一、关于现场控制总线

现场总线是自动控制领域的计算机局域网。用于生产现场，实现微机测控设备之间的双向、串行、多节点数字通信。它是一个开放的、数字化的、多点通信的底层控制网络。

现场总线具有较高的测控能力指标

· 受益于仪器的计算机化；

· 得益于设备的通信能力

现场总线的技术特点

1、采用智能现场设备，实现完全分散控制；

2、用数字信号代替模拟信号可以在一对电缆上传输多个信号；

3、开放性；

4、互操作性和互操作性；

5、现场设备的智能和功能自治；

6、系统结构的高度分散；

7、能适应恶劣的现场环境。

现场总线的优势

· 节省硬件数量和投资；

· 节省安装成本；

· 节省维护成本；

· 用户在系统集成方面具有高度的主动性；

· 提高系统的准确性和可靠性。

现场控制总线在楼宇网络中的作用

现场控制总线是楼宇自控系统现场控制层的通信网络，是实现底层控制设备之间数据共享和通信的基础。现场控制总线技术提高了系统的可靠性，缩短了响应时间楼宇自控bas，降低了上位机的计算负荷，是整个控制系统性能提升的保障。

二、关于 LON 总线

1、LON总线的基本概念

LON：全称Local，即本地操作网络。它由一家美国公司推出，是目前最流行的现场总线之一。

：是本公司为支持LON总线的设计而开发的一整套开发平台。

：是一种开放的通信协议，它最大的特点是完全支持ISO/OSI七层参考模型。

：是独立于公司的用户标准化组织，根据设计规范设计的产品可以很容易地集成。

2、神经元芯片（芯片）

神经元芯片是该技术的核心。它不仅是LON总线的通信处理器，还是采集和控制的通用处理器。该技术中的所有网络操作实际上都是通过它完成的。

一个神经元芯片具有三个单元处理器。一个用于链路层控制（MAC 处理器）；一个用于网络层控制（网络处理器）；另一个用于用户应用程序（应用程序处理器）。此外，它还包括11个I/O端口，使网络和控制功能可以在一个神经元芯片上完成。

3、技术组件

· 节点和路由器

· 协议

· 收发器

· 网络和节点开发工具

4、节点

节点包括：应用CPU、I/O处理单元、通信处理器、收发器和电源

有两种类型的节点：

1）以神经元芯片为核心的控制节点：一个神经元芯片几乎包含了一个现场节点的大部分功能模块——应用CPU、I/O处理单元、通信处理器，因此，一个神经元芯片加上收发器可以形成典型的现场控制节点。

2）具有MIP（Host Base）结构的控制节点：对于一些复杂的控制，可以将神经元芯片作为通信协处理器楼宇自控bas，利用先进的主机资源完成复杂的测控功能，从而提高操作、控制能力。

5、路由设备在技术中的作用

正是由于使用了路由设备，LON总线突破了传统现场总线的限制——不受通信介质、通信距离、通信速率的限制。在技​​术上，路由设备包括：中继器、网桥和路由器。

6、控制网络的基本元素

· Lon 网络服务器 - LNS

· NSS网络服务服务器

· NSI网络服务器接口

· LCA 对象服务器

· LCA数据服务器

· 工作站通讯接口（PCLTA、SLTA等；）

· 沟通渠道

· 路由器

· 子网

· 节点

7、技术特点包括

1）网络和控制功能可以在单个神经元芯片上执行。

2）支持多种通信介质（双绞线、电力线、光纤、无线等）及其互连。

3）是一个七层参考模型，支持ISO/OSI，提供固化在神经元芯片中的网络操作系统。

4）为用户提供完整的开发平台，包括现场调试工具、协议分析工具、网络开发语言C等。

5）由于支持面向对象编程（网络变量NV），很容易实现网络互操作。

三、关于协议

·：楼宇自控网络数据通信协议（即：A Date for and ，简称“协议”）

· 由美国供暖、空调和制冷工程师协会 ( ) 组织的标准计划委员会 135P (Stand : ) 历时八年半开发。

· 该协议专为供暖、通风、空调、制冷控制设备设计，也为其他楼宇控制系统（如照明、安防、消防等）的集成提供了基本原理。

1、协议背景

随着信息技术和整个信息产业的发展，楼宇自动化系统（BAS）正朝着集成化、智能化、网络化的方向发展。

现场总线只定义了楼宇自控系统的现场控制级网络，楼宇自控系统网络的标准化进程并不满足于现场控制级网络的开放性和标准化，而是进一步追求整体通信的标准化解决方案。

长期以来，BAS系统的发展一直受到众多厂商不同的专有协议的阻碍。没有开放性和互操作性的系统给系统的运行、维护和升级带来不便。因此，用户期望不同厂商的产品使用相同的标准通信语言来实现互操作性和开放性。

受 1970 年代能源危机的影响，在楼宇自动化系统中，空调和暖通空调（HVAC&R）率先意识到开放标准的重要性。

1987年，由楼宇自动化领域的专家组成的“标准化能源管理系统协议”圆桌会议在美国纽约召开，会议决定资助制定标准的楼宇自动化网络数据通信协议。

2、基本目标

通过定义工作站级通信网络的标准通信协议，消除不同厂家工作站之间的专有网关，将不同厂家不同功能的产品集成到一个系统中，实现各厂家设备的互操作性。实现，从而实现整个建筑。控制系统的标准化和开放性。

3、 开发过程

·1987.1发起成立委员会-135p

·1991.8 首个公开评审标准草案

·1994.3 第二次公开评审草案标准

·1995.3 第三次公开评审草案标准

·1995.6正式成为标准

1995.12被批准为美国国家标准，正式命名为ANSI/135-1995标准

·2002.1 正式发布新版ANSI/135-2001标准

·2003.1.18成为ISO-5的官方标准

4、 的组织

BMA --- 制造商协会

一个非营利性学术组织，致力于通过互操作性试验、教育媒体和激励措施来推进楼宇控制系统的开放性并促进楼宇自动化系统的成功应用。

BTL --- 测试实验室

负责检查产品是否符合基于BTL标准的要求，只有符合BTL要求的产品才能进入BTL清单，并向行业发布符合标准的产品。

相关标准——“135.1P Test ”由该机构授权。

5、基本原理

是多家楼宇自控系统产品供应商达成并应用于楼宇自控领域的数据通讯协议标准。

该协议提供了楼宇自动化系统实现互操作性的方法，详细阐述了楼宇自动化网络系统的功能，并阐明了系统组件如何共享数据、可以使用哪些功能、信息格式、通信媒体等所有规则。

6、的建筑设备表示方法——“对象”

• 对象是对楼宇自动化设备的建模和抽象描述。

对象是不同属性()的集合，本质上是由数据项组成的数据结构。

·对象的属性是楼宇自动化设备互操作过程中外部特征的反映。

7、标准对象

标准对象是定义的最常用的对象，是代表特定楼宇自动化设备的基本元素。

实际特定的楼宇自动化设备可以“映射”为不同标准对象实例的组合。

1995 年第一个正式版本中定义了 18 个标准对象。

8、标准对象类型及应用示例

9、架构图

10、应用层服务“”

· 在楼宇自动化网络环境中，“对象”是一个抽象的互操作接口，楼宇设备之间的互操作可以看作是对象之间的信息交换。

· 访问对象必须定义操作的“命令”或“消息”，而这个“命令”或“消息”被定义为“服务”。

· 通过“服务”，一个设备可以从另一个设备读取/写入数据，或者命令另一个设备执行某些操作。

11、应用层服务

在 1995 年的第一个正式版本中定义了 35 个“服务”，分为 6 个功能组：

(1）对象访问服务组();

(2）远程设备管理服务组( );

(3）文件访问服务组(File);

(4）安全服务组();

（5）Alarm and Event 服务组（Alarm and Event）；

(6）虚拟终端服务组 ( )。

12、网络层

网络层位于多种局域网技术之上，其作用是屏蔽不同局域网之间的差异，为应用层提供统一的“视图”。

网络层的互联设备包括路由器和半路由器，它们用于连接网络，形成互联网络。

13、局域网

· 局域网的作用是传输服务数据单元。

· 该标准基于性价比定义了四种局域网和一种远程连接技术。

14、支持多种数据链路层协议

15、标准总结

总之，标准可以概括为以下等式：

标准=对象模型+应用层服务+网络层+各种局域网

16、特点

· 致力于楼宇自动化网络

· 全面开放，技术先进

· 被许多标准组织接受为标准，具有广泛的权威性

· 不依赖现有的局域网或广域网技术，具有良好的互联特性

· 良好的柔韧性

· 良好的可扩展性

四、KNX 总线标准

· EIB（总线）作为第一个专门用于电气安装、房屋自动化和安防系统领域的开放标准，在场馆照明、智能家居、家庭大型电气控制等功能性建筑应用中获得了巨大的普及近年来在国外。成功。然而，EIB作为标准在普通民用建筑、暖通空调和安全技术领域的推广并未取得成功。

· KNX总线标准是在EIB标准的基础上，在配置机制和物理介质上结合欧洲其他两个著名的总线标准和EHS形成的。

1、KNX结构模型

2、KNX与LON、以太网的关系

五、网关技术

·从一般通信原理来看，网关也称为网间连接器或协议转换器，是实现不同协议网络互连的主要手段。

·在楼宇自控系统中，我们将所有实现不同协议系统的互联设备或标准统称为网关（底层设备网关、管理层集成网关等）。

六、OPC 标准

· OPC是英文OLE的缩写，意思是过程控制中的对象嵌入技术，是一种工业技术规范和标准。

· OPC标准是开发者在对象链接嵌入（OLE, and ）、组件对象模块（COM, Model）和分布式组件对象模块（DCOM, Model）技术的基础上开发出来的。

OPC 为解决系统集成问题提供了方便的解决方案。在这个解决方案中，包括OPC服务器和OPC客户端。OPC服务器一般不知道它的客户端，OPC客户端根据需要连接或断开与OPC服务器的链接。OPC 的作用是为服务器/客户端链路提供标准的一、标准接口规范。根据这个统一的规范，每个服务器/客户端可以形成如图（b）所示的链接模式。每个客户端/服务器之间形成了即插即用的简单标准化的链接关系。与（a）中的情况相比，显然简化了很多。

1、OPC 模式链接

2、OPC的作用

· 硬件厂商只需编写一套驱动程序即可满足不同用户的需求。

· 应用开发者只需要编写一个接口来连接不同的设备。

· 软件开发人员无需重复编写大量设备驱动程序。

· 工程师在设备选型上有更多选择。

3、C/S结构和B/S结构

C/S (/) 是客户端/服务器结构。在这种结构中，客户端需要安装专用的客户端软件。

B/S（/）是浏览器/服务器结构。这种结构是随着技术的兴起而产生的一种新型结构，是对C/S结构的改进。

4、C/S与B/S结构对比

服务范围：C/S适用于小型局域网，B/S适用于or。

客户端：C/S需要安装客户端软件，B/S不需要。

安全性：C/S 强，B/S 弱。

程序结构：C/S相对封闭，B/S开放。

软件复用性：C/S差，B/S强。

系统维护：C/S难，B/S简单。