南理工测控总线技术读书报告

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1、《测控总线技术》读书报告题目LonWorks现场总线原理开发及应用学号姓名成绩评语LonWorks现场总线原理开发及应用摘要：现场总线技术是当今控制领域发展的热点之，LonWorks是现场总线中重要的一种。本文首先对LonWorks现场总线的概况、神经元芯片、通信、开发工具和操作系统以及互操作性进行了介绍，然后介绍了基于LonWorks的楼宇自动化系统、教室照明节能系统、楼宇自动化抄表系统的系统设计背景、系统硬件设计和系统软件设计，从在工程中的实践应用的角度阐述了LonWorks总线技术。1Lo

2、nWorks现场总线原理LonWorks现场总线是美国Echelon公司于1991年推出的局部操作网络(LocalOperationNetwork)，它的出现为全分布式测控系统提供了很强的实现手段。为了支持LON总线，Echelon公司推出一套完整的开发平台，被称为LonWorks技术。LonWorks技术使设备和系统的互操作成为可能，为LON总线设计和成品化提供了一套完整的开发平台。LonWorks技术所采用的LonTalk协议被封装在称为Neuron的神经元芯片中得以实现。Echelon公司

3、的技术策略是鼓励原始设备制造商运用LonWorks技术和神经元芯片，开发自已的应用产品。[1]1.1概况LonWorks采用分布式的智能设备组建控制网络，同时也支持主从式网络结构。它支持各种通信介质，包括双绞线、电力线、光缆等。该技术包括一个称之为LNS网络操作系统的管理平台，该平台对LonWorks控制网络提供全面的管理和服务，包括网络安装、配置、监测、诊断等。LonWorks控制网络又可通过各种连接设备接入IP数据网络和互联网，与信息技术应用实现无缝的结合。[2]LonWorks控制网络有控

4、制节点、通信协议和通信介质3大基本要素。按功能划分，LonWorks又包括LonWorks节点、LonWorks路由器、LonWorksInternet连接设备、LonWorks收发器、LonTalk协议、LonWorks网络和节点开发工具、LNS网络工具和LonWorks网络管理工具。1.2LonWorks中的神经元芯片LonWorks技术的核心是神经元芯片，其3150系列支持外部存储器，适合更为复杂的应用；其3120不支持外部存储器，其本身带有ROM。[2]神经元芯片中装有MAC处理器、网络

5、处理器和应用处理器。此外，它至少包含512字节EEPROM和2KBRAM，最多有64KB存储器地址空间。神经元芯片上有11个I/O口，可以通过软件编程进行灵活配置以完成数据采集和控制功能。神经元芯片中有一个时间计数器和两个硬件定时计数器，可完成Watchdog、多任务调度、定时等功能。神经元芯片可以支持多种通信介质，包括双绞线、电力线、无线、红外、光纤和同轴电缆等。其通信端口为适合不同的通信介质可以将五个通信管脚配置成单端、差分和专用模式三种不同的接口模式。其中单端模式是LonWorks中使用最

6、广泛的一种模式，无线、红外、光纤和同轴电缆都使用该模式，在此模式下数据编码和解码使用的是差分曼彻斯特编码，其发送报文前需要发送端发送一个同步头来确保接收节点接收时钟同步，此外，神经元芯片可选择支持一个低有效的收发器碰撞检测信号，如果不支持则需采用应答或请求-响应方式来确保数据可靠传输。差分模式下神经元芯片支持内部的差分驱动，数据格式和单独模式完全相同。专用模式有时需要一个智能收发器，用于专用场合。神经元芯片可以通过软件设置进入睡眠状态，通过一定的输入转换可恢复正常的操作系统。1.3LonWork

7、s中的通信1.3.1LonWorks网络中的收发器和介质LonWorks网络可以根据不同的现场环境选择不同的收发器和介质。介质为双绞线时收发器有三种：直接驱动、EIA-485和变压器耦合。直接驱动收发器适合网络上的所有节点在同一个大型设备中使用同一个电流源的情况。使用EIA-485共模电压比直接驱动要好但不如变压器耦合。变压器耦合接口能满足系统的高性能、高共模隔离的要求，同时具有噪声隔离的作用。介质为电力线时使用电力线收发器，其是将通信数据调制成载波信号或扩频信号，通过耦合器耦合到220V或其他

8、交直流电力线甚至没有电力的双绞线上。目前常用的电力线收发器包括两类：载波电力线收发器和扩频电力线收发器。此外LonWorks网络还支持其他一些收发器，包括无线收发器、光纤收发器、红外收发器甚至用户自定义的收发器等。1.3.2LonWorks网络中的路由器LonWorks路由器连接两个通信通道之间的LonTalk信息，其用于扩展通道容量、连接不同通信介质或者波特率、提高LonWorks网络可靠性和全面提高网络性能。LonWorks路由器包含两个模块以适用于不同的用途。LonWorks路由器主要包括