Dziś jest poniedziałek, 21 październik 2019 r.
Energoelektronika.pl na stronach Facebook REKLAMA MAPA SERWISU KONTAKT
Strona główna Załóż konto Artykuły branżowe Katalog firm Seminaria FAQ Kalendarium Słownik Oferta
Wyszukaj
1USD 3.8503 -0.35% 1EUR 4.2844 -0.01% 1GBP 4.9671 +0.43%
Zaloguj się
Login (adres e-mail):
Haslo:
  Rejestracja
  Zapomniałem hasła
Reklama

Reklama

Aktualności
Przed nami 32. edycja targów ENERGETAB 2019
więcej
Cykl szkoleń z zakresu programowania sterowników SIMATIC S7-300, S7-1200
więcej
32 edycja targów Energetab 2019 juz za cztery tygodnie
więcej
Nowy cykl szkoleń praktycznych związanych z programowaniem sterowników marki Siemens
więcej

Zobacz archiwum

Kalendarium
23 październik 2019
LUMENexpo Targi Techniki Świetlnej  
więcej
29 październik 2019
73. edycja Seminarium dla Służb Utrzymania Ruchu  
więcej
Newsletter
Jeżeli chcesz otrzymywać aktualne informacje o wydarzeniach w branży.
Podaj e-mail do subskrypcji:


Artykuły branżowe
4 czerwiec 2007.

Nowe możliwości zastosowań sieci LonWorks

W instalacjach automatyki coraz częściej stosuje się inteligentne czujniki i sterowane mikroprocesorowo urządzenia
wykonawcze. Automatyzacja obejmuje teraz całe fabryki, a nowe technologie dają zupełnie nowe możliwości zmniejszenia
kosztów i zwiększenia wydajności produkcji. W dużych przedsiębiorstwach o wielu poziomach zarządzania i oddziałach
obok systemów automatyzacji produkcji MES, coraz większą rolę zaczynają odgrywać systemy zarządzania
zasobami ERP. Pracownicy nadzoru dzięki temu mogą monitorować wydajność, a nawet sterować kosztami produkcji
korzystając z informacji otrzymywanych na bieżąco z różnych poziomów przedsiębiorstwa. W takich instalacjach kluczową
rolę odgrywają sieci przemysłowe, łączące wszystkie elementy systemu, od komputerów w pomieszczeniach
biurowych aż do czujników i zaworów położonych w odległych pomieszczeniach lub w otwartym terenie. Jednym
z ciekawszych przemysłowych systemów magistralowych jest sieć LonWorks.


Cechą szczególną tej sieci jest obecność układu sca lonego Neuron w każdym urządzeniu. Układ ten
zawiera: trzy procesory, pamięć RAM, pamięć EEPROM oraz pamięć ROM (Neuron 3120) lub interfejs do pa-
mięci ROM (Neuron 3150) oraz ma ?zaszyty? protokół transmisji LonTalk. Dzięki takiemu rozwiązaniu urządzenia
pochodzące od dowolnego producenta, zawierające układ Neuron, zawsze mogą komunikować się. Firma
Echelon, twórca systemu, powierzyła produkcję Neuronów elektronicznym potentatom, Motoroli i Toshibie.
Udostępnia też bez ograniczeń protokół LonTalk umożliwiając produkowanie dowolnych urządzeń dla sieci Lon-
Works. Do komunikacji w systemie LonWorks mogą być stosowane tak różne media jak: nieekranowana skrętka,
podczerwień, fale radiowe w różnych pasmach częstotliwości, światłowody i sieci energetyczne.

 

Topologie sieci LonWorks

Podstawową topologią sieci LonWorks jest szyna. Mogą być także stosowane inne topologie. Firma Echelon
oferuje w tym celu specjalny typ nadajnika-odbiornika (transceiver) nazwany FTT (Free Topology Transceiver).
Urządzenia z elementem tego typu można łączyć w dowolny sposób. Najczęściej do szyny głównej przyłącza
się lokalne małe gwiazdy, a czasem nawet tworzy lokalne zamknięte pętle, zapewniające transmisję z każdego
węzła nawet przy przerwaniu kabla w jednym miejscu pętli. Jedną z najważniejszych zalet systemu LonWorks
jest prosta i tania możliwość zastosowania w jednej instalacji kilku systemów transmisji, dobieranych do lokalnych
warunków. Wymaga to jedynie zastosowania ruterów, czyli inteligentnych (wykorzystujących Neuron)
urządzeń z dwoma różnymi kompletami nadajników i odbiorników, odpowiednimi dla stosowanych kanałów
transmisji. Firma Echelon oferuje różne elementy sieci (rys. 1), w tym transceivery przeznaczone do wbudowania
w urządzenia klienta dla różnych kanałów transmisji (tabl. 1) oraz gotowe moduły przeznaczone do zmiany
systemu transmisji (tabl. 2). Dzięki możliwościom protokołu LonTalk system Lon-
Works ma następujące zalety: pracuje bardzo szybko przy małej ilości przesyłek
? gdyż węzeł nie musi czekać na znacznik, ani na odpytanie
przez sterownik, lecz nadaje natychmiast, gdy program aplikacyjny przygotuje dane do wysłania
utrzymuje wydajność transmisji zbliżoną do wartości maksymalnej przy obciążeniu sieci powyżej nasycenia
? gdyż ma aktywne mechanizmy ograniczenia kolizji zapewnia mały koszt okablowania i tani sprzęt -pojedyncza
nie ekranowana skrętka dla kanałów typu Link Power może także służyć do zasilania węzłów, a linia
energetyczna nie wymaga okablowania sieciowego jest wykonywany przez trzeci procesor.
Część funkcji tego oprogramowania przedstawiono w formie tzw. usług, oferowanych
użytkownikowi do wyboru zależnie od jego potrzeb. Oprogramowanie służące do konfigurowania
instalacji sieciowej (instalowane zwykle na PC) samoczynnie wybiera wiele
najkorzystniejszych opcji po wprowadzeniu do bazy danych informacji o urządzeniach
połączonych w sieć. Protokół LonTalk jest ukierunkowany na przesyłanie danych a nie
komend?poleceń. Oznacza to, że dane takie jak: temperatura, stan styku lub tekst są przesyłane
między węzłami sieci we wcześniej zdefiniowanych formatach. Przetworzenie
tych samych danych, zawartych w jednej przesyłce, może być wykonywane w różnych
węzłach w różny sposób przez ich programy użytkowe. Dane są prezentowane użytkownikowi
i programiście jako tzw. zmienne sieciowe. Może to być zmienna lub struktura
(do programowania układu Neuron przedstawiono specjalną wersję języka C), której
typ jest zadeklarowany w programach aplikacyjnych. Protokół ma zadeklarowane ponad 100 standardowych
zmiennych sieciowych, zwanych SNVT, co pozwala na współpracę węzłów produkowanych przez różnych
producentów. Zmienne sieciowe odzwierciedlają konkretne wielkości fizyczne w znormalizowanej formie
(rys. 3) np. temperatura jest zawsze przesyłana w jednostkach 0,1 K, tzn. temperatura 25,5 K jest wyrażona


liczbą 255. umożliwia stosowanie różnych mediów transmisji w jednej sieci, najwłaściwszych dla charakterystyki terenu
lub funkcji urządzenia, zamiast drogich urządzeń do współpracy sieci z innym systemem transmisji
zapewnia dużą rozległość sieci, stosowanie mieszanej topologii (w tym lokalnych pętli dla zapewnienia redundancji 
rys. 2), a także łatwą rozbudowę pracującej sieci.

 
Protokół transmisji Echelon dostarcza protokół LonTalk, opublikowany w postaci normy ANSI/EIA/CEA-709.1-B, jako oprogramowanie
firmowe ?zaszyte? w Neuronie. W odróżnieniu od innych sieci przemysłowych protokół ten zawiera wszystkie 7 warstw modelu OSI. Podstawowe
funkcje zarządzania są wykonywane w niewidoczny dla użytkownika sposób przez dwa procesory (sieciowy
i transmisyjny) układu Neuron. Program użytkownika LonTalk preferuje system przesyłania danych polegający
na automatycznym wysłaniu przez procesor komunikacyjny przesyłki ze zmienną sieciową dopiero wtedy,
gdy program użytkowy przypisze jej nową wartość np. temperatury. Dzięki temu mechanizmowi unika się
przeciążenia sieci przez przesyłki odpytywania wszystkich węzłów. Oprogramowanie firmowe układu Neuron
automatycznie realizuje obsługę buforów, inicjalizację przesyłki, jej dekodowanie i analizę błędów. W przypadku
przesyłek danych innych niż zmienne sieciowe, wymagających minimalnej interpretacji, LonTalk oferuje
przesyłki typu explicit message. Zawierają one oprócz właściwej treści jednobajtowy kod, który wskazuje
programowi użytkowemu sposób interpretacji otrzymanej przesyłki. Specjalny typ ramek foreign frames,
może mieć długość do 229 bajtów i przeznaczony jest do przesyłania ramek z innych systemów.


Protokół LonTalk oferuje do wyboru cztery podstawowe tryby transmisji przesyłek:
z potwierdzeniem ? każdy adresat przesyłki wysyła po jej otrzymaniu potwierdzenie do nadawcy, aby ten
nie powtarzał przesyłki żądanie/odpowiedź ? równie niezawodny typ transmisji
przesyłek z kilkukrotnym powtarzaniem bez potwierdzeń - używany wówczas, gdy ilość odbiorców przesyłki jest
bardzo duża i potwierdzenia blokowałyby wysyłanie nowych danych bez potwierdzenia ? gdy nie zachodzi potrzeba 100 %
niezawodności przesłania, a konieczne jest maksymalne wykorzystanie wydajności sieci.
W celu zmniejszenia czasu odpowiedzi na przesyłkę zastosowano dwa specjalne mechanizmy.

Pierwszy, to mechanizm wykrywania kolizji, który zapewnia bez udziału programu użytkowego, natychmiastowe
przerwanie nadawania po wykryciu, że kanał jest zajęty przesyłaniem innej przesyłki i ponowne rozpoczęcie
nadawania po wyznaczonym losowo (żeby nie nastąpiło ?zderzenie? kilku oczekujących przesyłek)
czasie oczekiwania. Drugi mechanizm to priorytety. Użytkownik może zaprogramować priorytet od 2 do
127 (w wybranych węzłach sieci), co zapewnia pierwszeństwo powtórzeń po kolizji węzłom o wyższym
priorytecie. W przypadku kolizji kilku przesyłek w sieci, zastosowanie tych mechanizmów spowoduje, że jako
pierwsza zostanie powtórzona przesyłka o najwyższym priorytecie. Dzięki temu jest możliwe zdefiniowanie
maksymalnego czasu odpowiedzi na przesyłkę nawet w przypadku przeciążenia sieci. LonTalk umożliwia też
badanie autentyczności użytkowników w celu zabezpieczenia użytkowników systemu przed włamaniem się do
ich sieci przez niepożądane osoby.

Uniwersalność systemu i zdolność
do współpracy

Zdolność do współpracy (interoperability) z urządzeniami innych producentów zapewniają od początku
jasno określone w dokumentach organizacji LonMark tzw. profile funkcjonalne. Określają one minimalne wymagania
funkcjonalne dla urządzeń określonego typu, np. pomp, zaworów, czujników, obowiązujące wszystkich
producentów. Dla dużych instalacji LonWorks oferuje gotowe oprogramowanie dodatkowych usług
sieciowych nazwane w skrócie LNS (LonWorks Network Services). Daje ono podstawy do pracy w sieci wielu
narzędzi instalowania systemów LonWorks, a także do serwisowania, monitorowania i sterowania. Zarówno
w aplikacjach obsługujących maszyny jaki i sterowaniu procesami wolnozmiennymi użytkownik systemu powinien
mieć możliwość stosowania różnych narzędzi do obsługi systemu, umieszczonych w wielu punktach
instalacji. W rozległym systemie mogą być jednocześnie używane różne interfejsy użytkownika: lokalny panel
kontrolny, przenośny interfejs serwisowy, konsola operatorska, przenośny komputer pracownika nadzoru, od


dalony monitor i komputer pracujący w sieci wyższego rzędu. Architektura LNS stanowi podstawę umożliwiającą
stosowanie dowolnej liczby interfejsów monitorowania i kontroli systemu w dowolnych miejscach instalacji
i automatyczne dostosowywanie się tych urządzeń do zmian instalacji sieciowej. Pozwala użytkownikowi
na rekonfigurowanie sieci z dowolnego urządzenia i gwarantuje, że wszystkie obsługujące sieć narzędzia
serwisowe, monitorujące i sterujące będą miały zawsze aktualne dane dotyczące konfiguracji systemu.

Dla projektanta narzędzi architektura LNS może stanowić podstawowy zestaw usług do zastosowania
w projektowanym urządzeniu. LNS dostarcza narzędzia, które mają dzielony dostęp do zasobów sieciowych Lon-
Works. Projektant może też oferować specyficzne dla pewnych urządzeń usługi innym narzędziom w sieci
LonWorks.

Obszary zastosowań technologii LonWorks w przemyśle

Sieć LonWorks jest stosowana najczęściej do automatyzacji budynków o zintegrowanych systemach ogrzewania
i klimatyzacji, oświetlenia i żaluzji okiennych a także systemach bezpieczeństwa, sterowania windami i kontroli
dostępu (rys. 4). Innymi ważnymi zastosowaniami są rozległe instalacje sterowania przesyłem energii w miastach
oraz sterowanie rurociągami transportującymi ropę naftową.

W nowoczesnych instalacjach, gdzie kluczową rolę odgrywają sieci przemysłowe łączące elementy systemu
od pomieszczeń biurowych aż do odległych urządzeń w otwartym terenie, sieć LonWorks może otaczać centralną
część fabryki, w której działają sterowniki programowalne PLC i przemysłowe komputery połączone przemysłowymi magistralami
takimi jak Profibus oraz przemysłowy Ethernet. Jej przeznaczeniem może być integracja tych systemów w jedną całość przez połączenie
do Ethernetu, intranetu, Internetu oraz zapewnienie optymalnej współpracy z systemami automatyzacji budynków.

W otoczeniu produkcji istnieje wiele funkcji, które mogą być skutecznie realizowane za pomocą sieci Lon-
Works. Dotyczy to zarządzania energią, monitorowania zdarzeń i analizowania sytuacji alarmowych, monitorowania
i zarządzania zapasami oraz danymi o produkcji, logistyki, bezpieczeństwa pracy, automatyzacji
budynków, zdalnego monitorowania (za pomocą linii energetycznych jako medium) i integracji danych produkcyjnych
oraz automatyki. Do realizacji takich zadań przez sieć LonWorks stosuje się specjalne elementy
systemu: sieciowy system operacyjny LNS V3 umożliwiający współpracę serwera instalacji przemysłowej
przez intranet lub Internet, internetowy serwer i.LON 1000 IP firmy Echelon, (umożliwia stosowanie kanału
transmisji Industrial Ethernet jako szybkiego kanału transmisji przy zastosowaniu protokołu LonWorks/IP),
transceivery FT-31 dla kanału typu FTT (dowolna topologia) i transceivery PLT-22 dla kanału transmisji po
sieci energetycznej. Elementy te zapewniają zwiększoną odporność na zakłócenia elektromagnetyczne i umożliwiają
stosowanie transmisji LonWorks w środowisku przemysłowym. Dzięki przepuszczaniu pakietów zgodnych
z protokołem LonTalk poprzez sieć o protokole IP, system pozwala na komunikowanie się urządzeń sterujących
i pomiarowych na zasadzie "równy z równym"

 

Serwer sieciowy zapewnia możliwość stosowania e-maili i -tunelowane? kanały IP oraz narzędzia do zintegrowania
?bez szwów? sieci o bardzo dużej złożoności. Specjalny kanał transmisji dla przesyłek LonTalk - IP-852
Ethernet zgodny z normą EIA-852 oraz przeznaczone dla tego kanału urządzenia np. L-IP EIA-709 Router
i oprogramowanie pozwalają na korzystanie z dotychczasowych bibliotek, funkcji i konfiguracji systemu
LonWorks. Węzły sieci Ethernet mogą być integrowane w sieci LonWorks przez jej standardowe narzędzia. W celu
zwiększenia możliwości przetwarzania danych firma Echelon zaoferowała specjalne oprogramowanie MIP
przekształcające Neuron Chip w koprocesor komunikacyjny dla nadrzędnego procesora o większej mocy.
Może to być PC, stacja komputerowa, mikrokontroler lub wbudowany mikroprocesor. Umożliwia to opracowywanie
nowych urządzeń dla sieci LonWorks z wykorzystaniem 32-bitowych procesorów. Powstały dzięki temu moduł MCM3220 firmy Tlon jest mechanicznie
kompatybilny z 32-bitowym procesorem ARM9 i może być wmontowany w gotowe urządzenie klienta. Realizuje
protokół TCP/IP oraz sterowany przerwaniami protokół LonWorks. Natomiast firma Gesytec oferuje
kartę PCI - Easylon VNI - realizującą protokół EIA 709.1 na procesorze PC. Najważniejsze zalety takiego rozwiązania
to zwiększona moc obliczeniowa, równoległa realizacja transakcji i praca ?wieloklientowa?. Ponieważ,
dzięki zastosowaniu Internetu w instalacjach LonWorks,ilość monitorowanych i obsługiwanych urządzeń rap-
townie rośnie, Echelon opracował specjalną platformę programową Panoramix dla firm o wielu oddziałach
na świecie. Umożliwia ona zbieranie najważniejszych informacji bezpośrednio z urządzeń np. liczników energii
i różnych mediów, a także z systemów oświetlenia, ogrzewania i klimatyzacji. Zebrane informacje można
włączać bezpośrednio do programów zarządzania firmą. Podejmowanie decyzji przy dysponowaniu kompleksową
informacją o pracy przedsiębiorstwa pozwala na oszczędności i poprawę jakości. Platforma Panoramix
łącząc system nadzoru z systemami sterowania eliminuje skutki błędów pracowników obsługi i niewłaściwej
pracy systemów ogrzewania i oświetlenia, które dla wielkich korporacji powodują straty nawet kilku
milionów dolarów rocznie. Platforma ma możliwość doskonałego dopasowywania struktury systemu do
wielkości przedsiębiorstwa w przypadku jego rozwoju. Oprogramowanie jest instalowane dla bezpieczeństwa
we własnym centrum komputerowym każdej firmy, a system łączy się z odległymi sieciami za pomocą Internetu
lub prywatnych sieci IP. Do przesyłania danych z poszczególnych urządzeń LonWorks poprzez Internet,
Panoramix stosuje i.LON100 Internet Server, który zapewnia odpowiednie przetwarzanie danych oraz usługi
sieciowe Web Services API integrujące platformę z oprogramowaniem firmowym przedsiębiorstwa oraz systemami
analizy i zarządzania energią.

Pełna treść artykułu dostępna w czasopiśmie PAR

Źródło: PAR
O nas  ::  Regulamin  ::  Polityka prywatności (Cookies)  ::  Reklama  ::  Mapa stron  ::  FAQ  ::  Kontakt
Ciekawe linki: www.klimatyzacja.pl  |  www.strony.energoelektronika.pl  |  promienniki podczerwieni
Copyright © Energoelektronika.pl