Lonworks网络数据接口研究

详细内容

随着工业自动化水平的不断提高， DCS系统理念已经不能满足现代工业的要求。现场总线系统技术的日益完善，加速了取代DCS的趋势。近年来，各种总线系统在国内得到广泛应用。IF200是重庆宇通公司采用Lonworks网络技术开发的现场总线系统。然而Lon网数据接口问题的解决才能真正使Lon网在工业领域得到推广。为此Gate 60 i 的研发成功，为广大Lonworks 技术应用者提供了宝贵思路。 本文介绍了iF200这种用于Ｌｏｎｗｏｒｋｓ网络的监测系统，重点介绍了Gate 60 i 网络数据接口设备的特点及应用，同时用Ｌｏｎｗｏｒｋｓ网络作为信号传输通道来实现Ｌｏｎｗｏｒｋｓ网络与以太网的接口设计以及数据交换方式。
Ｌｏｎｗｏｒｋｓ总线是Ｅｃｈｅｌｏｎ公司研制的一种局部操作网络(如图1所示)，是一种串行数字通信链路。它支持双绞线、电力线、光纤、同轴电缆等通信媒介，并支持多种网络拓扑，可用于建立生产领域中现场设备之间以及更高层次控制过程设备之间的联系。Ｎｅｕｒｏｎ神经元芯片是Ｌｏｎｗｏｒｋｓ系统设备的核心器件。在Ｌｏｎ-ｗｏｒｋｓ网络中，以Ｎｅｕｒｏｎ芯片为核心的智能节点主要完成各现场设备的信号采集和控制，一个Ｎｅｕｒｏｎ芯片可连接多个物理Ｉ／Ｏ设备，节点挂接在ｌｏｎｗｏｒｋｓ总线上即可形成现场测控网络。通过Ｎｅｕｒｏｎ芯片和ＬｏｎＴａｌｋ通信协议便可实现各节点之间以及节点和上位机间的通信。

应用领域

目前绝大多数Lonworks 网络应用于楼宇自动化等时实性要求不高的领域。然而由于Lonworks网络的诸多特点，如安全性、分散性、易于扩展性、灵活性、二次开发性等多种优点，深深吸引着工业自动化领域的开发商和广大用户。很多研究人员经过不懈的努力已经将他们的成果应用在工业领域，并且获得了成功。（我所知道的没几家。网上也没看到，也懒得找。不过在国展会上到是遇到一些研究所的人员，他们的系统可能局限在较窄的领域，所以大家并不熟悉。）

存在的问题及解决办法

在我们为此感到情绪高昂的同时，也伴随着出现了很多问题，而且非常的棘手。许多同行一定在网上对Lonworks 网络应用中出现的问题有所了解。作为一名测试及现场应用人员来说，我体会最深的莫过于网络数据接口问题。众所周知Lonworks 网络是由网内许多智能节点组成，只要经过合理的设计和规划，网内的数据流量并不大。而且传输速度（网络变量之间的传递）非常迅速。然而，当需要将Lonworks 网络的数据传递到上位监控机上时，为了保证实时性，将不得不耗费lon网带宽。上位监控站为了实时访问lon网数据，一般采用硬件接口卡如Ｅｃｈｅｌｏｎ的PCLTA-20/21适配卡，还有XLON PCI ,LOTEC NIC 709,Gesytec 等其它公司的适配卡；软件接口目前采用LNS DDE 较为普遍。但是DDE的先天不足已给监控系统带来极大的弊端。淘汰的命运不可避免。可喜的是Gesytec EasyLON OPC Server和Newron System NL OPC Server的推出大大改善了软件接口的技术瓶颈。但是在工业领域中，特别是中型及更大型系统（500点以上）应用中，要求大量的实时在线数据，Lon网已经不堪重负。例如200个变量在线实时更新（每秒轮训方式）的带宽的占用在80%以上。这样的网络负荷已经接近极限。在这样的清况下，上位机实际更新在50个变量/每秒（给出的是max值）。如果是100个变量在线实时更新（每秒轮训方式）的带宽的占用在70%左右。上位机实际更新在70个变量/每秒（给出的是max值）。以上的举例是基于事实工程的估算值。

通过多年的lon网的工作经验发现：数据瓶颈不仅仅发生在驱动软件上。并且随着驱动软件功能的日益增强，硬件数据瓶颈更成为lon网数据瓶颈的主要因素。

当然我们可以通过各种有效的子网划分和网络结构设计，使基于lon网的总线系统提速。例如使用路由器分隔网络数据流量，lon网转以太网的方式提速等。

二． IF200系统的介绍

iF200总线系统是重庆宇通公司基于lonworks网络技术开发的现场总线控制系统。它已经有5年的历史。经过多年的经验积累和现场应用，各个方面已趋于成熟。

iF200现场总线控制系统设备及其功能简单介绍：

节点卡iF200cpu（智能节点）：

负责lon网内节点间通讯，控制策略运算，控制4块I/O卡件。