摘 要：本文分析與討論了四種基于LonWorks現場總線實現監(jiān)控系統(tǒng)的方法，以滿足不同的實際需求。它們是：使用LonMaker（LM）工具開發(fā)監(jiān)控系統(tǒng);使用LM+LNS DDE Server+組態(tài)軟件開發(fā)監(jiān)控系統(tǒng);使用VB+LNS平臺開發(fā)監(jiān)控系統(tǒng);嵌入式（Web Server）監(jiān)控系統(tǒng)。 關鍵詞：LonWorks，現場總線，監(jiān)控系統(tǒng) 1 引言 　　現場總線是當今自動控制技術發(fā)展的熱點，而LonWorks現場總線是目前最具競爭力的現場總線之一。由于LonWorks具有良好的開放性與互操作性、可使用任何傳輸媒介進行通信、能夠使用所有現在已有的網絡結構、網絡拓撲可以自由組合、具備網絡的基本功能、可與Internet無縫連接等特點和優(yōu)點，使其在工業(yè)、樓宇、家庭自動化、農業(yè)、醫(yī)療和運輸業(yè)等自動控制領域得到了廣泛的應用，其中建立基于LonWorks的監(jiān)控系統(tǒng)更為人們所關注。本文針對不同的應用層次，分析與討論四種基于LonWorks實現監(jiān)控系統(tǒng)的方法。 2 使用LonMaker工具進行監(jiān)控的方法 　　LonMaker for Windows是以美國埃施朗公司的LNS網絡操作系統(tǒng)為基礎，把強大的客戶/服務器體系結構和易于使用的Visio用戶界面綜合起來，形成了一個用于設計、啟動、監(jiān)視、測試、維護分布式控制網絡的工具。 　　LM工具不僅能在LonMaker圖頁中通過連接、LNS 文本框監(jiān)視網絡設備的網絡變量，在一個單獨的應用程序中通過LonMaker Brower對任何設備的網絡變量和配置屬性進行讀和寫，還能建立人機界面HMI （human machine interface）。如在一個LonWorks網絡中控制樓房的加熱系統(tǒng)，HMI能顯示每個房間溫度的實時讀入，同時可通過HMI控制加熱器和風扇。 　　使用LM工具創(chuàng)建一個HMI有三種選項： 　　1、使用LNS 文本框。它是一個ActiveX控件，每個LNS文本框能用來監(jiān)視或控制一個網絡變量，這種方法不需要任何編程。 　　2、使用第三方ActiveX控件。第三方ActiveX控件是來自除了LonMaker工具外其他來源的任一控件，如美國國家儀器有限公司設計的控件，它們用來加強LonMaker工具創(chuàng)建的HMI，使之形象化。 　　3、創(chuàng)建自定義的ActiveX控件。作為使用第三方ActiveX控件的替換，可以創(chuàng)建自己的基于LNS的ActiveX控件。 　　LM工具的HMI為簡單監(jiān)控操作提供了低成本平臺，但它不能用來代替高級終端的 HMI工具，如InTouch或iFIX。如果需要監(jiān)控網絡中節(jié)點的狀態(tài)或表示網絡中簡單的相互作用，LM工具的HMI足夠了。如果表示網絡中更為復雜的相互作用，最好使用高級終端的HMI工具，這些工具還提供了報告、分析、歷史、報警日志、事件處理等功能。 3 使用LM+LNS DDE Server+組態(tài)軟件進行監(jiān)控的方法 　　3.1 監(jiān)控系統(tǒng)的基本結構 　　此種監(jiān)控系統(tǒng)的基本結構如圖1所示。其基本組件為：上位機（裝有監(jiān)控組態(tài)軟件）、LNS DDE Server、LonMaker for windows、LonWorks網絡等。在此系統(tǒng)中，上位機可監(jiān)視LonWorks網絡，讀取網絡中節(jié)點采集的實時數據，顯示各節(jié)點的工作狀況及歷史圖表，實現對數據的判別、分析及貯存等。同樣，上位機也可控制LonWorks網絡，能直接向被控設備發(fā)送命令，控制某一節(jié)點的狀態(tài)。 [align=center] 圖1 監(jiān)控系統(tǒng)的基本結構[/align] 　　3. 2 監(jiān)控系統(tǒng)組件 　　1、 LonWorks網絡及LonMaker for windows 　　LonWorks網絡由節(jié)點、網絡工具、信道、基礎設備等組成。在監(jiān)控一個網絡之前，需使用LNS網絡工具如LonMaker for windows對網絡進行安裝，使得每個設備能夠與同一網絡中的其它設備進行通信，LonMaker網絡設計所產生的網絡配置信息為LNS DDE Server提供服務。 　　2、 DDE與LNS DDE Server 　　所謂DDE—Dynamic Data Exchange，即動態(tài)數據交換，是WINDOWS平臺上的一個完整的通信協(xié)議，它使應用程序能夠彼此交換數據和發(fā)送指令。兩個同時運行的程序之間通過DDE方式交換數據時建立Client/Server關系。 　　LNS DDE Server是一個基于LNS操作系統(tǒng)的軟件包，是與DDE兼容的到LonWorks網絡的接口，且和許多HMI及SCADA軟件包兼容。通過LNS DDE Server，Windows應用程序可方便地與LonWorks網絡上設備交換信息，也就是說，利用LNS DDE Server，任何承擔DDE Client的應用程序能監(jiān)視和控制一個或多個LonWorks網絡。 　　DDE Client與LNS DDE Server之間的通信需要三個約定標識：Application、Topic及 Item，即當Client發(fā)出開始與DDE對話的請求時，只有當Application、Topic標識與LNS DDE Server內部設定的標識一致時，系統(tǒng)才將DDE Client的請求傳達給LNS DDE Server。 　　3、監(jiān)控組態(tài)軟件 　　監(jiān)控組態(tài)軟件是面向監(jiān)控與數據采集（supervisory control and data acquisition, SCADA）的軟件平臺工具，具有豐富的設置項目，使用方式靈活，功能強大。監(jiān)控組態(tài)軟件最早出現時，HMI或MMI（man machine interface）是其主要內涵，即主要解決人機圖形界面問題。隨著它的快速發(fā)展，實時數據庫、實時控制、SCADA、通信及聯(lián)網、開放數據接口、對I/O設備的廣泛支持已經成為它的主要內容。隨著技術的發(fā)展，監(jiān)控組態(tài)軟件將會不斷被賦予新的內容。目前國內常用的組態(tài)軟件有：Intouch、iFIX、組態(tài)王、力控等等。 4 使用VB+LNS開發(fā)平臺開發(fā)監(jiān)控系統(tǒng)的方法 　　4.1 LNS網絡工具 　　LNS網絡工具可以是DM-21嵌入式工具和基于PC機的工具（LonMaker for Windows，LNS DDE Server），也可以為基于開發(fā)工具包開發(fā)的工具。其中LNS應用程序開發(fā)者工具包是開發(fā)LNS網絡工具的工具包。包括LNS服務器、32位LNS ActiveX控件、LNS數據服務器、32位DLL、LNS Plug-in向導軟件、基于LNS網絡接口的網絡驅動程序、工具應用程序等，適用于Windows 2000、Windows NT 4.0、Windows 95/98等。 　　4.2 LNS對象層次結構及編程模型 　　LNS （LonWorks Network Service的縮寫，網絡操作系統(tǒng)）把LonWorks網絡表示為具有層次的對象，而每個對象相應于網絡中的物理對象，如網絡設備、特性、操作等。這些對象提供了一整套的方法、屬性和事件。 　　如圖2所示為一個LNS編程模型的例子。 “設備對象”表示一個應用設備的一個對象，它提供了一套方法與屬性。LNS客戶應用程序通過LNS ActiveX 控件賦予對象屬性和方法，使對象發(fā)生改變。比如把“State”（狀態(tài)）賦予對象的屬性，把“Wink”（閃爍）賦予對象的方法，使該設備產生相應的變化。而當設備發(fā)生網絡變量更新或Service Pin時，通過LNS ActiveX 控件以事件報告設備對象所發(fā)生的變化，應用程序根據這些事件進行相應的處理。 [align=center] 圖2 LNS編程模型[/align] 　　4.3 開發(fā)LNS應用程序 　　開發(fā)一個LNS應用程序即LNS網絡工具，使它能夠安裝節(jié)點、創(chuàng)建連接、診斷和維護網絡、監(jiān)控網絡、優(yōu)化網絡等。為了完成開發(fā)，需要的軟硬件如下： 　　軟件：the LNS Application Developers Kit for Windows（LNS應用程序開發(fā)者工具包）、 LNS for Windows、Microsoft Visual Basic 6.0。 　　硬件：一個LonWorks NSI（網絡服務接口）、一個LonWorks 設備（具有Server pin）。 5 嵌入式（Web Server）監(jiān)控系統(tǒng)的實現 　　i.LON1000是埃施朗公司推出的突破性產品，在性能和可靠性方面都是高水平的，得到Cisco的認證。 i.LON 1000具有兩種主要功能：作為LonWorks Router與作為Web server。 　　Web 服務器在數據服務器與Web 瀏覽器之間提供LonWorks網絡變量的服務，實現遠程監(jiān)控。基于Web管理的LonWorks網絡與一般的LonWorks網絡的主要區(qū)別，是在已存在的LonWorks網絡上，添加一臺 i.LON設備做Web Server。 i.LON設備以Web Server方式運行，在互連網上作為實際網絡的代理，具體實現細節(jié)對監(jiān)控端是完全透明的。基于以太網，客戶只要擁有瀏覽器，即可方便地對遠程設備進行監(jiān)控，這樣無論在何處、何時都可通過LAN、WAN或Internet對特定LonWorks網絡的設備進行實時監(jiān)控，如圖3所示。 　　使用i.LON Web Server進行監(jiān)控需要完成如下工作： [align=center] 圖3 基于i.LON Web的LonWorks網絡的控制[/align] 　　①配置i.LON：使用Console Application; 　　②建立新信道：使用the Configuration Server; 　　③配置i.LON作為Web Server的網絡：通過網絡管理工具，如LonMaker; 　　④創(chuàng)建網頁：使用HTML編輯器及i.LON Web Tag Wizard; 　　⑤向i.LON設備傳送網頁：使用FTP; 　　⑥安全性設置：修改i.LON的WebParams.dat 文件中的設置; 　　⑦測試：通過Web 瀏覽器進行測試。 6 結論 　　本文分析與討論了四種基于Lonworks實現監(jiān)控系統(tǒng)的方法。LM工具的人機界面為簡單監(jiān)控提供了低成本平臺，但它不能用來代替高級終端的 HMI工具。利用LM+LNS DDE Server+組態(tài)軟件進行監(jiān)控的方法，具有快速、開發(fā)工作量小、方便組態(tài)的特點，適合一般要求的HMI，尤其適合短期、可靠性高的工程項目。直接使用LNS開發(fā)，可以定制自己的軟件產品，監(jiān)控與管理系統(tǒng)更靈活，但開發(fā)工作量比LM+LNS DDE Server+組態(tài)軟件大，而且復雜。利用Web Server實現監(jiān)控，可通過Internet從任何地方、任何時間對LonWorks網絡進行監(jiān)控，把Internet帶入人們的生活，但它不能訪問配置屬性和網絡管理功能。 　　通過以上四種方法的分析與比較，只要我們充分理解LonWorks技術，并根據實際情況選用合適的方法，就可以建立一個所需要的監(jiān)控系統(tǒng)。 　　本文作者創(chuàng)新點：首次概括與總結了基于LonWorks可以建立監(jiān)控系統(tǒng)的方法，并對各種方法的特點進行了比較。 參考文獻： 　　[1] Echelon Co,LNS DDE Server User’s Guide,Version 2.01,1998-1999 　　[2] Echelon Co,LNS for Windows’s Programmer’s Guide 　　[3]趙研.幾種網絡控制系統(tǒng)的比較及典型應用.微計算機信息. 2006,4: 40-42、146