Lonworks技術及在門禁一卡通系統中的應用

文章出處：http://www.jrzgy.com 作者： 人氣： 發表時間：2011年09月15日

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

    1 現場總線的定義及其實質

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

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

    現場總線系統的拓撲結構有很多種：如：總線型、環型、樹型、星型以及混合型等。

    2 Lonworks現場總線標準

    2．1 概述

    除上述幾種現場總線外，近年來發展比較迅速的還有一種現場總線產品，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、低成本等方面都優于傳統的DCS系統。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行網絡安裝、維護、監測，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點，多個節點通過通訊介質組成一個現場總線網絡。

    2．2 LNS技術簡介

    Echelon公司最新開發出來的LON總線開發工具——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點。本系統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，是一套適用于企業實現一卡通管理的計算機智能系統。(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協議，它具有完整的7層協議，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，第三級是節點，每個子網可有多至127個節點。由于Neuro芯片的協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 實時監控

    門禁節點之間的聯系主要是通過隱示消息(Network Vail—ables即網絡變量)來實現的，傳輸方式為雙向傳輸，即當一個門控狀態值被改變后，LonTalk協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點或主機，從而體現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。在本門禁系統中，歷史數據紀錄的傳輸是通過顯示消息傳輸方式來實現的。

    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、數據統計、數據分析、報表打印等功能。參見6．2。

    4．5 可擴展節點

    基于Lonworks良好的開放性，向用戶提供可擴展節點接口，用戶如需加入新的節點，只需將新的節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，實現系統的擴展。

    5 系統結構

    本系統采用傳統客戶／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，所有節點通過雙絞線并聯接人中心主機PCLTA20模塊上.

    6 系統軟件功能及其層次結構

    6．1 網絡管理子系統

    6．1．1層次結構與邏輯框架。

    6．1．2功能實現

    提供網絡通信、節點配置、設備監控、數據采集、參數下發、記載日志等功能，通過Echelon公司的PCLTA20模塊實現同下位機的接口，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，并將主機參數下發給指定的節點，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，從而體現Lonworks可互操作性特點．
    · 可擴展節點基于Lonworks良好的開放性，向用戶提供可擴展節點接口，用戶如需加入新的節點，只需將新的節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，實現系統的擴展。
    · 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，以便實時控制門禁模塊。

    6．2．2功能實現

    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、觸發類型設置、更新類型設置等。
    · 系統維護：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門禁控制系統已由本公司開發完成，相信隨著lonworks技術在未來幾年的大力推廣和發展，lonworks技術以其開放性、互操作性、安全性等優點將在智能化小區建設中發揮出更大的技術領先優勢。

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