線（RF），紅外（IR），同軸電纜和光纖。 

　　而所謂互操作性意味著每個網(wǎng)絡中的裝置能夠根據(jù)自己需要發(fā)布的信息變成數(shù)字式串行數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡直接到達另一個裝置。數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移通常涉及一個信息發(fā)送者，一個或一個以上的接收者。發(fā)送者和接收者之間一定要有某種形式的連接，數(shù)據(jù)才能以一連串的開--關(guān)狀態(tài)轉(zhuǎn)移。所有連接到某一特定信道的裝置必須有同一速率運行的兼容收發(fā)器，如此才能夠達到互操作的目的。但是可互操作的網(wǎng)絡并不是傳統(tǒng)的主從式通訊網(wǎng)絡（點對點）可以達到的，網(wǎng)絡裝置間串行數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)移要求一套通訊協(xié)議，協(xié)議通常以嵌入軟件或固件代碼形式存在于每個網(wǎng)絡裝置中。包含這個協(xié)議代碼和某種類型的操作智能的裝置稱之為網(wǎng)絡節(jié)點。它包括一片Neuron神經(jīng)芯片、傳感和控制設備、收發(fā)器（用于建立Neuron芯片與傳輸之間的物理連接）和電源。 

　　LonTalk通訊協(xié)議是LONWORKS技術(shù)的核心，該協(xié)議提供一套通信服務，使裝置中的應用程序能在網(wǎng)上對其他裝置發(fā)送和接收報文而無須知道網(wǎng)絡拓撲、名稱、地址或其他裝置的功能。LONTALK協(xié)議能夠有選擇地提供端到端的報文確認、報文證實、優(yōu)先級發(fā)送以便設定事物處理時間。它是一個分層的以數(shù)據(jù)包為基礎的對等的通信協(xié)議，象有關(guān)的以太網(wǎng)和因特網(wǎng)協(xié)議一樣。但是，LONTALK協(xié)議設計用于控制系統(tǒng)而不是數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的特定的要求。每個數(shù)據(jù)包由可變數(shù)目的字節(jié)構(gòu)成，長度不定，并且包含應用層的信息以及尋址和其他信息。信道上的每個裝置監(jiān)視在信道上傳輸?shù)拿總€數(shù)據(jù)包以確定自己是否收信人。若是，則處理以判明是否包含本節(jié)點應用程序所需的信息或者它是否是個網(wǎng)絡管理數(shù)據(jù)包。LonTa1k協(xié)議是直接面向?qū)ο蟮木W(wǎng)絡協(xié)議，即，通過網(wǎng)絡變量實現(xiàn)網(wǎng)絡節(jié)點間的聯(lián)結(jié)。當定義為輸出的網(wǎng)絡變量改變時，能自動地將網(wǎng)絡變量的值發(fā)送出去，使所有該變量定義為輸入的節(jié)點收到它的改變，以便激活相應的處理進程（事件觸發(fā)型）。標準網(wǎng)絡變量能使不同制造商的產(chǎn)品通過建立標準的數(shù)據(jù)傳送模式、正確地翻譯、傳送數(shù)據(jù)，便于設備的互換和互操作。另外，由于網(wǎng)絡變量的長度有限，最多31B，又提供了四種類型的報文服務：應答方式、請求/響應方式、非應答重發(fā)方式、非應答方式。 

　　為了簡化網(wǎng)絡配置和管理，可以把邏輯地址分配給節(jié)點，邏輯地址讓用戶把一個名字和物理裝置與節(jié)點配合。使用LONTALK的控制網(wǎng)中的邏輯地址在網(wǎng)絡配置時定義。所有邏輯地址有2個部分，第一部分是指定域的ID，這個指定域就是節(jié)點的集合他們之間可以互操作。邏輯地址的第二部分以獨特的15位節(jié)點地址規(guī)定域中的一個單一節(jié)點。 

　　而對于PLC介入到LONWORKS網(wǎng)絡中，實現(xiàn)PLC數(shù)據(jù)/狀態(tài)的實時監(jiān)控，則必須由網(wǎng)關(guān)節(jié)點的應用程序?qū)LC進行操作。 

　　本文以上海某大型廣場的智能樓宇控制系統(tǒng)中，涉及到臺達PLC的LONWORKS系統(tǒng)的部分為例，介紹網(wǎng)關(guān)節(jié)點與PLC通訊配置的網(wǎng)絡變量以及命令格式，在該系統(tǒng)中，機電設備為中央空調(diào)風柜，PLC根據(jù)回風溫度經(jīng)過PID調(diào)節(jié)新風閥門的開度，以達到控制房間或單元室溫的目的。風柜網(wǎng)絡原理圖參看圖3。