2. ПРОТОКОЛ LONWORKS

LonWorks представляет собой сетевую платформу, специально созданную для удовлетворения потребностей управления и мониторинга. Платформа построена на протоколе, созданным Echelon Corporation и использующим в качестве физической среды для передачи информации витую пару, электропроводку, оптоволокно и радиоизлучение. LonWork используется для автоматизации различных задач внутри зданий, таких как освещение, управление приводами и ОВК. В основном данная сетевая платформа используется для решений всевозможных задач "Интеллектуального здания".

Протокол Lonwork берет свое начало с создания единого чипа, применяющегося в оборудовании автоматизации, выполняющего роль согласования технологий передачи данных по электропроводке и витой паре, технологий сигнализации, обмен данными между маршрутизаторами. В 1999 году протокол связи (в то время известный как LonTalk) был представлен в ANSI и принят в качестве стандарта для сетей управления (ANSI/EIA709.1-B). С тех пор, ANSI/EIA709.1 был принят в качестве основы для IEEE 1473-L (стандарт управления в поездах), AAR - Электро-пневматические тормозные системы для грузовых поездов, IFSF - управление автозаправочными станциями, SEMI - производство технологического оборудования, а в 2005 году, EN 14908 (европейский стандарт автоматизации зданий). Данный протокол также является одним из уровней, а точнее канальным уровнем, используемый протоколом BACnet для автоматизации зданий.

В 2006 году было установлено около 60 миллионов устройств, работающих по технологии LonWorks. Производители в различных отраслях промышленности, включая здания, дома, транспорт и промышленная автоматизация приняли данную платформу в качестве основы для решения своих задач автоматизации. Статистика использования технологии LonWorks включает такие разнообразные функции как встроенное управления внешними устройствами, управление дорожным и уличным освещением, управление системами отопления, вентиляции и кондиционирования, интеллектуальный учет электроэнергии, управление интегрированными системами безопасности, пожарной сигнализации и пожаротушения, и самое главное - решение задач мониторинга.

Техническая реализация. В основном используются два физических уровня передачи сигналов, таких как витая пара и линии электропередач. Скорость передачи сигналов управления при использовании витой пары составляет 78 кбит/с с помощью дифференциального манчестерского кодирования, а по линиям электропередач достигает или 5,4 или 3,6 кбит/с, в зависимости от используемой частоты.

Кроме того, платформа LonWorks аффилированно использует IP туннелирование (стандарт-ANSI/EIA-852) - это позволяет интегрировать и расширять сети подключения удаленных устройств и подключать новые LonWorks-сети для IP-совместимых приложений или удаленного управления сетью.

Как упоминалось ранее, Эшелон разработал 8-разрядный процессор, "Нейрон чип", который первоначально был единственной возможностью реализации и использования LonTalk узлов. Neuron chip используется в подавляющем большинстве LonWorks оборудования. Много позже, протокол был открыт для общих универсальных процессоров: Порт AANSI/EIA709.1 - стандарт основе IP или 32-битных чипов. Тем не менее, произошло это относительно недавно и на сегодняшний день не получило широкого распространения.

Приложения, использующие LonWorks: промышленная автоматизация (автоматизация технологических процессов), системы управления освещением (уличное освещение городов и магистральных дорог), энергетических систем управления (контроль и учет энергоресурсов, управление нагрузками), отопление/вентиляция/кондиционирование (HVAC), системы безопасности (охранная и пожарная сигнализация, системы контроля доступа и видеонаблюдения), интеграция различных систем в единый центр управления, автоматизация зданий, а так же всевозможный мониторинг и контроль (диспетчеризация).

Типичный узел LonWorks.

Основное преимущество LonWorks состоит в том, что это не просто сетевой протокол, а полноценная законченная технология. Технология охватывает все разделы систем управления зданием и позволяет создавать завершенные решения. Эта технология сочетает необходимые технические возможности с простотой и низкой стоимостью. Данный протокол обеспечивает возможность поддержки работы любых автоматических систем. Если устройство является LON-совместимым, это значит, что оно легко может быть объединено в сеть с другими устройствами.

Технология LonWorks широко используется для построения распределенных систем автоматизации зданий, транспортных сетей и систем автоматизации промышленных предприятий. Несомненным преимуществом LonWorks является полная совместимость устройств, наличие всех уровней от физического до программного, свобода в выборе сетевых топологий, оптимизированный алгоритм разрешения коллизий и система аутентификации сообщений. Сегодня LonWorks стал признанным международным стандартом для построения систем автоматизации здания, позволяющим связать в единое целое системы жизнеобеспечения, безопасности, электроснабжения, построенные на оборудовании различных производителей. Более 4 тыс. компаний во всем мире производят управляющее и периферийное оборудование для систем управления зданием, поддерживающее технологию LonWorks (Johnson Controls, SVEA, Gesytec, Loytec, Warema, TAC, ABB, Gira и др.). Сеть LonWorks имеет децентрализованную распределенную архитектуру, где каждый узел выполняет функции управления, включая обработку информации, ввод/вывод данных и взаимодействие с другими узлами, что обеспечивается ПО каждого из узлов. Протокол LonTalk, лежащий в основе технологии LonWorks, дает возможность создания сетей с практически неограниченным количеством узлов и ориентирован на решение задач автоматизации, где необходима высокая надежность и передача данных небольшими пакетами.

Узлами сети LonWorks здания могут быть датчики температуры и освещенности, различные исполнительные механизмы, контроллеры HVAC и другие устройства. Это оборудование может быть связано стандартными сетями TCP/IP так, чтобы любой персональный компьютер на любой платформе мог использоваться для управления такой системой.

Технология LonTalk создавалась как специальная технология полевого уровня, сочетающая в себе простоту, удобство и широкие возможности. Устройства LON должны быть недорогими и полнофункциональными. Эти условия заложены компанией Echelon в систему изначально. Используемый протокол LonTalk обладает высокой устойчивостью к сбоям и возможностью защиты данных от несанкционированного доступа. Технология LonWorks не ограничивается исключительно протоколом обмена, на котором любое устройство может общаться друг с другом. В состав технологии входят системообразующие элементы, которые позволяют интегрировать удаленные сети между собой через IP-соединение, в том числе и Интернет. Технология LonWorks позволяет производителям программного обеспечения разрабатывать свои собственные программы мониторинга и управления сетями. Все это - несомненные преимущества данной технологии.

Технология LonWorks ориентирована на различные категории пользователей, которые предъявляют разнообразные требования к интеллектуальному зданию. Основное преимущество технологии LonWorks заключается в том, что это открытая система. Любой производитель, системный интегратор или пользователь могут получить к ней доступ. Данную технологию поддерживает ассоциация LonMark, а не одна, пусть мощная, корпорация. Именно из-за открытости технология LonWorks и получила столь широкое распространение в мире. В мире систем управления и контроля регулярно появляются заявлении о том, что Вашему вниманию предоставляются открытые системы, что не всегда соответствует действительности. Поэтому важно определить, что же такое истинно открытая система. Истинно открытая система составляется на основе продуктов или устройств и систем от многих производителей оборудования. Это означает, что самые лучшие продукты от различных производителей можно использовать вместе в рамках одного и того же решения. Истинно открытая система обеспечивает большую степень гибкости, а это означает, что добавления, перемещения и изменения, которые происходят на практике по мере расширения бизнеса, могут быть реализованы без необходимости в переработке всей системы. Истинно открытая система обеспечивает масштабируемость, то есть расширение системы без ее замены.

Открытость системы LON уже оценена, и пользу из нее извлекают различные специалисты, которых условно можно разделить на три категории. Первая категория пользователей - это заказчики проектов, конечные пользователи, владельцы зданий и службы эксплуатации. В международном масштабе конечные пользователи признают технологию LonWorks в качестве стандарта открытых систем, применяемого в многочисленных отраслях промышленности. Они получают прежде всего возможность выбора и независимость, которые не могут обеспечить закрытые системы. В закрытой запатентованной системе управления пользователи изначально ограничены ее производителем. Если есть необходимость расширить или же внести в нее изменения, то приходится снова и снова обращаться к одному и тому же производителю, ценовая политика которого на расширение системы может сильно отличаться от цен на первоначальную инсталляцию. Части, устройства, программы и приложения от других производителей не будут работать. Соответственно производитель, выигравший тендер за счет первоначальной цены, может не стесняться в вопросах расширения и обслуживания. Именно по этим причинам домовладельцы приобретают системы, основанные на открытых стандартах.

Вторая категория пользователей - системные интеграторы. В число сетевых интеграторов входят подрядчики и инсталляторы систем управления; подрядчики по системам ОВВК и электрическим системам; инженеры, определяющие спецификации и дающие консультации по вопросам систем управления. Эта категория пользователей выбирает открытые системы из-за отсутствия проблем при соединении разнообразного оборудования в единую сеть. И, наконец, третья категория пользователей - разработчики устройств, представители производства. Эта категория, в нашей стране достаточно малочисленная, с каждым годом становится все больше. Время, требуемое на разработку устройств, минимизируется, так как разработчик начинает свою деятельность, имея полностью функциональный протокол (LonTalk), который уже реализован на одном чипе Neuron. Разработчики и производители постоянно создают и предлагают на рынке новые продукты, а также изобретают новаторские способы использования технологии LonWorks. Круг разработчиков устройств чрезвычайно широк. В состав его членов входят и промышленные гиганты Honeywell, Invensys и Johnson Controls и мелкие независимые разработчики.