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Die LonWorks®-Technologie

LON (Lokal Opereirendes Netzwerk) mit seiner LonWorks®-Technologie stellt eine neue Netzwerktechnologie dar, die es möglich macht, die Intelligenz in grossen Systemen dezentral auf kleine Einheiten (Knoten) zu verteilen.
Dort, wo Gebäudefunktionen bisher nur mit Zentralrechnern oder Speicherprogrammierten Steuerungen (SPS) und grossem Verdrahtungsaufwand realisiert werden konnten, können mit LonWorks® kleine "intelligente" Knoten vor Ort messen, verarbeiten, schalten, dimmen, regeln, Antriebe ansteuern, etc.

Dezentrale Automatisierung
Beispielsweise über eine Zweidraht-Busleitung miteinander verbunden, tauschen die Knoten ihre Information untereinander aus. Die LonWorks®-Technologie geht dabei weit über die Funktionalität eines Bussystems für dezentrale Peripherie hinaus, welches lediglich Messwerte von Sensoren an eine Zentrale und Befehle von der Zentrale an Aktoren überträgt. Die Entwicklung der Halbleitertechnologie macht intelligente Knoten mit eigenständigen Prozessoren, Speicher und verschiedenen Schnittstellen verfügbar. Diese verarbeiten die Daten schon vor Ort und geben nur die Verarbeitungsergebnisse weiter. Jeder Knoten übernimmt auf diese Weise einen Teil der Aufgaben, die bsiher eine Zentrale übernommen hätte. Man spricht daher von einem dezentralen Automatisierungssystem oder auch von einem Automatisierungsnetzwerk.

Bausteine der LonWorks®-Technologie
Die LonWorks®-Technologie schliesst alle für den Entwurf, den Aufbau, den Betrieb und die Wartung einer LON-Installation erforderlichen Hilfsmittel ein:

 

LonWorks® - Übersicht

Die LonWorks®-Technologie hält für die Probleme, die beim Entwerfen, Bauen, Installieren und Unterhalt von Kontrollnetzwerken auftreten können eine Lösung bereit. Solche Netzwerke können eine Grösse von 2 bis 32'000 Einheiten aufweisen und können überall eingesetzt werden: Heute finden wir LonWorks®-Netzwerke in den Zügen der Bundesbahn (Ansagesystem), im öffentlichen Nahverkehr (Signalbeeinflussung, drahtlose Kommunikation), in Flugzeugen (Avionik/ Autopilotsystem von Raytheon), in Aufzügen (Schindler Monocar), als Standardnetz an Tankstellen (ICFW-Standard), in Leitsystemen der Starkstromtechnik (ABB Network Partners), in vernetzten Zahlungssystemen (Auriga) und natürlich in der Gebäudeautomation. In fast jedem Industriezweig kann man heute einen Trend weg von proprietären Kontrollschemas und zentralisierten Systemen feststellen. Hersteller benutzen offene, seriengefertigte Chips, Betriebssysteme und Teile für die Herstellung von Produkten, die verbesserte Zuverlässigkeit, Flexibilität, Ausführung und geringere Systemkosten zur Folge haben. In zentralisierten Kontrollsystemen geben Sensoren Daten an eine zentrale Kontrollstelle weiter, die wiederum Monitoren und Antriebe kontrollieren. Jedes System verfügt als typische Eigenschaft über seine eigenen speziellen I/O und eigene Betriebsarchitektur. Diese zentralen Systeme sind teuer in der Entwicklung, kostspielig in der Installation und schwierig zu erweitern. Die Verlässlichkeit der Systeme kommt an erster Stelle.

  • Entwickler solcher Systeme stellen fest, dass der grösste Teil ihres Engineeringefforts für das Implementieren und Testen von Verdrahtungen und Kommunikationssystemen aufgewendet wird, anstatt für die Entwicklung von Kontroll- oder Anwendungseinheiten.
  • Systemintegratoren solcher Systeme machen die Erfahrung, dass sie versuchen Systeme zu verbinden, die nicht für die Kommunikation untereinander entwickelt wurden.
  • Endbenutzer bezahlen nicht nur einen hohen Preis bei der Anschaffung eines solchen Systemes, sondern auch für den Unterhalt, für Erweiterungen oder Aenderungen.

Die LonWorks®-Technologie verkörpert den Trend weg von proprietären Kontrollschemas und zentralisierten Systemen. LonWorks® bietet Interoperabilität, robuste Technologie, schnellere Entwicklung und hilft Aufwand sparen.

In einem LonWork® Netzwerk, kommunizieren intelligente Kontrolleinheiten, sogenannte Knoten, mit Hilfe eines herkömmlichen Protokolls miteinander. Jeder Knoten im Netzwerk verfügt über eine embedded Intelligenz, die das Protokoll implementiert und Kontrollfunktionen ausführt. Zusätzlich verfügt jeder Knoten über eine physische Schnittstelle, die den Knoten des Mikrokontrollers mit dem Kommunikationsmedium verbindet.

Ein typischer Knoten in einem LonWorks®-Kontrollnetzwerk führt eine einfache Aufgabe aus. Einrichtungen wie Annäherungssensoren, Schalter, Bewegungssensoren, Relais, Motorantriebe und Instrumente können alles Knoten auf dem Netzwerk sein. Das ganze Netzwerk führt eine komplexe Kontrollanwendung durch, so wie zum Beispiel eine Fabrikationsstrasse betreiben oder ein Gebäude automatisieren.

Mit LonWorks® ist die Systementwicklung viel einfacher, da kundenspezifische Hardware- und Softwareentwicklungen häufig wegfallen. Teures Punkt zu Punkt Verdrahten wird ersetzt mit günstiger geteilter Verdrahtung oder sogar mit Techniken, die keine neue Verdrahtung nötig machen, wie z.B. Stromkabel und Radiokommunikation. Inbetriebnahmen werden einfacher, da die Integration vermehrt zur Routine wird. Zusätze und Aenderungen stellen nicht länger ein Problem dar, da nur noch einige zusätzliche Komponenten und einfache Rekonfiguration erforderlich sind. Mit tieferen Kosten, erhöhter Flexibilität, schnellerer Entwicklung, neuer Auswahl und einem explodierenden Markt stellt die LonWorks®-Technologie für die Kontrollsysteme eine Revolution dar.

 

LonWorks® hat die richtigen Antworten

LonWorks® bietet den Herstellern alles, um die standardisierte Vernetzung in ihre eigenen Produkte zu integrieren. Die Technologie ist bereits heute verfügbar, die nachfolgend aufgelisteten Vorteile sind bisher einzigartig:

  • normiertes Protokoll, welches Daten bezüglich Format und Inhalt festlegt (LON kommuniziert Messwerte in SI-Einheiten)
  • auswechselbarer physical Layer (2-Draht, Fiberoptik, Free Topology, RS-485, Line Power (Bus + Speisung gekoppelt), Powerline (über Energienetze) und Funk
  • kostengünstige Kontroller und Transceiver aus Massenfabrikation
  • breite globale Verankerung in verschiedensten Märkten: LON ist nicht nur eine zentral-europäische Erscheinung im Gebäude.
  • verfügbare IP Connectivity, um bestehende Intranet Infrastrukturen effizient zu Nutzen
  • enorm kurze Entwicklungszeiten für die Erstellung kundenspezifischer Nischenprodukte
  • praktisch alle führenden Hersteller bieten heute LonMark®-Komponenten an oder haben LonWorks® für ihre eigenen (noch) geschlossenen Netzwerklösungen angewendet. Auch dieser Vorteil wirkt sich in globalem Rahmen aus.
  • offener Standard (IEC 709.1, CEN...)

 

Schritte zum Aufbau eines LonWorks®-Netzwerkes

Im Gegensatz zum herkömmlichen Ansatz können bei LonWorks®-Netzen anstelle von Datenpunkten dezentrale Funktionen definiert werden. Die funktionellen Anforderungen sollten deshalb von Beginn weg bekannt sein.
Die Topologie des Netzwerkes kann nun festgelegt werden, wobei der Einsatz der freien Topologie ermöglicht, den Entscheid bezüglich Kabelführung aufzuschieben. Die zum Einsatz gelangende Uebertragungstechnologie (Twisted Pair Bus, Free Topology, Powerline, Funk) und der allfällige Bedarf an Routern und Repeatern muss festgelegt werden.
Die Komponenten der Hersteller können nun ausgesucht werden, wobei darauf geachtet werden muss, dass Funktionen und Netzwerkvariablen zusammenpassen.

Das Installationstool und dazugehörige Plug-Ins (vereinfachte Konfigurationsschnittstellen) werden definiert und die Konfiguration (Platzierung der Knoten, Variablenverbindungen) kann vorgenommen werden. Das Netzwerk kann nun physikalisch aufgebaut werden. Auf die korrekte Verkabelung und deren Ueberprüfung sollte besonders geachtet werden.

 

Wichtige Begriffe

    LON Local Operating Network
    LonWorks® die auf LON basierende Netzwerktechnologie als Gesamtes.
    LonTalk® Das LON Protokoll, d.h. die Sprache, mit welcher einzelne Komponenten Informationen austauschen.
    Knoten einzelne Steuerungskompo-nenten in einem dezentralen Netzwerk.
    LonMark® eine Standardisierungsorganisation, welche sicherstellt, dass Anwendungsprogramme veschiedener Hersteller kompatibel eingesetzt werden.
    Neuron® Microcontroller mit einem LonTalk Interface.
    LonMark® Schweiz - Affiliate Organisationen LonMark® Schweiz ist eine Non-Profit-Organisation, welche sich zum Ziel gesetzt hat, die LonWorks®-Technologie einem breiteren Anwenderkreis zugänglich zu machen.
    LonMark® International und solche Länderorganisationen, sogenannte Affiliates, bilden ein weltweites Netzwerk.

 

Technische Grundlagen

 

Das Dokument "Technische Grundlagen" ist eine Ergänzung zum Produkthandbuch und enthält die wichtigsten Infos zur LON-Technologie kurz zusammengefasst.