Интерфейс LonWorks
В мире существует большое количество различных сетевых технологий для построения систем автоматизации. В отдельную группу выделяют интерфейсы ориентированные на автоматизацию инженерных систем зданий. Одной из популярнейших таких технологий является интерфейс LonWorks.
Интерфейс LonWorks разрабатывалсь американской компанией Echelon для универсального использования в промышленной среде. Ко времени создания данного интерфейса технология автоматизации сочетала наиболее передовые разработки, предназначенные для распределенных систем. Вся проблема была в том, что к тому времени рынок был уже в значительной степени пресыщен различными техническими новшествами, более приспособленными к решению задач автоматизации разнообразных технологических процессов. Наличие удачной концепции создания системы, причем не как системы, имеющей определенный протокол обмена данными, а как единого комплекса аппаратных программ, позволило интерфейсу LonWorks найти и занять своё законное место в сфере автоматизации зданий.
LON – это не только распределенная система управления, а целый комплекс распределенного интеллекта, в котором устройства способны на самостоятельную обработку событий при помощи собственного встроенного программного обеспечения. Сеть LON имеет несколько определенных особенностей:
- Передача сигнала может производиться в совершенно различных средах, включая питающую сеть;
- Отсутствует разделение устройств по ранжиру;
- Все устройства имеют собственное программное обеспечение;
- Выполнение программ происходит по событию.
Мощная инструментальная поддержка программного обеспечения позволила значительно упростить, а заодно и ускорить процесс адаптации системы – именно этот фактор развития интерфейса LonWorks стал решающим. Скорость интеграции комплекса программ в систему управления напрямую зависит от встроенного программного обеспечения. Широкое распространение интерфейса LonWorks не было бы столь масштабным, если бы не стремление к совместимости и унификации решений.
Основным недостатком интерфейса LonWorks является то, что он разрабатывался не только как уникальное техническое решение, но и как коммерческий проект, способный принести хорошую прибыль. Именно поэтому в стоимость каждого чипа включена стоимость лицензии на использование программного обеспечения. И все же, несмотря ни на что, интерфейс LonWorks продолжает завоевывать все больше и больше жизненного пространства и популярности, поскольку выигрыш от его использования значительно выше затрат на программное обеспечение и его установку.
Основой аппаратной частью устройств LonWorks является специально разработанная микросхема Neuron Chip. Им снабжено каждое устройство сети LonWorks без исключения. Данные чипы, а их всего несколько типов, выпускают два производителя - компании Cypress и Toshiba. Структура данной микросхемы состоит из следующих устройств:
- Восьмиразрядные микропроцессоры;
- Блок энергонезависимой памяти;
- Таймеры;
- Блок оперативной памяти;
- Управляющие регистры;
- Коммуникационный сетевой порт;
- Устройства ввода-вывода.
Два из трех микропроцессоров служат для управления передачей данных по сети согласно протоколу LonTalk, а третьему микропроцессору досталось обслуживание прикладной части узла программного обеспечения и осуществление взаимодействия при помощи программируемого порта ввода-вывода с внешними устройствами. Каждая микросхема Neuron имеет неповторяющийся сорока восьми разрядный идентификационный код, который хранится в блоке энергонезависимой памяти, благодаря этому идентификационному коду обеспечивается уникальность адреса передачи каждой отдельно взятой микросхемы. Работа сетевого протокола LonTalk обеспечивается системным программным обеспечением, загружаемым в постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) на производстве. Кстати, системное программное обеспечение содержит внутри себя библиотеку с программными функциями, необходимыми для управления портами ввода-вывода. Функции самого устройства реализуются прикладным программным обеспечением. Каждое устройство должно быть обеспечено специальным файлом, который содержит описание переменных, их имен и разрядности. Интересный факт, что для написания программ под устройства LonWorks используется специальный язык – NeuronC. Однако, системные интеграторы не требуют выполнять столь трудоемкую работу, поскольку в устройства, поставляемые с завода производителя, уже зашиты программные функциональные блоки и требуется лишь несложное конфигурирование. Необходимость использования чипа Neuron в каждом LonWorks устройстве не лучшим образом сказывается на стоимости конечного продукта. Кроме этого, порой бывает достаточно затруднительно определиться с выбором датчика или исполнительного устройства для выполнения конкретной задачи. В подобных случаях применяются контроллеры сетевых узлов LonWorks или контроллеры, имеющие набор модулей ввода-вывода, которые можно запрограммировать.