LonWorks H. Honkanen. LonWorks-tekniikastalla on kyky tukea useita erilaisia tiedonsiirtomedioita ilman erityistä tukea itse LONlaitteen

Koko: px

Aloita esitys sivulta:

Download "LonWorks H. Honkanen. LonWorks-tekniikastalla on kyky tukea useita erilaisia tiedonsiirtomedioita ilman erityistä tukea itse LONlaitteen"

Arttu Kahma
8 vuotta sitten
Katselukertoja:

1 LonWorks H. Honkanen LonWorks teknologian on kehittänyt Yhdysvaltalainen Echelon Corporation, joka on vuonna 1989 perustettu juuri tätä tarkoitusta varten. Kehitystyön tarkoitus on ollut luoda yleiskäyttöinen ja joustava kenttäväyläteknologia, mutta kehityksen aikana käyttö on painottunut erityisesti rakennusautomaation alueelle. LonWorks on kuluneiden vuosien aikana otettu myös käyttöön useissa teollisuuden sovelluksissa, mm. sähkönjakelussa ja erilaisten kuljetinjärjestelmien sähkömoottorien ohjauksessa. Kattavan yleiskuvan kotimaisista LonWorks-sovelluksista antaa TEKES:n julkaisu "Teknologiaa tilankäyttäjän tarpeisiin" SaMBA (Smart and Modular Building Automation ), joka nimestään huolimatta ei rajoitu vain rakennusautomaatiosovellusten esittelyyn. Käsiteltävästä tekniikasta yleensä käytetään nimitystä "LonWorks-teknologia". Yksittäisistä verkoista käytetään usein nimitystä "LON-verkko" tai "LON-väylä", missä LON = Local Operating Network. Verkossa käytettävä tiedonsiirtoprotokolla tuntee nimen "LonTalk". Tässä yhteydessä voitanee todeta, että LON-laitteiden välinen tiedonsiirto perustuu verkkomuuttujiin (network variable), jotka ovat laitteiden sisäisessä ohjelmakoodissa (C-kieltä muistuttavalla Neuron C- ohjelmointkielellä) esiteltyjä muuttujia, jotka pystyvät arvoa muutettaessa lähettämään muuttuneen arvon väylälle (output network variable) ja toisaalta vastaanottamaan väylältä uusia arvoja (input network variable). LonWorks järjestelmä on hajautettu järjestelmä, jossa jokainen laite on oma älykäs yksikkönsä, eli jokainen yksikkö toimii itsenäisesti, väylää käytetään vain ohjelmointiin ja tietojen vaihtoon eri yksiköiden kesken Tärkeä osa LON-verkon rakentamista on eri laitteissa olevien eri verkkomuuttujien liittäminen toisiinsa (network variable binding) muokkaamalla laitteiden konfiguraatiotauluja. Tähän kytkentätyöhön on olemassa useita työkaluohjelmistoja. LonWorks verkon toiminta perustuu älykkäisiin kenttälaitteisiin, jotka samalla muodostavat verkon solmut [ node ] Älykkyys on solmun Neuron mikropiirissä Jokaiseen Neuron piiriin on valmistusvaiheessa tallennettu oma 48 bittinen laitetunnuserilaisia tunnnuslukuja voi täten olla -kappaletta, eli reilut 281 biljoonaa! Piirien osoitteiden jakoa hallinnoi ja organisoi Echellon Corporation Neuron piiri lähettää tunnuksensa väylään, kun service nasta kytketään loogiseen nollaan LonWorks-tekniikastalla on kyky tukea useita erilaisia tiedonsiirtomedioita ilman erityistä tukea itse LONlaitteen sovellukselta. Tähän on päästy erottamalla LonTalk-protokollaa käsittelevä osa järjestelmästä ja fyysistä mediaa käsittelevä osa järjestelmästä fyysisesti eri komponentteihin. Protokollan toiminnasta huolehtii erityisesti tähän tarkoitukseen suunniteltu mikroprosessori, Neuron Chip. Fyysisen median käsittelystä huolehtii erillinen transceiver (transmitter/receiver) yksikkö. Tiedonsiirtomedian vaihto on tehty jopa niin automaattiseksi, että tiedonsiirtomedian vaihtamiseksi ei laitteiden kommunikaatioparametrejä tarvitse muuttaa, riittää kun fyysinen transceiver-yksikkö vaihdetaan. Käynnistyessään laite tunnistaa automaattisesti käytössä olevan transceiver-yksikön.

LonWorks on kuluneiden vuosien aikana otettu myös käyttöön useissa teollisuuden sovelluksissa, mm. sähkönjakelussa ja erilaisten kuljetinjärjestelmien sähkömoottorien ohjauksessa.

2 LonWorks järjestelmään on määritelty kolme tiedonsiirtotapaa: Kierretty johdinpari Radiotaajuinen siirto langattomana Siirto sähköverkon avulla Lisäksi LonWorks verkossa on käytetty siirtotienä mm. koaksiaalikaapelia, valokuitua ja langattomasti infrapunaa Käytetyimpiä tiedonsiirtomedioita LonWorks-teknologiassa ovat kierretty pari (twisted pair), josta on kaksi päämuunnosta, Mb/s nopeudella toimivat TP/XF ja 78.1 kb/s nopeudella toimiva TP/XF 78. Jälkimmäisen on kuitenkin korvaamassa viime aikoina yleistynyt FTT-10 tyyppinen transceiver (Free Topology Transceiver), joka mahdollistaa joustavamman väylän rakenteen muuttamisen, kuten laitteiden lisäyksen ja poiston. Parikaapeli: Voidaan syöttää käyttöjännite ( 24V 48V ) pientehoisille ( max. 100 ma ) laitteille Runkoverkon tiedonsiirtonopeus 1,25 Megabittiä sekunnissa Sivuhaaran tiedonsiirtonopeus 78 kilobittiä sekunnissa Edellä mainitytujen kierrettyyn pariin perustuvien menetelmien lisäksi usein käytettyjä tiedonsiirtomedioita ovat optinen kuitu ja sähköverkon kautta tapahtuva kommunikointi. Radiotaajuinen langaton tiedonsiirto: Radiotekniikkaa Tiedonsiirtonopeus 5 kilobittiä sekunnissa Sähköverkkoa käyttävä tiedonsiirto: Tiedonsiirto sähköverkkoon syötettävällä kantoaallolla Tiedonsiirtonopeus 5 kilobittiä sekunnissa Ympäristöissä, joissa sähkömagneettiset häiriöt ovat voimakkaita (kuten monet teollisuuden prosessit), optinen kuitu on usein ainut mahdollinen tapa siirtää tietoa.

250 Mb/s nopeudella toimivat TP/XF 1.250 ja 78.1 kb/s nopeudella toimiva TP/XF 78.

3 Sähköverkon kautta tapahtuvan kommunikoinnin etuna taas on sen helppo saatavuus (pistorasioita on useimmissa paikoissa) mutta haittapuolena taas häiriöherkkyys ja tarvittavien liityntälaitteiden kallis hinta. Tiedosiirto LonWORKS verkossa Tiedonsiirto LonWorks verkossa tapahtuu LonTalk protokollan mukaisesti LonTalk protokollaan on määritelty standardisoituja verkkomuuttujia, SNVT Net Variable Type ) SNVT:n avulla solmut lähettävät tietoa toisille solmuille ( Standard Standardiverkkomuuttujat ( SNVT ) ovat numeroituja Esimerkkejä: SNVT nro 21 on 8 bittinen suhdeluku, 0 200, jolla saadaan 0,5 % resoluutio SNVT nro 36 on ASCII merkkijono SNVT nro 39 on 16 bittinen lämpötilatieto, lämpötila alue on 274 C ,5 C ja resoluutio 0,1 C Verkkosanoman rakenne: 1. Vastaanottavan solmun osoite, tarvittaessa lisäksi pääverkon ja aliverkon osoitteet 2. Lähettävän solmun osoite 3. Viestityyppi 4. Standardimuuttujan numero 5. Lähtömuuttujan lukuarvo Tekniikan tuomat edut: Mahdollisuus integroitua ja avoin kaikille. Helppo asentaa, koska yhteinen ohjaus mukana oleville osille (valaistus, lämmitys, ilmastointi, kulunvalvonta jne. ). Muunneltavuus ja laajennettavuus (mm. uudelleen ohjelmointi yksinkertaistuu, muutoskustannukset pienenevät, kaapelointi vähenee). Energian säästö paranee, koska ohjausjärjestelmällä tehostuu osien yhteiskäyttö. Tehokas ja yksinkertainen, koko rakennusta käsittävä ylläpito, ohjaus ja valvonta. Siirtotienä voidaan käyttää useita menetelmiä (sähköverkot, kierretyt parikaapelit, valokaapeli, infrapuna, radiotaajuus, koaksiaali, jne.). Siirtoteiden yhdistäminen keskenään voidaan tehdä reitittimien avulla. Käyttäjäystävällinen hallinta. Vapaa kaapeloinnin fyysinen muoto (väylä, silmukka, tähti tai yhdistelmä). Tukee tulevaisuuden palvelutarjontaa => investointia voidaan hyödyntää myös jatkossa. Vain yksi järjestelmä monien sijasta => päästään eroon erillisjärjestelmistä. Kiinteistöissä suunnittelu tehdään tilapohjaisuuteen perustuen ei järjestelmäpohjaisuuteen. LonWorksin tuomat haasteet: Vaaditaan enemmän monialaosaamista => eri järjestelmien integrointi => eri järjestelmien töiden koordinointi. Tietoliikenneosaamisen tarve kasvaa. Järjestelmän teknisten dokumenttien ja niiden ajan tasalla pitäminen tärkeää. Tietoturvan varmistamisen ja kehittämisen tärkeys kasvaa.

Tiedosiirto LonWORKS verkossa Tiedonsiirto LonWorks verkossa tapahtuu LonTalk protokollan mukaisesti LonTalk protokollaan on määritelty standardisoituja verkkomuuttujia, SNVT Net Variable Type )

4 Kuva: Tiedonsiirtomediat LonWorks järjestelmässä LonWorks -teknologiaa sovelletaan: Rakennusten hallintaan Teollisuuden automaatioon eli prosessi- ja kappaletavarateollisuuteen Kulkuneuvoissa (laivoissa, junissa, lentokoneissa) Koneiden ohjauksessa Mittareiden etäluennassa yms. Teknologiaa sovelletaan rakennuksissa: Valaistuksen ohjaukseen Kiinteistöautomaatioon Kulunvalvontaan Murtosuojaukseen ja palovaroitukseen (Huom! viranomaismääräykset) Kuva: LonWorks verkon käytön jakauma Hissien ohjaukseen Kulutusten mittaukseen

5 Kuva: LonWorks tekniikka mahdollistaa hyvin vapaan verkkorakenteen

6 Kun solmu liitetään esimerkiksi parikierrettyyn mediaan tarvitsee se oman väyläsovittimen. Parikierretyssä väylässä voidaan käyttää FTT-10A (Free Topology Transceiver) tai LPT-10 (Link Pover Transceiver) väyläsovittimia, riippuen siitä miten käyttöjännite solmuille syötetään. FTT-10A väyläsovittimia käytettäessä käyttöjännite viedään erillisenä tiedonsiirtoväylästä. Tällöin solmun käyttöjännite on 24 V. LPT-10 on tarkoitettu sovelluksiin, joissa tiedon siirto ja solmun käyttöjännite siirretään samaa parikaapelia käyttäen. Yleensä käyttöjännite tällöin 42,5 V. Samassa väylässä voi olla molempia väyläsovittimia, jolloin FTT-10A:ssa suodatetaan 42,5 voltin käyttöjännite pois. Muita parikaapelille tarkoitettuja väyläsovittimia ovat mm. RS-485, TPT-78 ja TPT-1250 (Twisted Pair Transceiver). RS-485 on jäänyt nykyisin vähemmälle käytölle. Kuva: LonWorks tekniikalla toteutettu ratkaisuesimerkki Joitakin käytössä olevia lyhenteitä TPT = Twisted Pair Transceiver FTT = Free Topology Transceiver LPT = Link Power Transceiver PLT = Power Line Transceiver RF = Radio Frequency FO = Fiber Optic PCLTA = PC LonTalk Adapter SLTA = Serial LonTalk Adapter PCC = PC Card

FTT-10A väyläsovittimia käytettäessä käyttöjännite viedään erillisenä tiedonsiirtoväylästä. Tällöin solmun käyttöjännite on 24 V.

7 Kuva: Rakenne-esimerkki, vasemmanpuoleinen osio toteutettu I/O moduleilla, I/O modulit mahdollistavat myös aiempien hallinta- ja toimilaitteiden käytön. Oikeanpuoleisessa osiossa kaikki laitteet ovat suoraan LonWorks -väylässä Taulukko: Tiedonsiirtorakenne LonWorks järjestelmässä ( OSI-mallin mukainen )

Samankaltaiset tiedostot

KIINTEISTÖAUTOMAATION VÄYLÄRATKAISUT

KIINTEISTÖAUTOMAATION VÄYLÄRATKAISUT AVOIMET JÄRJESTELMÄT MatiBUS ( Ei täysin avoin ) EHS EIB LonWorks AVOIN JÄRJESTELMÄ? Avoin järjestelmä tarkoittaa sitä, että kaikilla laitevalmistajilla on mahdollisuus