LonWorks监控网络设计及网络性能分析

论文摘要

现场总线技术是当今控制领域发展的热点之一,美国Echelon公司推出的LonWorks现场总线以其出色的开放性、互操作性,逐渐成为目前最具有竞争力的现场总线之一。实现LonWorks技术的关键在于开发LonWorks的网络控制节点。本文在分析、研究了以神经元芯片、LonTalk协议、Neuron C为核心的LonWorks总线技术基础上,开发出了一个通用的多输入输出（MIO）智能控制节点,并将其应用于实际控制系统中。本文开发的LonWorks MIO节点属于基于主机的节点类型,由包含神经元芯片的TP/FT-10F闪控模块和AT89C2051单片机构成。其特点是输入输出端口数目可以依据客户的需求灵活配置,非常适合于楼宇控制或者工业过程控制等应用场合。TP/FT-10F闪控模块作为一个总线协议处理器解决单片机与LonWorks网络间的连接和通信问题,2051单片机作为主处理器负责对现场设备的数据采集和处理。两者之间的通信采用神经元芯片的串行Neurowire对象的模式来实现。节点的软件编写完全依照LonMark标准,可完全与其他厂家的LonWorks产品实现互操作。接着,将已开发出的LonWorks网络节点应用于智能无线调光控制系统中,根据该系统的结构以及控制要求,除了应用本文开发的智能节点外,还利用了基于LonWorks技术的调光触摸屏节点,以及i.Lon100网络服务器。在上位机开发了基于WEB的控制界面,一方面实现了PDA或者手机等智能终端通过IE浏览器无线无级调光;另一方面,可以通过PC机进行远程网络控制,构成了完整的网络控制解决方案。最后,分析了常用配置属性的选择和使用对网络性能的影响,同时呼吁LonWorks的OEM开发商在开发自己产品的同时,通过添加丰富的配置属性来完善产品的软件性能,文章的结尾提出了从LonTalk协议角度入手研究网络性能的方法,也是需要继续完成的研究任务。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.2 LONWORKS 技术的发展历程、应用现状
• 1.3 选题意义
• 1.4 课题的主要内容与结构安排
• 第2章 LONWORKS 核心技术及新发展
• 2.1 LONWORKS 技术分析
• 2.2 LONTALK 协议
• 2.2.1 LonTalk 协议简介
• 2.2.2 介质访问（Access）
• 2.2.3 网络变量
• 2.2.4 寻址方式
• 2.2.5 LonWorks 协议标准化
• 2.3 神经元（NEURON） 芯片
• 2.3.1 神经元芯片结构
• 2.3.2 3150 神经元芯片的I/O 和通信功能
• 2.4 LONWORKS 技术新发展
• 2.4.1 在IP 上传输LonWorks 数据架构工业以太网
• 2.4.2 电力线通信技术的魅力
• 2.5 本章小结
• 第3章 基于NEURON 芯片的多I/O 节点开发
• 3.1 设备开发概述
• 3.2 VCN-MIO 智能节点
• 3.2.1 TP/FT-10F 主控核心模块硬件设计
• 3.2.2 VCN-MIO 底板和扩展模块
• 3.2.3 节点故障诊断和抗干扰措施
• 3.3 本章小结
• 第4章 LONWORKS 设备软件
• 4.1 LONWORKS 设备软件的概念
• 4.2 主程序设计
• 4.2.1 Neuron C 程序开发概述
• 4.2.2 神经元芯片同步串行 I/O 对象
• 4.2.3 节点程序设计
• 4.3 本章小结
• 第5章 LONWORKS 智能网络架构
• 5.1 控制网络的特征
• 5.1.1 控制网络的功能特征
• 5.1.2 LonWorks 控制网络
• 5.2 LONWORKS 控制网络设计和安装
• 5.3 控制网络开发工具 LONMAKER
• 5.3.1 LonMaker 功能
• 5.3.2 LonMaker 与LNS
• 5.3.3 LonMaker 中使用的术语
• 5.4 LONWORKS 智能网络架构实例
• 5.4.1 智能无线调光实验平台概述
• 5.4.2 智能无线调光实验平台控制方案
• 5.5 本章小结
• 第6章 LONWORKS 网络性能分析
• 6.1 影响网络性能的因素分析
• 6.1.1 标准配置属性
• 6.1.2 其他优化网络的措施
• 6.2 进一步的研究工作—利用LONTALK 研究系统间通讯性能
• 6.3 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的学术论文
• 致谢