1、LonWorks與BACnet的應用探討【摘要】介紹了樓宇自動化系統（BAS）目前采用通信協議及應用情況，重點針對LonWorks與BACnet進行比較，分析了幾種典型結構技術特點，探討了樓宇系統通信協議發展趨勢。【關鍵詞】通信協議 分布式結構 互操作性 網絡互聯信息技術及整個信息產業發展，樓宇自動化正向集成化、智能化和網絡化方向邁進。大系統集成基礎就是通信網絡，其技術核心體現系統集成及相關通信協議上。確保信息正常傳送，必須有關信息傳輸順序、信息格式和信息內容等方面有一組約定或規則，這組約定或規則就是網絡協議。簡單說，網絡協議好像各設備間通信時使用語言。各家通信協議標準和性能差異，存著系統間通

2、信兼容和互換性問題，需要一個統一開放式標準來實現各家產品相互兼容和交換。這樣做好處是所有廠家儀表、系統都可進行互相通信，使各制造商產品不受專有協議限制，給用戶使用帶來極大方便。主要優點有：減少布線、安裝等費用；節省操作與維修費用；數字傳遞精度高；增強系統靈活性和升級方便性。目前國際上網絡標準和協議發展很快，均處于不斷變化中。樓宇控制系統領域，目前主要采用Echelon公司LonWorks（Local Operating Network）協議及美國ASHRAE（美國暖通、空調和制冷工程師協會）BACnet（A Date Communication Protocol for Building Au

3、tomation and Control Networks）協議。盡管許多廠商均認可這兩項技術，它們還被寫進歐洲CENTC247建筑控制標準文件中，目前許多廠商自己產品技術特點，不斷發展自己標準。目前，大多數局域網、主干網與Internet互連技術已成熟并到了廣泛應用。樓宇系統設備多，控制網絡五花八門，各廠家提供樓宇設備和控制系統，其通信協議不同，造成不同廠商設備之間沒有很好互操作性，實際上很難同一系統中混用。影響系統管理、維護和安全。長期以來，用戶一直希望打破樓宇控制廠家壟斷局面，迫切盼望采用標準通信協議。眾多廠家也一直競爭，力爭占領更多市場，均希望使自己成為系統開放關鍵角色。結果是樓宇系統

4、越復雜，用戶所受限制也越多。，樓宇自動化領域，要求增加系統透明性、互操作性呼聲也越來越高。人們已經看到，一個不具備開放性、不能實現互操作系統會給系統運行維護、升級改造帶來極大不便。這種形式下，LonWorks和BACnet等標準協議應運而生。LonWorks與BACnet二者到底誰優勢更大？似乎各有所長。本文就控制協議應用及發展作如下討論。1 LonWorks應用情況LonWorks是1993年推出，它具有統一性、開放性和互操作性。LonWorks現場總線網絡簡稱為LON網絡，其核心為Neuron芯片，它既能管理通信，又具有輸入、輸出功能，芯片內部含有三個CPU，分別管理網絡、介質訪問和應用。

5、LonWorks神經元網絡技術是一種近年來已廣泛應用于樓宇自動化系統中一種現場總線技術，其最大特點是掛接LON總線上備控制節點都有裝配有神經元控制芯片，而每只芯片內已固化有標準網絡通信協議，這就使接入LON總線各類設備可互通信，可實現樓宇自動化系統集成，它短時間內到了自動控制領域廣泛關注和普遍接受，樓宇自動控制領域更成為實際上標準。可以說LonWorks技術最大應用領域就是樓宇自動化方面，它包括建筑物監控系統所有領域，即人口控制、電梯和能源管理、消防、救生、供暖通風、測量、保安等。建筑業中，LonWorks協議中介質訪問控制層，即第七層協議中第一、二層已經被（ASHRAE）接納為建筑自動化控制

6、網絡（BACnet）標準，同時也被美國國家標準協會（ANSI）制定有關標準所采納。LON網絡采用通信協議稱為Lontalk協議，該協議對用戶完全開放，支持多種通信媒介，可以實現不同設備之間互操作。 LonWorks作為局域網絡技術控制領域應用，LON網絡是將控制系統按局域網絡（LAN）方式進行構造，用網絡節點代替LAN中工作站，并將其安裝監控現場，直接與各種傳感器、控制器相連。LonWorks網中每個節點間可以實現點到點信息傳送，具有很好互操作性。支持LonWorks各種智能節點（如溫度、濕度、壓力、二氧化碳檢測，執行器、控制器、數據記錄及趨勢分析等），能使傳感器、變送器與執行器本身帶有數據處

7、理和數據通信功能，它們十分有效支持了樓宇自動化系統構建，所有匹配智能節點、輸入輸出模塊樓宇設備系統，都能方便組成真正分布式監控網絡。LON網絡一個測控網絡上節點數最多可達32000個，是哪一類節點，都含有用于控制和通信Neuron芯片，用于連接一個或多個IO設備IO接口，以及負責將節點連接上網收發器。采用LonWorks技術網絡可以輕松實現不同系統、不同產品之間對等通訊，廣泛用來構建分布式控制網絡，大大簡化了系統設計，提高了系統可靠性。LonWorks互操作協議設計節點可以實現不同產品之間互聯，這為系統集成提供了方便，尤其為打破某些公司專項技術壟斷提供了可能。 LonWorks技術用于樓宇自動

8、化系統（BAS）中已較為成熟，圖1為采用LonWorks技術集成系統示意圖。從目前己應用情況來看，很多已建系統BAS主要采用LonWorks技術，其問題之一是對系統布線要求較苛刻。 圖1 采用Lonworks大樓自動化系統 2 BACnet協議應用BACnet標準誕生，結束了樓宇自動化領域眾多廠家各自為政局面。BACnet作為一種標準開放式數據通信協議，使不同廠家樓宇設備能夠實現互操作，也就是說，一個系統中，允許混用不同廠家設備，并能為這些設備提供統一數據通信服務和協議操作平臺。這個僅給用戶提供了更大選擇空間，給系統升級、維護提供了靈活性。BACnet標準是針對曖通空調、給

9、水排水、消防、保安等樓宇系統設計，它提供廣種描述各種樓宇設備模型，使各種設備能互操作和協同工作。BACnet定義了異種不同LAN環境下網絡工作站之間通信規程，它利太網實現BACnet協議，其傳輸性能較傳統控制網絡有較大提高。BACnet標準是針對樓宇自動化系統設計。它采用了面向對象技術，用"對象"、"屬性"和"服務"等要素定義信息格式，它定義了一種具有屬性對象來表示任意樓宇系統設備功能，提供了一種標準表示樓宇自控設備方式。目前BACnet共定義了18個對象，123個屬性和32種服務。很容易實現節點間對等通訊，使系統設計大大簡化，可靠性

10、大大提高。BACnet中，一個設備可以從另個設備中獲取信息，可操作另一設備或向多個設備發布信息。BACnet對象和屬性提供了通信共同語言，而服務則提供了信息傳遞手段。協準通信協議應該是開放，利用標準通信協議集成方法目前還未達到廣泛應用，但它應用前景看好，尤其是大系統和那些可能還要進一步擴容和升級大系統。  圖2 采用BACnet樓宇自動化系統 圖2表示分散建筑之間采用分布式網絡集成一種方案。這些樓宇自動化系統（BAS）對現場儀表盤和控制器也能實現分個人控制功能，而不再是必須依靠中央控制器。它能利用集成網絡所提供技術，快速、便利傳遞和控制數據，網關數據網絡和控制網絡之間提供界

11、面。3 通信協議應用及發展 LonWtorks與BACnet已競爭多年，各自都有自己用戶群。樓宇自動化領域，有此廠家有意把他們產品設計成LonWorks與BACnet混合，作為他們標準。幾種典型結構見圖3。  圖3 幾種典型應用結構 結構A是一種已過時設計，試圖將所用通信協議適應已有工業標準，而實際上又并不打算采納它們。，實質上是一種不開放系統，不能實現交互式操作，很難適應種類繁多設備檢測和控制要求，這種設計最終將被淘汰。結構B似乎商家更喜歡，他們今產品宣傳時說"我們己經采用了LonWorks，用戶可以混用不同廠家設備。"聽起來很不錯，實際上，用戶并個能

12、自由選擇。當用戶擴建現有系統時，常常是不不繼續購買原始供應廠商設備。多個廠家設備要一個系統中協調集成，并非想象那樣容易。換言之，用戶想對現有系統升級、改造，或想換用其它廠家設備，只能用網關方案。原始廠內專業領域仍舊是不開放。結構C和結構D開始考慮用戶要求，即互操作性，用戶可以一個系統中實現不同廠家設備之間互操作，允許混合配置各種設備。盡管目前還僅限于設備層，價格便宜，但應用前景看好。為什么有廠家愿意選結構C，有又愿意選結構D呢？主設計師設計時不同考慮。但對用戶來說，似乎并沒有多大區別。筆者認為，LonWorks不會消火。不少廠家己經他們產品系列中嵌有Lonworks，而要讓他們退出LonWor

13、ks，再改一種新標準是很困難，費用也高。BACnet作為系統層協議一種選擇，潛優勢更大。從目前情況來看，樓宇控制器頂尖級廠家這類應用上，還沒有哪家選LonWorks。BACnet很適宜工作站級管理領域應用，系統層協議有利于交互操作性，正如C、D結構所期望，而BACnet正好能擔當此任。盡管是競爭對手，但各自都向同一目標努力，那就是互操作性和對用戶開放。大多數人理解LonWorks與BACnet共同構建樓宇控制系統需要。今大建成許多樓宇系統，正是采用了LonWorks與BACnet共同構建方式。價格問題一直是用戶最關心問題之一，采用哪種協議或廠家標準，或LonWorks，或BACnet，成本相差

14、都不大。目前標準還未完全統一情況下，用戶可以實際工程需要合理選擇。BACnet和LonWorks最近都積極開發網絡操作平臺，以實現功能強人網絡集成、管理和維護。BACnet樓宇自動化協議基礎上發展起來BACnet/IP協議，可以實現建筑設備自動化系統與Internet無縫集成，為建筑設備自動化系統與數據通信網絡集成體系結構上提供了保證。Echelon公司新近推出iL0N 1000 Internet服務器，可以與Internet互連，可以IP網上標準例覽器界面來對LonWorks網絡實現監控，還能實現LonTalk協議與IP協議轉換，為共享同一網絡中信息資源提供了標準平臺。4 結束語利用標準通信協議集成方法目前還未達到廣泛應用，但它應用前景看好，尤其是大系統和那些可能還要進一步擴容和升級系統，采用開放通信協議及相應技術標準集成方法是今后發展方向。從樓宇控制領域來講，設備域上越來越分散，要實現對設備和網絡監控，遠程診斷維護，Internet，將控制網絡和Internet結合將成為控制領域一個新方向。實現樓宇自動化系統開放和互操作，一直是樓宇工程師和房產商共同期望。B