现场总线与工业以太网及其应用技术(第2版)
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1.4.4 LonWorks

美国Echelon公司于1992年成功推出了LonWorks智能控制网络。LON(Local Operating Networks)总线是该公司推出的局部操作网络,Echelon公司开发了LonWorks技术,为LON总线设计和成品化提供了一套完整的开发平台。其通信协议LonTalk支持OSI/RM的所有七层模型,这是LON总线最突出的特点。LonTalk协议通过神经元芯片(Neuron Chip)上的硬件和固件(Firmware)实现,提供介质存取、事务确认和点对点通信服务;还有一些如认证、优先级传输、单一/广播/组播消息发送等高级服务。网络拓扑结构可以是总线型、星形、环形和混合型,可实现自由组合。另外,通信介质支持双绞线、同轴电缆、光纤、射频、红外线和电力线等。应用程序采用面向对象的设计方法,通过网络变量把网络通信的设计简化为参数设置,大大缩短了产品开发周期。

LonWorks控制网络技术可用于各主要工业领域,如工厂厂房自动化、生产过程控制、楼宇及家庭自动化、农业、医疗和运输业等,为实现智能控制网络提供完整的解决方案。如中央电视塔美丽夜景的灯光秀是由LonWorks控制的,T21/T22次京沪豪华列车是基于LonWorks的列车监控系统控制着整个列车的空调暖通、照明、车门及消防报警等系统。Echelon公司有四个主要市场——商用楼宇(包括暖通空调、照明、安防、门禁和电梯等子系统)、工业、交通运输系统和家庭领域。

高可靠性、安全性、易于实现和互操作性,使得LonWorks产品应用非常广泛。它广泛应用于过程控制、电梯控制、能源管理、环境监视、污水处理、火灾报警、采暖通风和空调控制、交通管理、家庭网络自动化等。LON总线已成为当前最流行的现场总线之一。

LonWorks网络协议已成为诸多组织、行业的标准。消费电子制造商协会(CEMA)将LonWorks协议作为家庭网络自动化的标准(EIA-709)。1999年10月,ANSI接纳LonWorks网络的基础协议作为一个开放工业标准,包含在ANSI/EIA709.1中。国际半导体原料协会(SEMI)明确采纳LonWorks网络技术作为其行业标准,还有许多国际行业协会采纳LonWorks协议标准,这将巩固LonWorks产品在诸行业领域的应用地位,推动LonWorks技术的发展。

LonWorks使用的开放式通信协议LonTalk为设备之间交换控制状态信息建立了一种通用的标准。在LonTalk协议的协调下,以往那些相应的系统和产品融为一体,形成了一个网络控制系统。LonTalk协议最大的特点是对OSI七层协议的支持,是直接面向对象的网络协议,这是其他的现场总线所不支持的。具体实现就是网络变量这一形式。网络变量使节点之间的数据传递只是通过各个网络变量的绑定便可完成。又由于硬件芯片的支持,实现了实时性和接口的直观、简洁的现场总线应用要求。Neuron芯片是LonWorks技术的核心,它不仅是LON总线的通信处理器,同时也是作为采集和控制的通用处理器,LonWorks技术中所有关于网络的操作实际上都是通过它来完成的。按照LonWorks标准网络变量来定义数据结构,也可以解决和不同厂家产品的互操作性问题。为了更好地推广LonWorks技术,1994年5月,由全球许多大公司,如ABB、Honeywell、Motorola、IBM、TOSHIBA、HP等,组成了一个独立的行业协会LonMark,负责定义、发布、确认产品的互操作性标准。LonMark是与Echelon公司无关的LonWorks用户标准化组织,按照LonMark规范设计的LonWorks产品,均可以非常容易地集成在一起,用户不必为网络日后的维护和扩展费用担心。LonMark协会的成立,对于LonWorks技术的推广和发展起到了极大的推动作用。许多公司在其产品上采纳了LonWorks技术,如Honeywell将LonWorks技术用于其楼宇自控系统,因此,LON总线成为现场总线的主流之一。

2005年之前,LonWorks技术的核心是神经元芯片(Neuron Chip)。神经元芯片主要有3120和3150两大系列,生产厂家最早的有Motorola公司和TOSHIBA公司,后来生产神经元芯片的厂家是TOSHIBA公司和美国的Cypress公司。TOSHIBA公司生产的神经元芯片有TMPN3120和TMPN3150两个系列。TMPN3120不支持外部存储器,它本身带有EEPROM;TMPN3150支持外部存储器,适合功能较为复杂的应用场合。Cypress公司生产的神经元芯片有CY7C53120和CY7C53150两个系列。

目前,国内教科书上讲述的LonWorks技术仍然采用TMPN3120和TMPN3150神经元芯片。

2005年之后,上述神经元芯片不再给用户供货,Echelon公司主推FT智能收发器和Neuron处理器。

2018年9月,总部位于美国加州的Adesto Technologies(阿德斯托技术)公司收购了Echelon公司。

Adesto公司是创新的、特定应用的半导体和嵌入式系统的领先供应商,这些半导体和嵌入式系统构成了物联网边缘设备在全球网络上运行的基本组成部分。半导体和嵌入式技术组合优化了连接物联网设备,用于工业、消费、通信和医疗应用。

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Adesto公司成功推出的FT 6050智能收发器和Neuron 6050处理器是用于现代化和整合智能控制网络的片上系统。