LonWorks现场总线.ppt

LonWorks现场总线一．传统控制网络和神经元控制网络比较网络信息流示意图23LonWorks的特征和优点技术组成：
LonWorks节点和路由器
LonTalk协议
LonWorks收发器
LonWorks网络和节点开发工具LonWorks节点神经元节点结构框图NeuronChipMC3150神经元芯片1、内部结构
集成芯片中有3个8位CPU。
一个用于完成开放互连模型中第1～2层的功能,称为媒体访问控制处理器（MAC处理器）,实现介质访问的控制与处理。
第二个用于完成第3～6层的功能,称为网络处理器,进行网络变量处理的寻址、处理、诊断、路径选择、软件计时、网络管理,并负责网络通信控制、收发数据包等。第三个是应用处理器,执行操作系统服务与用户代码，完成用户用NeuronC语言编写的应用程序，完成用户的要求。
芯片中还具有存储信息缓冲区,以实现CPU之间的信息传递,并作为网络缓冲区和应用缓冲区。
网络处理器处于中间位置，通过使用网络缓冲区和MAC处理器通信，使用应用缓冲区和应用处理器通信。
MC143150存储器I/O功能其内部还有一个最高1.25Mbps、独立于介质的收发器。由此可见,一个小小的神经元芯片不仅具有强大的通信功能,更集采集、控制于一体。在理想情况下,一个神经元芯片加上几个分离元件便可成为DCS系统中一个独立的控制单元。
神经元和其他设备的互连是通过它的11个I/O口来实现的，这些引脚可以根据不同外围设备I/O的要求，灵活配置输入输出方式。芯片引脚图定时/计数器通信1、双绞线收发器
直接驱动：使用神经元芯片的通信端口作为收发器保护：电阻（限制电流）、瞬态电压抑制器（静电敏感度）
支持通信速率1.25Mbit/s64节点/通道30m
EIA－485：电气接口。比直接驱动好
通信速率39kbit/s32节点/通道660m
所有节点使用共同的电压（共地）
变压器耦合：高性能、高共模隔离、噪声隔离
FTT-10自由拓扑收发器：支持没有极性、自由拓扑的互连方式。方便现场网络布线。
注意：总线拓扑节点和总线的距离不能超过1m。
2、电源线收发器
电源线：通信线和电源线共用一对双绞线。
意义：（1）经济适用（所有节点均由一个DC48V中央电源供电）
（2）共用可节约一对双绞线。
直流供电，可以和变压器耦合的双绞线直接互连。
3、电力线收发器
将通信数据调制成载波信号或扩频信号，然后通过耦合器耦合到220V或其他交直流电力线上，甚至是没有电力的双绞线。
优势：利用已有的电力线进行数据通信，减少了繁琐布线。4、其他介质收发器
（1）无线收发器
（2）光纤收发器
5、路由器
连接两个通信通道之间的LonTalk信息。
通道：因物理原因将网络分割成能独立发送报文无需转发的一段介质。
用途：
－扩展通道的容量
－连接不同的通信介质或波特率
－提高LON总线可靠性
－全面提高网络性能RTR-10模块：适于嵌入原始设备制造商产品。一个RTR-10路由器加上两个收发器模块即可组成一个常规路由器。
路由算法：4种
－配置型路由器智能路由器，根据目标
－学习型路由器地址有选择的转发报文
－桥接器：转发所有符合它的域的报文
－中继器：发送所有报文

通信协议LonTalkLonTalk是LonWorks的通信协议,固化在神经元芯片内。LonTalk局部操作网协议是为LonWorks中通信所设的框架,支持ISO组织制定的OSI参考模型的7层协议,并可使简短的控制信息在各种介质中非常可靠地传输。
LonTalk协议是直接面向对象的网络协议,具体实现即采用网络变量的形式。通过网络变量的互相连接即可实现节点之间的通信。又由于硬件芯片的支持,使它实现了实时性和接口的直观、简洁等现场总线的应用要求。1、物理层
支持多种通信协议，为适应不同的通信介质而支持不同的数据解码和编码。
支持在通信介质上的硬件碰撞检测，可以自动将正在发送碰撞的报文取消，重新再发。
2、网络层
网络地址可以有以下三层结构：
第一层结构是域。域的结构可以保证在不同的域中通信彼此独立。例如,不同的应用节点共存在同一通信介质中(如无线电),不同的域的区分可以保证它们的应用完全独立,不会彼此干扰。第二层结构是子网。每个域最多有255个子网，一个子网可以是一个或多个通道的逻辑分组，有一种子网层的智能路由器产品可以实现子网间的数据交换。
第三层结构是节点。每个子网最多有127个节点,所以一个域最多有255×127=32385个节点。任一节点可以分属一个或两个域，容许一个节点作为两个域之间的网关，也容许一个节点将采集到的数据分别发向两个不同的域。

节点也可以被分组，一个分组在一个域中跨越几个子网或通道。在一个域中最多有256个分组，每个分组对需应答服务最多有64个节点，而无应答服务的节点个数不限。一