与BACnet的应用探讨

1、LonWorks与BACnet的应用探讨【摘要】介绍了楼宇自动化系统（BAS）目前采用通信协议及应用情况，重点针对LonWorks与BACnet进行比较，分析了几种典型结构技术特点，探讨了楼宇系统通信协议发展趋势。【关键词】通信协议 分布式结构 互操作性 网络互联信息技术及整个信息产业发展，楼宇自动化正向集成化、智能化和网络化方向迈进。大系统集成基础就是通信网络，其技术核心体现系统集成及相关通信协议上。确保信息正常传送，必须有关信息传输顺序、信息格式和信息内容等方面有一组约定或规则，这组约定或规则就是网络协议。简单说，网络协议好像各设备间通信时使用语言。各家通信协议标准和性能差异，存着系统间通

2、信兼容和互换性问题，需要一个统一开放式标准来实现各家产品相互兼容和交换。这样做好处是所有厂家仪表、系统都可进行互相通信，使各制造商产品不受专有协议限制，给用户使用带来极大方便。主要优点有：减少布线、安装等费用；节省操作与维修费用；数字传递精度高；增强系统灵活性和升级方便性。目前国际上网络标准和协议发展很快，均处于不断变化中。楼宇控制系统领域，目前主要采用Echelon公司LonWorks（Local Operating Network）协议及美国ASHRAE（美国暖通、空调和制冷工程师协会）BACnet（A Date Communication Protocol for Building Au

3、tomation and Control Networks）协议。尽管许多厂商均认可这两项技术，它们还被写进欧洲CENTC247建筑控制标准文件中，目前许多厂商自己产品技术特点，不断发展自己标准。目前，大多数局域网、主干网与Internet互连技术已成熟并到了广泛应用。楼宇系统设备多，控制网络五花八门，各厂家提供楼宇设备和控制系统，其通信协议不同，造成不同厂商设备之间没有很好互操作性，实际上很难同一系统中混用。影响系统管理、维护和安全。长期以来，用户一直希望打破楼宇控制厂家垄断局面，迫切盼望采用标准通信协议。众多厂家也一直竞争，力争占领更多市场，均希望使自己成为系统开放关键角色。结果是楼宇系统

4、越复杂，用户所受限制也越多。，楼宇自动化领域，要求增加系统透明性、互操作性呼声也越来越高。人们已经看到，一个不具备开放性、不能实现互操作系统会给系统运行维护、升级改造带来极大不便。这种形式下，LonWorks和BACnet等标准协议应运而生。LonWorks与BACnet二者到底谁优势更大？似乎各有所长。本文就控制协议应用及发展作如下讨论。1 LonWorks应用情况LonWorks是1993年推出，它具有统一性、开放性和互操作性。LonWorks现场总线网络简称为LON网络，其核心为Neuron芯片，它既能管理通信，又具有输入、输出功能，芯片内部含有三个CPU，分别管理网络、介质访问和应用。

5、LonWorks神经元网络技术是一种近年来已广泛应用于楼宇自动化系统中一种现场总线技术，其最大特点是挂接LON总线上备控制节点都有装配有神经元控制芯片，而每只芯片内已固化有标准网络通信协议，这就使接入LON总线各类设备可互通信，可实现楼宇自动化系统集成，它短时间内到了自动控制领域广泛关注和普遍接受，楼宇自动控制领域更成为实际上标准。可以说LonWorks技术最大应用领域就是楼宇自动化方面，它包括建筑物监控系统所有领域，即人口控制、电梯和能源管理、消防、救生、供暖通风、测量、保安等。建筑业中，LonWorks协议中介质访问控制层，即第七层协议中第一、二层已经被（ASHRAE）接纳为建筑自动化控制

6、网络（BACnet）标准，同时也被美国国家标准协会（ANSI）制定有关标准所采纳。LON网络采用通信协议称为Lontalk协议，该协议对用户完全开放，支持多种通信媒介，可以实现不同设备之间互操作。 LonWorks作为局域网络技术控制领域应用，LON网络是将控制系统按局域网络（LAN）方式进行构造，用网络节点代替LAN中工作站，并将其安装监控现场，直接与各种传感器、控制器相连。LonWorks网中每个节点间可以实现点到点信息传送，具有很好互操作性。支持LonWorks各种智能节点（如温度、湿度、压力、二氧化碳检测，执行器、控制器、数据记录及趋势分析等），能使传感器、变送器与执行器本身带有数据处

7、理和数据通信功能，它们十分有效支持了楼宇自动化系统构建，所有匹配智能节点、输入输出模块楼宇设备系统，都能方便组成真正分布式监控网络。LON网络一个测控网络上节点数最多可达32000个，是哪一类节点，都含有用于控制和通信Neuron芯片，用于连接一个或多个IO设备IO接口，以及负责将节点连接上网收发器。采用LonWorks技术网络可以轻松实现不同系统、不同产品之间对等通讯，广泛用来构建分布式控制网络，大大简化了系统设计，提高了系统可靠性。LonWorks互操作协议设计节点可以实现不同产品之间互联，这为系统集成提供了方便，尤其为打破某些公司专项技术垄断提供了可能。 LonWorks技术用于楼宇自动

8、化系统（BAS）中已较为成熟，图1为采用LonWorks技术集成系统示意图。从目前己应用情况来看，很多已建系统BAS主要采用LonWorks技术，其问题之一是对系统布线要求较苛刻。 图1 采用Lonworks大楼自动化系统 2 BACnet协议应用BACnet标准诞生，结束了楼宇自动化领域众多厂家各自为政局面。BACnet作为一种标准开放式数据通信协议，使不同厂家楼宇设备能够实现互操作，也就是说，一个系统中，允许混用不同厂家设备，并能为这些设备提供统一数据通信服务和协议操作平台。这个仅给用户提供了更大选择空间，给系统升级、维护提供了灵活性。BACnet标准是针对暧通空调、给

9、水排水、消防、保安等楼宇系统设计，它提供广种描述各种楼宇设备模型，使各种设备能互操作和协同工作。BACnet定义了异种不同LAN环境下网络工作站之间通信规程，它利太网实现BACnet协议，其传输性能较传统控制网络有较大提高。BACnet标准是针对楼宇自动化系统设计。它采用了面向对象技术，用"对象"、"属性"和"服务"等要素定义信息格式，它定义了一种具有属性对象来表示任意楼宇系统设备功能，提供了一种标准表示楼宇自控设备方式。目前BACnet共定义了18个对象，123个属性和32种服务。很容易实现节点间对等通讯，使系统设计大大简化，可靠性

10、大大提高。BACnet中，一个设备可以从另个设备中获取信息，可操作另一设备或向多个设备发布信息。BACnet对象和属性提供了通信共同语言，而服务则提供了信息传递手段。协准通信协议应该是开放，利用标准通信协议集成方法目前还未达到广泛应用，但它应用前景看好，尤其是大系统和那些可能还要进一步扩容和升级大系统。  图2 采用BACnet楼宇自动化系统 图2表示分散建筑之间采用分布式网络集成一种方案。这些楼宇自动化系统（BAS）对现场仪表盘和控制器也能实现分个人控制功能，而不再是必须依靠中央控制器。它能利用集成网络所提供技术，快速、便利传递和控制数据，网关数据网络和控制网络之间提供界

11、面。3 通信协议应用及发展 LonWtorks与BACnet已竞争多年，各自都有自己用户群。楼宇自动化领域，有此厂家有意把他们产品设计成LonWorks与BACnet混合，作为他们标准。几种典型结构见图3。  图3 几种典型应用结构 结构A是一种已过时设计，试图将所用通信协议适应已有工业标准，而实际上又并不打算采纳它们。，实质上是一种不开放系统，不能实现交互式操作，很难适应种类繁多设备检测和控制要求，这种设计最终将被淘汰。结构B似乎商家更喜欢，他们今产品宣传时说"我们己经采用了LonWorks，用户可以混用不同厂家设备。"听起来很不错，实际上，用户并个能

12、自由选择。当用户扩建现有系统时，常常是不不继续购买原始供应厂商设备。多个厂家设备要一个系统中协调集成，并非想象那样容易。换言之，用户想对现有系统升级、改造，或想换用其它厂家设备，只能用网关方案。原始厂内专业领域仍旧是不开放。结构C和结构D开始考虑用户要求，即互操作性，用户可以一个系统中实现不同厂家设备之间互操作，允许混合配置各种设备。尽管目前还仅限于设备层，价格便宜，但应用前景看好。为什么有厂家愿意选结构C，有又愿意选结构D呢？主设计师设计时不同考虑。但对用户来说，似乎并没有多大区别。笔者认为，LonWorks不会消火。不少厂家己经他们产品系列中嵌有Lonworks，而要让他们退出LonWor

13、ks，再改一种新标准是很困难，费用也高。BACnet作为系统层协议一种选择，潜优势更大。从目前情况来看，楼宇控制器顶尖级厂家这类应用上，还没有哪家选LonWorks。BACnet很适宜工作站级管理领域应用，系统层协议有利于交互操作性，正如C、D结构所期望，而BACnet正好能担当此任。尽管是竞争对手，但各自都向同一目标努力，那就是互操作性和对用户开放。大多数人理解LonWorks与BACnet共同构建楼宇控制系统需要。今大建成许多楼宇系统，正是采用了LonWorks与BACnet共同构建方式。价格问题一直是用户最关心问题之一，采用哪种协议或厂家标准，或LonWorks，或BACnet，成本相差

14、都不大。目前标准还未完全统一情况下，用户可以实际工程需要合理选择。BACnet和LonWorks最近都积极开发网络操作平台，以实现功能强人网络集成、管理和维护。BACnet楼宇自动化协议基础上发展起来BACnet/IP协议，可以实现建筑设备自动化系统与Internet无缝集成，为建筑设备自动化系统与数据通信网络集成体系结构上提供了保证。Echelon公司新近推出iL0N 1000 Internet服务器，可以与Internet互连，可以IP网上标准例览器界面来对LonWorks网络实现监控，还能实现LonTalk协议与IP协议转换，为共享同一网络中信息资源提供了标准平台。4 结束语利用标准通信协议集成方法目前还未达到广泛应用，但它应用前景看好，尤其是大系统和那些可能还要进一步扩容和升级系统，采用开放通信协议及相应技术标准集成方法是今后发展方向。从楼宇控制领域来讲，设备域上越来越分散，要实现对设备和网络监控，远程诊断维护，Internet，将控制网络和Internet结合将成为控制领域一个新方向。实现楼宇自动化系统开放和互操作，一直是楼宇工程师和房产商共同期望。B