LonWorks智能网关类型与应用

• 关键词：LonWorks,现场总线,RS485,RS232,433M,ZigBee
• 作者：Highsys
• 摘要：LonWorks现场总线技术在建筑能源管理系统、企业能耗监测系统、楼宇自控、智能建筑、轨道交通、船舶控制系统、工业自动化领域已广泛应用，在这些领域中，大量的第三方RS232、RS485等普通智能仪表及设备采用普通串口通讯如ModBus、MBus等协议，在一些不方便布线的场合，ModBus RTU、MBus协议通过433M无线、ZigBee无线通讯网络组网。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。

一、概述

LonWorks智能网关或称LonWorks协议转换器，是拓展LonWorks网络技术应用领域的一种创新的应用产品。

在轨道交通、智能建筑、能源监管、空调节能控制、煤矿安全等领域应用广泛的控制网络平台建设中，LON控制网络技术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。

全球的智能建筑、智能家居、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。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、MBus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、智能网关在LonWorks网络平台中的应用

图一 LonWorks网关应用网络架构

智能网关是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。智能网关连接普通MODBUS、MBus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。 或将LON节点设备通讯转换为其它协议后接入相应的现场网络。

三、智能网关功能及特点

下面以海思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、MBus接口等，更能提高LonWorks网关的抗干扰能力和可靠性；

图二 RS485转LonWorks网关 图三 MBus转LonWorks网关 图四 433M无线串口转LonWorks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

图八 KNX/EIB转LonWorks网关 图九 CANBus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．采用Neuron3150芯片的智能节点支持64的网络变量，新一代的Neuron芯片FT5000,支持多达254个网络变量，在选用LonWorks网关时应加以注意；

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

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

7．实时时钟，掉电存储，铁电可擦写45亿次；

8．采用多种抗干扰技术（多层电路板、光电隔离、变压器隔离、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。

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网关主要技术指标

u 工作电源：AC85～265V 、DC24V可选

u 功耗≤2W。

五、LonWorks网关应用前景

   随着LonWorks网络技术在智能建筑、工业自动化控制系统、轨道交通控制系统、船舶控制系统等领域广泛应用，采用普通串口通讯模式的第三方仪器仪表、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。