Lon Works技术纵横谈

图2 神经元芯片处理器功能

神经元芯片的3个处理器都拥有自己的寄存器集。同时共享数据和地址ALUs以及存储访问电路。每个CPU的最小周期为3个系统时钟周期，每个系统时钟周期为2个输入时钟周期，3个处理器的最小周期之间间隔一系统时钟周期，因而每个处理器在每个仪器周期（22个输入时钟周期）内可访问存储器和ALUs一次。这样就减少了硬件而并不影响功能。

当芯片工作在最大时钟频率（10MHz）时，外存的响应时间应不大于90ns，随着输入时钟频率的降低，对外存响应时间的要求也随之降低。可选择的时钟频率有10MHz、5MHz、2.5MHz、1.25MHz、625kHz。必须让使能时钟（enable clock）周期与系统时钟周期一致，为输入时钟周期的1／2。当数据在神经元芯片和外存之间传输时， 为低，所有存储器包括内部和外部的，都可被任一个处理器在仪器周期的相应阶段访问，存储总线一次只能被一个处理器使用。

在神经元芯片中有2个16位的定时器／计数器单元，其中第一个字时器／计数器单元输入可在IO4～IO7中选择，而输出在IO0。第二个定时器／计数器单元输入在IO4，输出在IO1。若定时器／计数器只用作输入信号，则IO0和IO1可作它用。定时器／计数器的时钟和使能输入可从外部引脚输入，也可将系统时钟分频后输入，两个定时器／计数器的时钟频率相互独立。外部时钟的作用可选择在脉冲的上升沿和下降沿。在控制单元中需要采集和控制功能,为此,神经元芯片特设置11个I/O口。这些I/O口可根据需求不同来灵活配置与外围设备的接口,如RS232、并口、定时/计数、间隔处理、位I / O等。 神经元芯片通过5只引脚（CP0～CP4）与各种通信介质接口即网络收发器连接。通信接口可以在3种模式下工作，即单端模式、差分模式和特殊模式。

神经元芯片还有一个时间计数器,从而能完成Watchdog、多任务调度和定时功能。神经元芯片支持节电方式,在节电方式下系统时钟和计数器关闭,但状态信息(包括RAM中的信息) 不会改变。一旦I/O状态变化或网线上信息有变,系统便会激活。其内部还有一个最高1.25 M bps、独立于介质的收发器。由此可见,一个小小的神经元芯片不仅具有强大的通信功能, 更集采集、控制于一体。在理想情况下,一个神经元芯片加上几个分离元件便可成为DCS系统中一个独立的控制单元。

5、应用举例

电信部门的通信基站往往担负着很重要的通信任务，为保障各种通信设备的正常不间断运行，对供电系统和环境的要求就非常高，随着邮电通信部门朝机房无人值守化方向的发展，对动力与环境实现自动化监控成为必然的趋势。相对一般的楼宇建筑，电信部门的通信基站有设备种类多，设备更专业化、更复杂的特点，这给监控系统的实施带来了更大的难度。如何根据通信基站的特点，选择合理的系统方式和监控技术，是该行业用户和系统开发者都非常关注的问题。

鉴于通信基站的动力环境监控是一种特殊的楼宇监控，加之Lon Works技术本身所具有的诸多特点和优势，选定了Lon Works作为动力环境监控系统的现场网络技术。下面让我们通过一个系统实例来看看如何利用这一新技术来构筑通信基站的动力环境监控系统。

上海市长途电信局的七宝卫星地面通信站动力、环境监控系统项目是以Lon Works技术为基础。该项目要求对通信站内的高压二次回路、电容补偿柜、低压配电柜、UPS、电池组、专用空调、柴油发电机等对象进行实时信号采集和部分操作控制，一旦发现数据或状态异常，迅即发出报警(屏幕提示与声音告警)，并对各种事件和操作信息进行存储，随时查询，按用户要求生成各种报表。

监控系统由三部分组成：信号转换子系统、Lon Works采集控制网络、上位监控PC子系统。

各部分相互关系如下：

系统中Lon Works现场网络由三类节点组成：

1) 模拟量采集节点

主要由NEURON芯片、TP/FT-10自由拓扑收发器、程序存储器、串行A/D芯片等组成。可完成24路模拟量信号的数-模转换，采样分辨率为10位。

2) 开关量采集节点

主要由NEURON芯片、TP/FT-10自由拓扑收发器、程序存储器、移位寄存器等组成。可接24路开关量输入，信号全部采用光电隔离。

3) 通信协议转换节点

在ECHELON公司的可编程的串行网关PSG/2的基础上进行二次开发，分别将Sampsion柴油发电机、Liebert专用空调、蓄电池监测仪的串行通信协议转换到Lon Talk网络协议，利用此种形式可将各种不同的智能设备都联结到Lon Works网络，达到系统集成的目的。

系统内所有节点之间均用一对双绞线进行连接，采用自由拓扑结构，节点间的最大距离可达500米，完全可以适应一般通信基站内的情况，如需要更远距离的连接，则可采用总线拓扑结构(可达2700米)，或采用加入重发器的方法。

在上位PC机部分，采用可编程的串行网关PSG/2作为Lon Works网络接口，将Lon Talk协议转换为串行通信，与上位监控机相联。这样通过监控机将Lon Works网络集成到计算机局域网(LAN)，在LAN上则采用TCP/IP网络协议进行更高一级的系统集成。

6、发展前景

随着现场设备功能逐渐增强，现场设备之间，以及现场设备与MES、ERP层之间需要进行交换的数据量成倍增加。加之现在有了现场设备要内置Web 服务器并以网页形式与外界沟通信息的需求，互联网技术成为现场总线技术发展的新亮点

通信非确定性是互联网技术进入控制领域的最大障碍。　正是快速以太网与交换式以太网技术的发展，给解决以太网通信的非确定性带来了希望，使这一应用成为可能。

Lon works/Ethernet网络系统中的关键设备是i.LON 1000。 它取代了传统的网关设备而成为连接Lon works和以太网的桥梁。i.LON 1000具有自己的IP地址，其一端挂接在以太网上，另一端挂接在Lon works控制网段上。它还可以作为网络服务器向Internet发布设备的实时信息，任何一个标准的网络浏览器都可以通过IP对其进行访问。

Lon works系统中一个节点的应用程序可以根据它从其他设备中获得的有关系统信息作出自己的控制决策，以构成基于信息的控制系统。

互联网技术已深深影响了控制网络通信技术的发展，我国在开发自己的现场总线技术与产品时应充分注意到这一技术的发展趋势。但人们也应该清醒地看到，控制网络通信有其本身的特点，并非是照搬互联网技术就可以完全替代的，需要发展适合自控应用需求的工业数据通信与网络技术。

参考文献

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