Мрежовата технология LonWorks

Доказана платформа за управление на всички инсталации в една сграда

Съвременната автоматизация - промишлена и сградна - е немислима без използването на мрежови технологии. Широкото им разпространение е обусловено от няколко факта. Сред тях е навлизането на интелигентни полеви устройства като качествено нов етап в развитието на автоматизацията. Днес измерването на технологичен параметър е много повече от предаване на определена стойност. Интелигентният трансмитер предоставя много възможности, но и изисква сериозен информационен обмен. Аналогично е положението и при интелигентните изпълнителни механизми. Програмируемите контролери и АСУТП създадоха база за внедряване на съвременни мрежови технологии. Като цифрови устройства те осигуриха гъвкавост на системите и откриха хоризонти пред много нови решения за автоматизация. Не на последно място, търсенето на оптимални методи за комуникация, окабеляване и надеждност спомогна за развитието на мрежите за автоматизация.

Поради изброените причини, изборът на подходящи мрежови технологии в много случаи е от определящо значение за реалната ефективност, постигана от платформите за автоматизация в съвременната индустрия. Верни на мисията си да ви предоставяме информация по актуални теми, в няколко броя на сп. Инженеринг ревю насочихме вниманието ви върху стандарта за сградна автоматизация EIB, безжичния HART протокол, интерфейса AS и много други. Тема на статията, която публикуваме в настоящия брой, е мрежовата технология LonWorks.

LonWorks е създадена от Echelon Corporation

LonWorks е мрежова платформа, със специална насоченост към приложения за управление с широк обхват на действие, висока надеждност, лесно инсталиране и поддръжка. Създадена от компанията Echelon Corporation през 1988 г., технологията бързо се разраства приложния си обхват и през 1999 г. нейният комуникационен протокол, наречен LonTalk, е предоставен на ANSI (American National Standards Institute). Институтът го възприема и налага като официален стандарт за мрежово управление под номер ANSI/CEA-709.1-B. Впоследствие ANSI/CEA-709.1 е възприет от редица организации или става база на други стандарти. Например, от International Forecourt Standards Forum (IFSF). Европейската организация IFSF, базирана във Великобритания, разработва стандарти за свързване на устройства в бензиностанции (бензиноколонки, нивомери за резервоари и външни терминали за плащане). Стандартът е възприет и от SEMI - международна търговска организация на производителите на оборудване и материали за изработка на полупроводникови устройства, като интегрални схеми, транзистори, диоди и тиристори, както и от IEEE 1473-L за управление оборудването в подвижни ж.п. състави. Асоциацията на американските ж.п. превозвачи AAR също приема стандарта за управление на електропневматични спирачни системи на товарни влакове. От 2005 г. ANSI/CEA-709.1 вече е и

европейски стандарт за сградна автоматизация - EN 14908

Протоколът на LonWorks фигурира и като един от физическите слоеве, респективно слоеве за свързване на данни, на протокола BACnet. Според данните от пазарни анализи в световен мащаб към 2006 г. са били инсталирани около 60 милиона устройства, работещи по технологията LonWorks. Днес производители от различни отрасли са я възприели като база за услугите и продуктите, които предлагат - в строителството, в транспорта, в обществения сектор и в промишлеността.

В сградната автоматизация LonWorks се използва много успешно за управление на системи за вентилация и климатизация, осветление на улици и магистрали, интелигентно измерване на електроенергия, контрол на осветлението и озвучаването на големи сгради (стадиони, концертни зали и др.), системи за пожароизвестяване и защита, контрол на достъпа, домашна автоматизация и т.н.

За локалните оперативни мрежи

LonWorks е вид мрежова технология за разработване на локални мрежи. Именно по тази причина, както всяка локална оперативна мрежа (local operating network - LON), и LonWorks мрежите съдържат интелигентни устройства или възли, които са свързани помежду си чрез една или повече среди за пренос и които комуникират, използвайки общ протокол. Възлите са програмирани да изпращат съобщения един към друг, съобразно промените в различни условия и да извършват определени действия в отговор на съобщенията, които са получили. Възлите на LON могат да бъдат приети като обекти, които реагират на различни входове, задействайки желаните изходи. Свързването на входовете и изходите на мрежовите устройства прави възможно мрежата да изпълнява приложенията, за които е създадена. Макар функцията на отделния възел понякога да е доста опростена, взаимодействието между отделните възли позволява на LON да изпълнява много сложни задачи. Основното предимство на локалните оперативни мрежи е, че малък брой възли от общ тип могат да бъдат конфигурирани така, че да изпълняват широк спектър от различни функции в зависимост от начина на свързването им в мрежата.

LonWorks има четири основни елементи

Като среди за пренос на информация между устройствата на LonWorks мрежите са дефинирани кабели тип усукана двойка (twisted pair), захранващи линии, коаксиален кабел, оптически влакна и радиочестотни канали. Всяка от изброените среди се характеризира с определени специфики.

Съществуват четири главни елемента на една LonWorks мрежа:

Протоколът LonTalk е набор от съобщения, които поддържат надеждна комуникация между възлите и правят ефективна употребата на средата за пренос. Съвместимостта с LonTalk осигурява три основни предимства. Първото е, че се освобождава разработчикът на LonWorks съвместими продукти от детайлно проектиране на технология за надежден пренос на информацията до всяка точка в локалната оперативна мрежа. Следващото предимство е, че се осигурява на внедряващия LonWorks мрежа висока гъвкавост в избирането и конфигурирането на възлите, съобразно специфичното приложение. Третото основно предимство е, гарантираната предсказуемост на мрежовото поведение при всички възможни условия.

Сигурността на информационния обмен

се дължи на обстоятелството, че LonTalk поддържа техниката на "крайни потвърждения с автоматично повторение". Това означава, че устройството, изпратило съобщение, ще очаква потвърждения от всички предвидени получатели в мрежата и автоматично ще изпрати съобщението отново, ако някой от тях не го е направил. Протоколът LonTalk използва патентован алгоритъм за предвиждане на противоречия при информационен обмен, който позволява на канала за пренос да работи на своя максимален капацитет. Поради това, при най-бързия LonTalk трансферът на данни е 1,25 милиона bps и тогава протоколът поддържа над 500 транзакции в секунда. За приложения, в които трябва да се ограничи максималното времезакъснение (например за устройства с високоприоритетни съобщения), LonTalk предлага опцията "предимство". Използвайки тази опция, на най-високоприоритетното устройство от мрежата е гарантиран достъпът до средата за пренос, веднага след завършване предаването на текущото съобщение.

Предвид основната приложна област на стандарта, много от възлите на LON са сравнително елементарни устройства (ключове за осветлението, температурни сензори и др.). Още при разработването на LonTalk е предвидено използването на малки, несложни мрежови компоненти с ниска