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海思LonWorks网关功能及应用前景
 

(海思技术部LonWorks产品痴迷者提供)

核心提示:LonWorks网络技术在楼宇自控、智能建筑、智能家居、列车及轨道交通、船舶控制、工业自动化等众多领域得到了愈来愈广泛的应用。在这些领域中,大量的第三方RS232、RS485等普通ModBus RTU或其它自定义串口通讯协议智能仪表及设备需要集成进LonWorks网络,以及在一些不方便布线的场合,串口设备如何通过433M无线、ZigBee无线通讯网络与LON控制网络连接。在另一些场合,不同各类的现场总线如KNX/EIB、CANBus、BACnet、LonWorks等,如何实现互联互通极为重要。LonWorks网关即是实现不同各类的通讯协议与LonTalk协议相互转换的关键设备。

关键词:LonWorks,现场总线,网关,RS485,RS232,433M,ZigBee,ModBus,MBus,KNX/EIB,Ethernet,CANBus,BACnet,LonTalk,串口通讯,协议转换,能源管理系统,能耗监测,楼宇自控,数据采集,自动化,智能建筑,工业,列车控制,轨道交通,船舶控制,智能家居。

一、概述

LonWorks网关,亦称LonWorks智能网关或LonWorks协议转换器,是LonWorks网络技术的一种创新的应用产品。网关(Gateway)又称网间连接器、协议转换器。网关在传输层上以实现网络互连,是最复杂的网络互连设备,仅用于两个高层协议不同的网络互连。网关的结构也和路由器类似,不同的是互连层。网关是一种充当转换重任的计算机网络系统设备。在使用不同的通信协议、数据格式或语言,甚至体系结构完全不同的两种系统之间,网关是一个翻译器。与网桥只是简单地传达信息不同,网关对收到的信息要重新打包,以适应目的系统的需求。

 在轨道交通、建筑能源监管、智能楼宇、暖通空调、煤矿安全、能源和环境管理、列车控制系统等领域应用广泛的控制网络平台LonWorks已成为中国国家标准指导性技术文件。 

LonWorks在成为GB/Z 20177-2006以前已是全球日常设备网络化的公认标准,被许多世界标准组织采纳作为各自行业的标准,其中包括:AAR(美国铁路协会),ANSI(美国国家标准协会),ASHRAE(美国暖通空调工程师协会),IEEE(电子电气工程师协会),IFSF(美国加油站标准论坛),SEMI(半导体设备与材料协会),国际加油站标准论坛(IFSF),欧洲家庭用品制造商委员会(CECED)及EN14908。 

全球的楼宇、家庭、工业和运输自动化业目前大量采用了基于LonWorks平台。LonWorks平台还是世界上最大的2700多万住宅智能电表网络的核心技术,还被在瑞典、荷兰和澳大利亚另外的多达110万住宅和小型商业电表的智能表计应用上所采用。这次,中国标准化管理局(SAC)正式将美国控制网络标准ASNI/CEA709及ANSI/CEA 852采纳为GB/Z 20177-2006。 

在实际工程应用中,大量的第三方仪表及设备并非采用LonTalk协议,而是采用了更为普通的如RS232、RS485等串口通讯模式的仪表及设备,在一些不方便布线或通讯距离超出LonWorks双绞线传输距离等施工现场,采用ZigBee、433M等无线通讯技术建立通讯链路,如何实现对这类设备的数据采集与智能化控制对LonWorks网络系统平台至关重要。在另一些场合下,基于LonWorks网络技术设计的RTU设备如何实现与以太网、RS485总线、KNX/EIB总线、BACNet总线等各类现场总线的集成,从而催生了各类现场总线通讯协议与LonTalk协议相互转换的协议转换器的诞生,这就是LonWorks网关。 

二、LonWorks网关在LonWorks网络平台中的应用

 

LonWorks网关|ModBus转LonTalk|MBus转LonWorks网关典型应用系统图

图一  LonWorks网关应用网络架构

 

LonWorks网关是LonWorks网络的一个智能节点。 智能节点的组网方式一般有两种:一种是分层结构方式(两级或三级网络),即智能节点经由网络控制单元,或区域控制计算机组成控制网络,然后与PC局域网(信息管理网或企业网络)相连。另一种是单层结构方式(一级网),即智能节点直接组成对等层点到点通信的分布式控制网络。网络中的所有节点(包括实施监控的PC)在网络中都处于同等的地位。LonWorks网关连接普通MODBUS及其它通讯协议模式仪表及设备并进行通讯协议转换,接入LonWorks网络。 

三、LonWorks网关功能及特点

下面以海思公司iGate系列LonWorks智能网关产品介绍其功能特点及技术参数应用。

1.基于国际先进的LonWorks控制网络技术,组网灵活、扩展方便、互操作性好;

2.1路或多路串口通讯接口,采用光电隔离的RS232接口、RS485接口等,更能提高LonWorks网关的抗干扰能力和可靠性;


                  lonworks智能网络服务器       

      图二  RS485转LonWorks网关          图三   LonWorks智能网络服务器  图四   433M无线串口转LonWorks网关

           Lonworks转以太网网关           

  图五 RS232转LonWorks网关        图六 Ethernet转LonWorks网关       图七 ZigBee无线串口转LonWorks网关

 CAN转Lonworks网关

   图八 CAN转LonWorks网关

 

3.LonWorks无线网关应能提供支持433M和ZigBee等多种无线通讯模式; 

4.Neuron3150芯片的智能节点支持64的网络变量,新一代的Neuron FT5000芯片,支持多达254个标准网络变量,在选用LonWorks网关时就加以注意; 

5.通过LonWorks访问MODBUS、KNX/EIB、CANBus、BACnet、Ethernet等设备 ; 

6.通过MODBUS、KNX/EIB、CANBus、BACnet、、Ethernet等设备访问LonWorks设备 ; 

7.iGate211型多协议LonWorks智能网络服务器是海思最新的一款智能网关产品,可同时实现LonTalk、TCP/IP、ModBus RTU、CAN等协议相互转换,2路RS232/485串口,主站、从站可自由定义,并具有WEB访问控制功能,可独立构建智能监控系统;支持APP应用开发; 

8.采用多种抗干扰技术(多层电路板、电源及通信双隔离、冗余设计等),在强电磁干扰环境中可稳定、可靠地工作; 

9. 电源和状态指示灯; 

10.既有墙面安装方式,也有标准导轨卡,方便现场安装。 

11.在一些应用场合,LonWorks网关还可具有继电器输出及环境温度检测功能等。 

四、LonWorks网关应用前景 

  随着LonWorks网络技术在智能建筑楼宇自控系统、建筑能源管理系统、智能家居系统、工业自动化控制系统等领域的广泛应用,不同现场总线通讯协议的仪器仪表、设备的信息采集与智能控制,是LonWorks网络平台的重要功能之一,高质量的、先进技术设计的iGate系列LonWorks智能网关应用前景必将十分广阔。




 


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