Lonworks技術及在門禁一卡通系統(tǒng)中的應用

文章出處：http://linbycaravans.com 作者： 人氣： 發(fā)表時間：2011年09月15日

    摘要：本文主要講述現(xiàn)場總線的一般概念、Lonworks系統(tǒng)的發(fā)展、Lonworks系統(tǒng)中的LNS開發(fā)技術開發(fā)IC卡項目(門禁控制系統(tǒng))等方面內容。

    1 現(xiàn)場總線的定義及其實質

    根據國際電工委員會IEC標準和現(xiàn)場總線基金會FF的定義：現(xiàn)場總線是連接智能現(xiàn)場設備和自動化系統(tǒng)的數字式、雙向傳輸、多分支結構的通信網絡。目前國際上比較流行的現(xiàn)場總線標準主要有AN(Controller Area Net，控制局域網絡)、FROFI．BUS(過程現(xiàn)場總線)、可尋址遠程傳感器數據通路(HART)、現(xiàn)場總線基金會(FF)現(xiàn)場總線等?，F(xiàn)場總線的本質表現(xiàn)在以下6個方面，即：現(xiàn)場通信網絡、現(xiàn)場設備互連、互操作性、分散功能塊、通信線供電、開放式互連網絡。其協(xié)議多采用國際標準化組織(iso)的7層開放系統(tǒng)互聯(lián)(osi)協(xié)議。

    就其系統(tǒng)組成來看，在物理結構上有兩個主要組成部分：現(xiàn)場設備和形成系統(tǒng)的傳輸介質。

    現(xiàn)場總線系統(tǒng)的拓撲結構有很多種：如：總線型、環(huán)型、樹型、星型以及混合型等。

    2 Lonworks現(xiàn)場總線標準

    2．1 概述

    除上述幾種現(xiàn)場總線外，近年來發(fā)展比較迅速的還有一種現(xiàn)場總線產品，即Lonworks(1ocal Operating Network，局部操作網絡，簡稱LON網)網絡，Lonworks是由美國Echelon公司開發(fā)的全分布式、互操作性的控制網絡技術，它在安全性、可靠性、低成本等方面都優(yōu)于傳統(tǒng)的DCS系統(tǒng)。它提供用戶一個強大的客戶／服務器網絡構架，是未來ION總線的可互操作性基礎。使用LNS提供的網絡服務，可保證從不同網絡服務器上提供的網絡管理工具可以一起執(zhí)行網絡安裝、維護、監(jiān)測，而眾多的客戶則可以同時申請這些服務器所提供的網絡功能。其基本單元是以神經元芯片為核心的節(jié)點，多個節(jié)點通過通訊介質組成一個現(xiàn)場總線網絡。

    2．2 LNS技術簡介

    Echelon公司最新開發(fā)出來的LON總線開發(fā)工具——LNS(Lonworks Network Service)技術，LNS構架主要包括四個主要的組件：網絡服務服務器(NSS)、網絡服務器連接口(NSI)、LCA對象服務器和(LcA)數據服務器。

    3 Lonworks現(xiàn)場總線技術與IC卡中的應用

    在一卡通應用方面，由于非接觸Ic卡技術基于電磁感應原理，無需物理接觸即可完成信息讀寫，讀寫所需瞬間能量由讀寫器提供，相對以前各種讀寫技術有諸多優(yōu)點。本系統(tǒng)信息識別技術采用了最先進的非接觸式IC卡技術，基于先進的現(xiàn)場總線自動控制技術和Ic卡讀卡技術，根據用戶提出的具體需求，以使用方便、功能全面、安全可靠和管理嚴格為原則，是一套適用于企業(yè)實現(xiàn)一卡通管理的計算機智能系統(tǒng)。(本文以門禁一卡通為實例介紹lonworks技術的應用).

    4 功能特點

    4．1 網絡通信功能

    Lonworks采用符合國際標準化組織(1so)定義的LonTalk協(xié)議，它具有完整的7層協(xié)議，尋址體系有三級構成，最高一級為域(donmin)，第二級為子網(subnet)，每個域可以多達255個的子網，第三級是節(jié)點，每個子網可有多至127個節(jié)點。由于Neuro芯片的協(xié)議處理與通信媒介無關，因而能支持多種通信媒介，如：雙絞線，電力線、射頻、紅外線、同軸電纜和光纖等LON控制網絡信息傳輸速率78KB／S，網絡不加中繼器距離可達2700m。每增加一個中繼器可擴展2700m。加上路由器，網絡傳輸距離將更長。

    4．2 實時監(jiān)控

    門禁節(jié)點之間的聯(lián)系主要是通過隱示消息(Network Vail—ables即網絡變量)來實現(xiàn)的，傳輸方式為雙向傳輸，即當一個門控狀態(tài)值被改變后，LonTalk協(xié)議將修改了的輸出網絡變量新值構成隱式消啟、，透明地傳遞到可與之共享數據的其他節(jié)點或主機，從而體現(xiàn)Lonworks可互操作性特點。每個門禁可定義62個到4O96個網絡變量，完全滿足門禁開發(fā)的技術要求，并提供了可擴展接口。

    4．3 數據傳輸

    由于網絡變量的數據長度一經確定就不能改變，且最多只有31B，所以限制了它的使用，而顯示消息(Exp~cit Message)的數據長度是可變的，且最長可以是228B。在本門禁系統(tǒng)中，歷史數據紀錄的傳輸是通過顯示消息傳輸方式來實現(xiàn)的。

    4．4 數據處理

    管理軟件具有功能強大、擴展方便、操作簡單等特點。它完成參數設置、數據處理、數據統(tǒng)計、數據分析、報表打印等功能。參見6．2。

    4．5 可擴展節(jié)點

    基于Lonworks良好的開放性，向用戶提供可擴展節(jié)點接口，用戶如需加入新的節(jié)點，只需將新的節(jié)點設備通過雙絞線接入LON網，通過管理軟件即可輕松完成MT和NV的連接，實現(xiàn)系統(tǒng)的擴展。

    5 系統(tǒng)結構

    本系統(tǒng)采用傳統(tǒng)客戶／服務器(C／S)結構，中心主機配有PCLTA20模塊和中心數據庫，系統(tǒng)軟件可安裝在中心主機上或者將其安裝在專門的管理主機Remote到中心主機之上，所有節(jié)點通過雙絞線并聯(lián)接人中心主機PCLTA20模塊上.

    6 系統(tǒng)軟件功能及其層次結構

    6．1 網絡管理子系統(tǒng)

    6．1．1層次結構與邏輯框架。

    6．1．2功能實現(xiàn)

    提供網絡通信、節(jié)點配置、設備監(jiān)控、數據采集、參數下發(fā)、記載日志等功能，通過Echelon公司的PCLTA20模塊實現(xiàn)同下位機的接口，為7*74不間斷工作模式。

    · 數據實時傳輸 通過LDN顯示消息(Message Tag，即消息標簽)傳輸方式，系統(tǒng)實時將各門禁模塊產生的數據傳回LNS主機，并將主機參數下發(fā)給指定的節(jié)點，數據長度是可變的。
    · 網絡通訊功能LDN控制網絡信息傳輸速率78KB／S，網絡不加中繼器距離可達2700m。每增加一個中繼器可擴展2700m。加上路由器，網絡傳輸距離將更長。
    · 實時監(jiān)控通過LDN隱示消息(Net~'ork Variables即網絡變量)傳輸方式，雙向傳輸NV變化情況，即門控各狀態(tài)的改變可實時通知主機，主機也可通過改變w 實時改變各門控狀態(tài)，從而體現(xiàn)Lonworks可互操作性特點．
    · 可擴展節(jié)點基于Lonworks良好的開放性，向用戶提供可擴展節(jié)點接口，用戶如需加入新的節(jié)點，只需將新的節(jié)點設備通過雙絞線接入LDN網，通過管理軟件即可輕松完成MT和Nv的連接，實現(xiàn)系統(tǒng)的擴展。
    · 時鐘校對為了保證各門禁控制器室鐘的準確性，中心主機每小時和門禁模塊進行時鐘校對一次，時鐘校對為自動進行。

    6．2 數據庫管理軟件

    6．2．1層次結構與邏輯框架

    本部分程序主要基于數據庫的操作，操作結果通過socket通訊方式及時通知網絡管理子系統(tǒng)，以便實時控制門禁模塊。

    6．2．2功能實現(xiàn)

    通過對中心數據庫的操作，提供卡管理、數據查詢、報表打印、參數設定、數據庫維護等功能，向用戶展示良好的人機交互界面，是連接LDN網絡和用戶操作之間的橋梁和紐帶。

    · 卡管理：包括發(fā)卡、卡掛失、卡解掛、退卡等所有基于卡的操作。
    · 數據查詢：包括員工設置查詢、門控狀態(tài)查詢、門禁權限查詢、黑名單查詢、刷卡記錄查詢、報警記錄查詢、日志查詢，并輸出相應的報表。
    · 參數設定：包括黑名單生成、門禁權限設置、門控延時、運行模式設定、時間段設置、觸發(fā)類型設置、更新類型設置等。
    · 系統(tǒng)維護：包括數據庫備份、日志清理及權限管理等

    7 結束語

    本文介紹的Lonworks門禁控制系統(tǒng)已由本公司開發(fā)完成，相信隨著lonworks技術在未來幾年的大力推廣和發(fā)展，lonworks技術以其開放性、互操作性、安全性等優(yōu)點將在智能化小區(qū)建設中發(fā)揮出更大的技術領先優(yōu)勢。

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