BACnet和LonWorks現場總線技術
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BACnet是Building Automation and Control Network 的簡稱，是一種為樓宇自控網絡制定的數據通訊協議。1995年6月，美國暖通空調工程師協會(American Society of Heating, Refrigeration, and Air-conditioning Engineers，ASHRAE)經過8年半時間，正式通過全球首個樓宇自控行業通訊標準——BACnet。同年12月成為美國國家標準，并且還得到歐盟委員會的承認，成為歐盟標準草案。
BACnet是一個標準通訊和數據交換協議。各廠家按照這一協議標準開發與樓宇自控網兼容的控制器與接口，最終達到不同廠家生產的控制器都可以相互交換數據，實現互操作性。根據 2005 年的資料，目前世界上已有數百家國際知名的廠家支持 BACnet ，其中包括樓宇自控系統廠家、消防系統廠家、冷凍機廠家、配電照明系統廠家和安保系統廠家等。
BACnet協議采用符合OSI（Open System Interconnection，開放式系統互聯）模型的分層體系結構，由物理層、數據鏈路層、網絡層和應用層組成。BACnet考慮到樓宇自動控制系統的環境和控制要求，在確定通信體系所劃分的層數時，去掉OSI七層模型中的表示層、會話層和傳輸層，構成了一個包含四個層次的分層體系結構，這四個層次與OSI模型中的層次對應關系(如表1所示)。
在數據鏈路層和物理層提供了可供選項的范圍，允許根據需要進行選擇AREnet為令牌總線網，數據傳輸速率2.5-20Mbps,有良好的實時性。MS/TP(Master-Slave/Token Ring Passing)是一種主從/令牌傳遞數據鏈路層技術，允許使用便宜的EIA-485硬件，而PTP(peer-to-peer)通信機制聯絡(如利用電話線撥號連接)通過使用EIA-232信號標準實現，PTP包括數據連接建立、數據交換、數據連接終止三部分。
表1 BAC net協議與OSI模型的相應層
2. LonWorks現場總線技術
LonWorks由美國Echelon公司于20世紀90年代初期開發出來，是一種完全分散控制的局部操作網技術。目前，已為數千家控制工程公司采用，樓宇自控行業中的巨頭們已經加入到這個行列之中，正在生產和開發基于LonWorks通信技術的產品。
LonWorks網絡節點由神經元芯片、收發器、固件和I／O接口電路組成。神經元芯片是這種智能節點的核心，它由媒體訪問控制處理器、網絡處理器和應用處理器組成，這就使得節點既能管理網絡通信，又具有控制功能。
芯片附有固件，該固件實現LonTalk通信協議和所有的任務調度。LonTalk協議遵循世界標準組織（International Organization for Standardization，ISO）提出的開放式互聯參考模型OSI，具有完整的七層協議，管理網絡節點的通信，分配節點地址，運行內含的沖突檢測／回避算法，控制物理的／電氣的連接等。LonTalk協議對應于OSI參考模型各相應層所提供的服務見表2。在鏈路層，采用了可預測的CSMA算法：每個發送出的包都含有接收節點的個數，每個節點必須向發送節點的回發應答幀，這使得50％或更多的待發包成為可以預測的。由于能夠預測網絡通信負荷，就可根據通信流量的多少動態地改變介質存取時延；而且還提供了一種優先權選擇，使得具有高優先權的數據幀可在沒有競爭的條件下進行傳送，這就使整個系統無論在輕載下還是在重載下都處于優化運行狀態，保證了控制網絡的實時性要求。在頂層，采用了“網絡變量”作為用戶的應用程序接口。這是一種面向對象的設計方法，它使應用程序中的網絡通信程序變成了一種簡單的參數設置，極大地方便了每個節點的應用程序與整個系統的信息交換：用戶只需要定義網絡變量并對將要實現通信的節點中的網絡變量進行邏輯連續連接就可以了。
表2 LonTalk 7層協議
LonWorks網絡，可以采用多種通信媒體，如雙絞線、電力線、同軸電纜、光纜、無線電、紅外線，并且提供與上述多種媒體相適應的收發器。這使得同一網絡中的信號可以在不同的媒體之間傳輸，因而可以根據需要組網，不同媒體之間以路由器進行連接。在多種媒體使用的收發器中，特別值得一提的是電力線收發器。利用電力線載波傳輸網絡信息是一個很好的設想，然而只有采用特殊的通信技術才能使其成為現實，因為電力線信道特性變化大、干擾強，無法實現可靠的信息傳輸。為此，Echelon公司采用擴頻傳送技術，成功地實現了數百米到數千米距離內的可靠通信，傳輸速率達10kbps。
如上所述，Neuron芯片除了具有控制功能之外，還帶有媒體訪問控制處理器和網絡處理，并且LonTalk協議固化在芯片的ROM中，這就使得LonWorks的微型節點無需中央主機參與，就可以進行相互通信，從而實現了無中心結構的完全分散式控制模式，將控制功能分散到了現場級儀表。當然，在這種無中心結構達到網絡中，如果用戶需要對系統進行“集中管理”，又可方便地在網絡中設計一個或多個由PC機或其他計算機構成的“網絡管理者”節點，通過它可以執行網絡管理功能，如定義新節點、更換舊節點等，也可以作為操作站運行用戶的應用程序，方便用戶管理與操作。
LonTalk是一個完全符合OSI模型的開放式通信協議，具有良好的互操作性，這使不同制造商生產的基于LonWorks技術的新一代智能通信產品能夠彼此合作，聯網工作。為避免眾多制造商以不同的含義來解釋LonWorks技術，保證他們的產品能夠方便地集成到一起，以便構成一個真正開放的系統，還建立了LonWorks互操作協會，制定了LonWorks標準。這個標準已成為事實上的行業標準，按此標準開發的產品都有一個LonMark商標，這個標志表明該產品經過了LonMark測試并且合格，帶有了產品的互操作性，這樣，LonWorks技術就使互操作性變成了一個即插即用的具體手段，正如購買家用電器時，不必懷疑它的電壓等級是否能夠與住宅內的電壓等級相匹配一樣。這就使來自不同供應商的不同產品能夠集成到一起，形成一個真正開放式的系統，以利于整座建筑物的維護、擴展、更新和原有工程的升級改造。
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