摘要：智能建筑是建筑技術與計算機技術相結合的產(chǎn)物，是未來建筑發(fā)展的方向。現(xiàn)場總線是一種全數(shù)字化、全分散、全開放、可互操作和開放式互連的新一代控制系統(tǒng)，具有可靠性高、可維護性好、成本低、實時性強，實現(xiàn)了控制管理一體化的結構體系等優(yōu)點。著重討論了LonWorks現(xiàn)場總線技術的特點并將其應用在智能建筑中，同時給出了基于LonWorks技術的樓宇自控系統(tǒng)設計的實例，提出LonWorks技術能有效地解決集散控制系統(tǒng)的通信難題。
關鍵詞：LonWorks總線；BA系統(tǒng)；智能建筑；智能節(jié)點

智能建筑(Intelligent Buildings)是建筑技術與計算機技術相結合的產(chǎn)物，是未來建筑發(fā)展的方向。智能建筑主要由樓宇自動化系統(tǒng)(Building AutomationSystem，BAS)通信自動化系統(tǒng)和辦公自動化系統(tǒng)組成。樓宇自動化系統(tǒng)是利用計算機及網(wǎng)絡技術、自動控制技術和通信技術構建的綜合管理和控制系統(tǒng)。

1 智能大廈自動化領域的幾種現(xiàn)場總線
上個世紀80年代，隨著計算機可靠性提高，價格大幅下降，出現(xiàn)了由多個計算機構成的集中、分散相結合的分布式控制系統(tǒng)(Distributed Control System，DCS)。DCS是利用計算機技術對生產(chǎn)過程進行集中監(jiān)視、操作、管理和分散控制的一種綜合控制系統(tǒng)。它的測量變送儀表一般是模擬儀表，因此屬于一種模擬數(shù)字混合控制系統(tǒng)。
90年代，隨著控制技術、計算機技術、通信技術的發(fā)展，出現(xiàn)了基于現(xiàn)場總線的控制系統(tǒng)(Field ControlSystem，F(xiàn)CS)。FCS是一種全數(shù)字化、全分散、全開放、可互操作和開放式互連的新一代控制系統(tǒng)，具有可靠性高、可維護性好、成本低、實時性強、實現(xiàn)了控制管理一體化的結構體系等優(yōu)點?，F(xiàn)場總線開創(chuàng)了工業(yè)自動控制的新紀元，被譽為自動化領域的計算機局域網(wǎng)。鑒于FCS的許多優(yōu)點，其已被廣泛應用到BAS控制領域，其中比較有代表性的現(xiàn)場總線有LonWorks，BACnet，CAN，EIB等。
(1)LonWorks
LonWorks技術是美國Echelon公司1991年推出的局域操作網(wǎng)，具有完整的開發(fā)系統(tǒng)平臺，包含所有設計、配置和支持控制網(wǎng)的元素，是目前最為先進的控制網(wǎng)絡技術。
(2)BACnet
BACnet是世界上第一個面向樓宇自動控制網(wǎng)絡的數(shù)據(jù)通信協(xié)議，代表了智能建筑發(fā)展的主流趨勢。它詳細闡述了系統(tǒng)組成單元相互分享數(shù)據(jù)實現(xiàn)的途徑、使用的通信介質(zhì)、可以使用的功能以及信息如何翻譯的全部規(guī)則。它的最大優(yōu)點是可以與Ethernet、LonWorks等網(wǎng)絡進行無縫集成，以解決不同廠家的樓宇自控系統(tǒng)相互間的通訊問題，故其不太適用于智能傳感器、執(zhí)行器等末端設備。
(3)CAN
CAN總線最初是德國Bosch公司為設計汽車監(jiān)控控制系統(tǒng)而提出的，現(xiàn)在它已經(jīng)成為一種國際標準，在電力、石化、空調(diào)、建筑等行業(yè)均有應用。CAN的主要優(yōu)點在于：采用8．B的短幀傳送；具有多種錯誤校驗方式；采用無損壞的仲裁技術；CAN芯片不但價格低而且供應商多。CAN的主要缺點在于其支持的節(jié)點數(shù)較少。
(4)EIB
歐洲安裝總線(European Installation Bus，EIB)1990年被提出，經(jīng)過十多年的發(fā)展，已成為歐洲最有影響的建筑智能化現(xiàn)場總線標準。1999年EIB被引進中國的智能化建筑領域，并在上海同濟大學建立了EIB認證技術培訓中心。

2 LonWorks技術的特點
LonWorks技術是1991年由美國埃施朗(Eche―lon)公司推出的，LonWorks技術所使用的標準通信協(xié)議是LonTalk協(xié)議，該協(xié)議遵循國際標準化組織(ISO)1984年公布的開放系統(tǒng)互聯(lián)(OSI)參考模型的定義，它提供了(OSI)參考模型定義的全部7層協(xié)議，通過變量直接面向?qū)ο笸ㄐ牛W(wǎng)絡協(xié)議開放，可以實現(xiàn)互操作。每一個域最多有255個子網(wǎng)，每個子網(wǎng)最多可以有127個節(jié)點。所以，一個域最多可以有255×127=32 385個子網(wǎng)。LonWorks技術是專門為實時控制而設計的，在Lon網(wǎng)絡中大批設備(傳感器、執(zhí)行器等)和Lon的控制節(jié)點相互配合，使用LonTalks協(xié)議，經(jīng)過多種傳輸媒體進行節(jié)點之間的通信，靈活組成各種各樣的分布式智能控制系統(tǒng)。LonWorks技術能在控制層提供互操作的Lon現(xiàn)場總線技術，其安裝的節(jié)點數(shù)遠遠超過了任何其他現(xiàn)場總線產(chǎn)品，幾乎囊括了測控應用的所有范疇。更準確地說，LonWorks技術有效地解決了集散控制系統(tǒng)的通信難題。LonWorks控制網(wǎng)絡技術擁有諸多優(yōu)點，集中體現(xiàn)在：
(1)Neuron芯片是LonWorks技術的核心元件，它內(nèi)部帶有3個8位微處理器：1個用于鏈路層的控制；1個用于網(wǎng)絡層的控制；1個用于執(zhí)行用戶的應用程序。該芯片還包括11個I／O口和完整的LonTalk通信協(xié)議。包括神經(jīng)元芯片的Lon節(jié)點具有通信和控制功能，部分節(jié)點故障不會造成系統(tǒng)癱瘓，對系統(tǒng)的調(diào)試、維護和穩(wěn)定性都有著重要的意義。
(2)LonWorks技術支持多種通信介質(zhì)(雙絞線、電力線、電源線、光纖、無線和紅外)和它們的互聯(lián)。
(3)由于LonWorks技術直接面向?qū)ο笸ㄐ?。開發(fā)人員只需將主要精力花在Lon節(jié)點應用設計方面，而不需要專門去實現(xiàn)和測試傳輸線路和通信系統(tǒng)。
(4)LonWorks的微處理器接口程序，即MIP軟件。用MIP軟件可以開發(fā)出各種低成本的網(wǎng)關，從而使各種網(wǎng)絡的互聯(lián)成為輕而易舉的事情。
(5)提供LonBuilder，NodeBuilder，Neuron C及LonManager等強有力的開發(fā)工具平臺，給系統(tǒng)設計、維護和升級改造帶來極大的方便。