Lon Works技術縱橫談

圖2 神經元芯片處理器功能

神經元芯片的3個處理器都擁有自己的寄存器集。同時共享數據和地址ALUs以及存儲訪問電路。每個CPU的最小周期為3個系統時鐘周期，每個系統時鐘周期為2個輸入時鐘周期，3個處理器的最小周期之間間隔一系統時鐘周期，因而每個處理器在每個儀器周期（22個輸入時鐘周期）內可訪問存儲器和ALUs一次。這樣就減少了硬件而并不影響功能。

當芯片工作在最大時鐘頻率（10MHz）時，外存的響應時間應不大于90ns，隨著輸入時鐘頻率的降低，對外存響應時間的要求也隨之降低。可選擇的時鐘頻率有10MHz、5MHz、2.5MHz、1.25MHz、625kHz。必須讓使能時鐘（enable clock）周期與系統時鐘周期一致，為輸入時鐘周期的1／2。當數據在神經元芯片和外存之間傳輸時， 為低，所有存儲器包括內部和外部的，都可被任一個處理器在儀器周期的相應階段訪問，存儲總線一次只能被一個處理器使用。

在神經元芯片中有2個16位的定時器／計數器單元，其中第一個字時器／計數器單元輸入可在IO4～IO7中選擇，而輸出在IO0。第二個定時器／計數器單元輸入在IO4，輸出在IO1。若定時器／計數器只用作輸入信號，則IO0和IO1可作它用。定時器／計數器的時鐘和使能輸入可從外部引腳輸入，也可將系統時鐘分頻后輸入，兩個定時器／計數器的時鐘頻率相互獨立。外部時鐘的作用可選擇在脈沖的上升沿和下降沿。在控制單元中需要采集和控制功能,為此,神經元芯片特設置11個I/O口。這些I/O口可根據需求不同來靈活配置與外圍設備的接口,如RS232、并口、定時/計數、間隔處理、位I / O等。 神經元芯片通過5只引腳（CP0～CP4）與各種通信介質接口即網絡收發器連接。通信接口可以在3種模式下工作，即單端模式、差分模式和特殊模式。

神經元芯片還有一個時間計數器,從而能完成Watchdog、多任務調度和定時功能。神經元芯片支持節電方式,在節電方式下系統時鐘和計數器關閉,但狀態信息(包括RAM中的信息) 不會改變。一旦I/O狀態變化或網線上信息有變,系統便會激活。其內部還有一個最高1.25 M bps、獨立于介質的收發器。由此可見,一個小小的神經元芯片不僅具有強大的通信功能, 更集采集、控制于一體。在理想情況下,一個神經元芯片加上幾個分離元件便可成為DCS系統中一個獨立的控制單元。

5、應用舉例

電信部門的通信基站往往擔負著很重要的通信任務，為保障各種通信設備的正常不間斷運行，對供電系統和環境的要求就非常高，隨著郵電通信部門朝機房無人值守化方向的發展，對動力與環境實現自動化監控成為必然的趨勢。相對一般的樓宇建筑，電信部門的通信基站有設備種類多，設備更專業化、更復雜的特點，這給監控系統的實施帶來了更大的難度。如何根據通信基站的特點，選擇合理的系統方式和監控技術，是該行業用戶和系統開發者都非常關注的問題。

鑒于通信基站的動力環境監控是一種特殊的樓宇監控，加之Lon Works技術本身所具有的諸多特點和優勢，選定了Lon Works作為動力環境監控系統的現場網絡技術。下面讓我們通過一個系統實例來看看如何利用這一新技術來構筑通信基站的動力環境監控系統。

上海市長途電信局的七寶衛星地面通信站動力、環境監控系統項目是以Lon Works技術為基礎。該項目要求對通信站內的高壓二次回路、電容補償柜、低壓配電柜、UPS、電池組、專用空調、柴油發電機等對象進行實時信號采集和部分操作控制，一旦發現數據或狀態異常，迅即發出報警(屏幕提示與聲音告警)，并對各種事件和操作信息進行存儲，隨時查詢，按用戶要求生成各種報表。

監控系統由三部分組成：信號轉換子系統、Lon Works采集控制網絡、上位監控PC子系統。

各部分相互關系如下：

系統中Lon Works現場網絡由三類節點組成：

1) 模擬量采集節點

主要由NEURON芯片、TP/FT-10自由拓撲收發器、程序存儲器、串行A/D芯片等組成。可完成24路模擬量信號的數-模轉換，采樣分辨率為10位。

2) 開關量采集節點

主要由NEURON芯片、TP/FT-10自由拓撲收發器、程序存儲器、移位寄存器等組成。可接24路開關量輸入，信號全部采用光電隔離。

3) 通信協議轉換節點

在ECHELON公司的可編程的串行網關PSG/2的基礎上進行二次開發，分別將Sampsion柴油發電機、Liebert專用空調、蓄電池監測儀的串行通信協議轉換到Lon Talk網絡協議，利用此種形式可將各種不同的智能設備都聯結到Lon Works網絡，達到系統集成的目的。

系統內所有節點之間均用一對雙絞線進行連接，采用自由拓撲結構，節點間的最大距離可達500米，完全可以適應一般通信基站內的情況，如需要更遠距離的連接，則可采用總線拓撲結構(可達2700米)，或采用加入重發器的方法。

在上位PC機部分，采用可編程的串行網關PSG/2作為Lon Works網絡接口，將Lon Talk協議轉換為串行通信，與上位監控機相聯。這樣通過監控機將Lon Works網絡集成到計算機局域網(LAN)，在LAN上則采用TCP/IP網絡協議進行更高一級的系統集成。

6、發展前景

隨著現場設備功能逐漸增強，現場設備之間，以及現場設備與MES、ERP層之間需要進行交換的數據量成倍增加。加之現在有了現場設備要內置Web 服務器并以網頁形式與外界溝通信息的需求，互聯網技術成為現場總線技術發展的新亮點

通信非確定性是互聯網技術進入控制領域的最大障礙。　正是快速以太網與交換式以太網技術的發展，給解決以太網通信的非確定性帶來了希望，使這一應用成為可能。

Lon works/Ethernet網絡系統中的關鍵設備是i.LON 1000。 它取代了傳統的網關設備而成為連接Lon works和以太網的橋梁。i.LON 1000具有自己的IP地址，其一端掛接在以太網上，另一端掛接在Lon works控制網段上。它還可以作為網絡服務器向Internet發布設備的實時信息，任何一個標準的網絡瀏覽器都可以通過IP對其進行訪問。

Lon works系統中一個節點的應用程序可以根據它從其他設備中獲得的有關系統信息作出自己的控制決策，以構成基于信息的控制系統。

互聯網技術已深深影響了控制網絡通信技術的發展，我國在開發自己的現場總線技術與產品時應充分注意到這一技術的發展趨勢。但人們也應該清醒地看到，控制網絡通信有其本身的特點，并非是照搬互聯網技術就可以完全替代的，需要發展適合自控應用需求的工業數據通信與網絡技術。

參考文獻

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