基于LonWorks现场总线实现监控系统设计的四种方案分析
1、引言
现场总线是当今自动控制技术发展的热门，而lonworks现场总线是目前最具竞争力的现场总线之一。由于lonworks具有良好的开放性与互操纵性、可使用任何传输媒介进行通讯、能够使用所有现在已有的网络结构、网络拓扑可以自由组合、具备网络的基本功能、可与internet无缝连接等特点和优点，使其在产业、楼宇、家庭自动化、农业、医疗和运输业等自动控制领域得到了广泛的应用，其中建立基于lonworks的监控系统更为人们所关注。本文针对不同的应用层次，分析与讨论四种基于lonworks实现监控系统的方法。
2、使用lonmaker工具进行监控的方法
lonmaker for windows是以美国埃施朗公司的lns网络操纵系统为基础，把强大的客户/服务器体系结构和易于使用的visio用户界面综合起来，形成了一个用于设计、启动、监视、测试、维护分布式控制网络的工具。
lm工具不仅能在lonmaker图页中通过连接、lns 文本框监视网络设备的网络变量，在一个单独的应用程序中通过lonmaker brower对任何设备的网络变量和配置属性进行读和写，还能建立人机界面hmi （human machine interface）。如在一个lonworks网络中控制楼房的加热系统，hmi能显示每个房间温度的实时读进，同时可通过hmi控制加热器和风扇。
使用lm工具创建一个hmi有三种选项：
1、使用lns 文本框。它是一个activex控件，每个lns文本框能用来监视或控制一个网络变量，这种方法不需要任何编程。
2、使用第三方activex控件。第三方activex控件是来自除了lonmaker工具外其他来源的任一控件，如美国国家仪器有限公司设计的控件，它们用来加强lonmaker工具创建的hmi，使之形象化。
3、创建自定义的activex控件。作为使用第三方activex控件的替换，可以创建自己的基于lns的activex控件。
lm工具的hmi为简单监控操纵提供了低本钱平台，但它不能用来代替高级终真个 hmi工具，如intouch或ifix。假如需要监控网络中节点的状态或表示网络中简单的相互作用，lm工具的hmi足够了。假如表示网络中更为复杂的相互作用，最好使用高级终真个hmi工具，这些工具还提供了报告、分析、历史、报警日志、事件处理等功能。
3、使用lm+lns dde server+组态软件进行监控的方法
3.1 监控系统的基本结构
此种监控系统的基本结构如图1所示。其基本组件为：上位机（装有监控组态软件）、lns dde server、lonmaker for windows、lonworks网络等。在此系统中，上位机可监视lonworks网络，读取网络中节点采集的实时数据，显示各节点的工作状况及历史图表，实现对数据的判别、分析及贮存等。同样，上位机也可控制lonworks网络，能直接向被控设备发送命令，控制某一节点的状态。
图1 监控系统的基本结构
3. 2 监控系统组件
1、 lonworks网络及lonmaker for windows
lonworks网络由节点、网络工具、信道、基础设备等组成。在监控一个网络之前，需使用lns网络工具如lonmaker for windows对网络进行安装，使得每个设备能够与同一网络中的其它设备进行通讯，lonmaker网络设计所产生的网络配置信息为lns dde server提供服务。
2、 dde与lns dde server
所谓dde—dynamic data exchange，即动态数据交换，是windows平台上的一个完整的通讯协议，它使应用程序能够彼此交换数据和发送指令。两个同时运行的程序之间通过dde方式交换数据时建立client/server关系。
lns dde server是一个基于lns操纵系统的软件包，是与dde兼容的到lonworks网络的接口，且和很多hmi及scada软件包兼容。通过lns dde server，windows应用程序可方便地与lonworks网络上设备交换信息，也就是说，利用lns dde server，任何承担dde client的应用程序能监视和控制一个或多个lonworks网络。
dde client与lns dde server之间的通讯需要三个约定标识：application、topic及 item，即当client发出开始与dde对话的请求时，只有当application、topic标识与lns dde server内部设定的标识一致时，系统才将dde client的请求传达给lns dde server。
3、监控组态软件
监控组态软件是面向监控与数据采集（supervisory control and data acquisition， scada）的软件平台工具，具有丰富的设置项目，使用方式灵活，功能强大。监控组态软件最早出现时，hmi或mmi（man machine interface）是其主要内涵，即主要解决人机图形界面题目。随着它的快速发展，实时数据库、实时控制、scada、通讯及联网、开放数据接口、对i/o设备的广泛支持已经成为它的主要内容。随着技术的发展，监控组态软件将会不断被赋予新的内容。目前国内常用的组态软件有：intouch、ifix、组态王、力控等等。
4、使用vb+lns开发平台开发监控系统的方法
4.1 lns网络工具
lns网络工具可以是dm-21嵌进式工具和基于pc机的工具（lonmaker for windows，lns dde server），也可以为基于开发工具包开发的工具。其中lns应用程序开发者工具包是开发lns网络工具的工具包。包括lns服务器、32位lns activex控件、lns数据服务器、32位dll、lns plug-in向导软件、基于lns网络接口的网络驱动程序、工具应用程序等，适用于windows 2000、windows nt 4.0、windows 95/98等。
4.2 lns对象层次结构及编程模型
lns （lonworks network service的缩写，网络操纵系统）把lonworks网络表示为具有层次的对象，而每个对象相应于网络中的物理对象，如网络设备、特性、操纵等。这些对象提供了一整套的方法、属性和事件。
如图2所示为一个lns编程模型的例子。 “设备对象”表示一个应用设备的一个对象，它提供了一套方法与属性。lns客户应用程序通过lns activex 控件赋予对象属性和方法，使对象发生改变。比如把“state”（状态）赋予对象的属性，把“wink”（闪烁）赋予对象的方法，使该设备产生相应的变化。而当设备发生网络变量更新或service pin时，通过lns activex 控件以事件报告设备对象所发生的变化，应用程序根据这些事件进行相应的处理。
图2 lns编程模型
4.3 开发lns应用程序
开发一个lns应用程序即lns网络工具，使它能够安装节点、创建连接、诊断和维护网络、监控网络、优化网络等。为了完成开发，需要的软硬件如下：
软件：the lns application developers kit for windows（lns应用程序开发者工具包）、 lns for windows、microsoft visual basic 6.0。
硬件：一个lonworks nsi（网络服务接口）、一个lonworks 设备（具有server pin）。
5 、嵌进式（web server）监控系统的实现
i.lon1000是埃施朗公司推出的突破性产品，在性能和可靠性方面都是高水平的，得到cisco的认证。 i.lon 1000具有两种主要功能：作为lonworks router与作为web server。
web 服务器在数据服务器与web 浏览器之间提供lonworks网络变量的服务，实现远程监控。基于web治理的lonworks网络与一般的lonworks网络的主要区别，是在已存在的lonworks网络上，添加一台 i.lon设备做web server。 i.lon设备以web server方式运行，在互连网上作为实际网络的代理，具体实现细节对监控端是完全透明的。基于以太网，客户只要拥有浏览器，即可方便地对远程设备进行监控，这样无论在何处、何时都可通过lan、wan或internet对特定lonworks网络的设备进行实时监控，如图3所示。
使用i.lon web server进行监控需要完成如下工作：
图3 基于i.lon web的lonworks网络的控制
①配置i.lon：使用console application；
②建立新信道：使用the configuration server；
③配置i.lon作为web server的网络：通过网络治理工具，如lonmaker；
④创建网页：使用html编辑器及i.lon web tag wizard；
⑤向i.lon设备传送网页：使用ftp；
⑥安全性设置：修改i.lon的webparams.dat 文件中的设置；
⑦测试：通过web 浏览器进行测试。
6、 结论
本文分析与讨论了四种基于lonworks实现监控系统的方法。lm工具的人机界面为简单监控提供了低本钱平台，但它不能用来代替高级终真个 hmi工具。利用lm+lns dde server+组态软件进行监控的方法，具有快速、开发工作量小、方便组态的特点，适合一般要求的hmi，尤其适合短期、可靠性高的工程项目。直接使用lns开发，可以定制自己的软件产品，监控与治理系统更灵活，但开发工作量比lm+lns dde server+组态软件大，而且复杂。利用web server实现监控，可通过internet从任何地方、任何时间对lonworks网络进行监控，把internet带进人们的生活，但它不能访问配置属性和网络治理功能。
通过以上四种方法的分析与比较，只要我们充分理解lonworks技术，并根据实际情况选用合适的方法，就可以建立一个所需要的监控系统。
本文作者创新点：首次概括与总结了基于lonworks可以建立监控系统的方法，并对各种方法的特点进行了比较。
努比亚Z17能用上骁龙835？nubia Z17mini炫红色更值得关注！
在2020第十届中国国际机器人高峰论坛上，李群自动化再受瞩目
苹果与高通闹掰对其用户有哪些影响
智能建筑中高低压配电设备集成监控和管理系统应用分析
嵌入式开发之C语言的指针
基于LonWorks现场总线实现监控系统设计的四种方案分析
i3、i5、i7该如何选择装机？配置方案教程详解
CNCC | 论坛：探索 Omniverse 和 AI 加速创作开发流程
苹果M1 Mac外置GPU有希望支持
MCU市场酿变：富士通退出，国内厂商机会几何？
如何选购wifi6路由器 这2个优势很重要
看看 Google I/O都有什么新鲜玩意 科技、人文、黑科技
2021年锂电池市场集中度还将会进一步提升
Penguin C无人机系统来提供低空侦察，风暴破坏和其他航空信息
MWC2018面世：华为再次强攻PC市场
DELMIA仿真软件的特色和适应性分析
这匹5G黑马 再续5G创造力！
RCC型开关电源电路原理
ad中3d封装放到哪个层
2019年开年钜惠即将来袭！巴科与您相约深圳、广州两大展会
现场总线是当今自动控制技术发展的热门，而lonworks现场总线是目前最具竞争力的现场总线之一。由于lonworks具有良好的开放性与互操纵性、可使用任何传输媒介进行通讯、能够使用所有现在已有的网络结构、网络拓扑可以自由组合、具备网络的基本功能、可与internet无缝连接等特点和优点，使其在产业、楼宇、家庭自动化、农业、医疗和运输业等自动控制领域得到了广泛的应用，其中建立基于lonworks的监控系统更为人们所关注。本文针对不同的应用层次，分析与讨论四种基于lonworks实现监控系统的方法。
2、使用lonmaker工具进行监控的方法
lonmaker for windows是以美国埃施朗公司的lns网络操纵系统为基础，把强大的客户/服务器体系结构和易于使用的visio用户界面综合起来，形成了一个用于设计、启动、监视、测试、维护分布式控制网络的工具。
lm工具不仅能在lonmaker图页中通过连接、lns 文本框监视网络设备的网络变量，在一个单独的应用程序中通过lonmaker brower对任何设备的网络变量和配置属性进行读和写，还能建立人机界面hmi （human machine interface）。如在一个lonworks网络中控制楼房的加热系统，hmi能显示每个房间温度的实时读进，同时可通过hmi控制加热器和风扇。
使用lm工具创建一个hmi有三种选项：
1、使用lns 文本框。它是一个activex控件，每个lns文本框能用来监视或控制一个网络变量，这种方法不需要任何编程。
2、使用第三方activex控件。第三方activex控件是来自除了lonmaker工具外其他来源的任一控件，如美国国家仪器有限公司设计的控件，它们用来加强lonmaker工具创建的hmi，使之形象化。
3、创建自定义的activex控件。作为使用第三方activex控件的替换，可以创建自己的基于lns的activex控件。
lm工具的hmi为简单监控操纵提供了低本钱平台，但它不能用来代替高级终真个 hmi工具，如intouch或ifix。假如需要监控网络中节点的状态或表示网络中简单的相互作用，lm工具的hmi足够了。假如表示网络中更为复杂的相互作用，最好使用高级终真个hmi工具，这些工具还提供了报告、分析、历史、报警日志、事件处理等功能。
3、使用lm+lns dde server+组态软件进行监控的方法
3.1 监控系统的基本结构
此种监控系统的基本结构如图1所示。其基本组件为：上位机（装有监控组态软件）、lns dde server、lonmaker for windows、lonworks网络等。在此系统中，上位机可监视lonworks网络，读取网络中节点采集的实时数据，显示各节点的工作状况及历史图表，实现对数据的判别、分析及贮存等。同样，上位机也可控制lonworks网络，能直接向被控设备发送命令，控制某一节点的状态。
图1 监控系统的基本结构
3. 2 监控系统组件
1、 lonworks网络及lonmaker for windows
lonworks网络由节点、网络工具、信道、基础设备等组成。在监控一个网络之前，需使用lns网络工具如lonmaker for windows对网络进行安装，使得每个设备能够与同一网络中的其它设备进行通讯，lonmaker网络设计所产生的网络配置信息为lns dde server提供服务。
2、 dde与lns dde server
所谓dde—dynamic data exchange，即动态数据交换，是windows平台上的一个完整的通讯协议，它使应用程序能够彼此交换数据和发送指令。两个同时运行的程序之间通过dde方式交换数据时建立client/server关系。
lns dde server是一个基于lns操纵系统的软件包，是与dde兼容的到lonworks网络的接口，且和很多hmi及scada软件包兼容。通过lns dde server，windows应用程序可方便地与lonworks网络上设备交换信息，也就是说，利用lns dde server，任何承担dde client的应用程序能监视和控制一个或多个lonworks网络。
dde client与lns dde server之间的通讯需要三个约定标识：application、topic及 item，即当client发出开始与dde对话的请求时，只有当application、topic标识与lns dde server内部设定的标识一致时，系统才将dde client的请求传达给lns dde server。
3、监控组态软件
监控组态软件是面向监控与数据采集（supervisory control and data acquisition， scada）的软件平台工具，具有丰富的设置项目，使用方式灵活，功能强大。监控组态软件最早出现时，hmi或mmi（man machine interface）是其主要内涵，即主要解决人机图形界面题目。随着它的快速发展，实时数据库、实时控制、scada、通讯及联网、开放数据接口、对i/o设备的广泛支持已经成为它的主要内容。随着技术的发展，监控组态软件将会不断被赋予新的内容。目前国内常用的组态软件有：intouch、ifix、组态王、力控等等。
4、使用vb+lns开发平台开发监控系统的方法
4.1 lns网络工具
lns网络工具可以是dm-21嵌进式工具和基于pc机的工具（lonmaker for windows，lns dde server），也可以为基于开发工具包开发的工具。其中lns应用程序开发者工具包是开发lns网络工具的工具包。包括lns服务器、32位lns activex控件、lns数据服务器、32位dll、lns plug-in向导软件、基于lns网络接口的网络驱动程序、工具应用程序等，适用于windows 2000、windows nt 4.0、windows 95/98等。
4.2 lns对象层次结构及编程模型
lns （lonworks network service的缩写，网络操纵系统）把lonworks网络表示为具有层次的对象，而每个对象相应于网络中的物理对象，如网络设备、特性、操纵等。这些对象提供了一整套的方法、属性和事件。
如图2所示为一个lns编程模型的例子。 “设备对象”表示一个应用设备的一个对象，它提供了一套方法与属性。lns客户应用程序通过lns activex 控件赋予对象属性和方法，使对象发生改变。比如把“state”（状态）赋予对象的属性，把“wink”（闪烁）赋予对象的方法，使该设备产生相应的变化。而当设备发生网络变量更新或service pin时，通过lns activex 控件以事件报告设备对象所发生的变化，应用程序根据这些事件进行相应的处理。
图2 lns编程模型
4.3 开发lns应用程序
开发一个lns应用程序即lns网络工具，使它能够安装节点、创建连接、诊断和维护网络、监控网络、优化网络等。为了完成开发，需要的软硬件如下：
软件：the lns application developers kit for windows（lns应用程序开发者工具包）、 lns for windows、microsoft visual basic 6.0。
硬件：一个lonworks nsi（网络服务接口）、一个lonworks 设备（具有server pin）。
5 、嵌进式（web server）监控系统的实现
i.lon1000是埃施朗公司推出的突破性产品，在性能和可靠性方面都是高水平的，得到cisco的认证。 i.lon 1000具有两种主要功能：作为lonworks router与作为web server。
web 服务器在数据服务器与web 浏览器之间提供lonworks网络变量的服务，实现远程监控。基于web治理的lonworks网络与一般的lonworks网络的主要区别，是在已存在的lonworks网络上，添加一台 i.lon设备做web server。 i.lon设备以web server方式运行，在互连网上作为实际网络的代理，具体实现细节对监控端是完全透明的。基于以太网，客户只要拥有浏览器，即可方便地对远程设备进行监控，这样无论在何处、何时都可通过lan、wan或internet对特定lonworks网络的设备进行实时监控，如图3所示。
使用i.lon web server进行监控需要完成如下工作：
图3 基于i.lon web的lonworks网络的控制
①配置i.lon：使用console application；
②建立新信道：使用the configuration server；
③配置i.lon作为web server的网络：通过网络治理工具，如lonmaker；
④创建网页：使用html编辑器及i.lon web tag wizard；
⑤向i.lon设备传送网页：使用ftp；
⑥安全性设置：修改i.lon的webparams.dat 文件中的设置；
⑦测试：通过web 浏览器进行测试。
6、 结论
本文分析与讨论了四种基于lonworks实现监控系统的方法。lm工具的人机界面为简单监控提供了低本钱平台，但它不能用来代替高级终真个 hmi工具。利用lm+lns dde server+组态软件进行监控的方法，具有快速、开发工作量小、方便组态的特点，适合一般要求的hmi，尤其适合短期、可靠性高的工程项目。直接使用lns开发，可以定制自己的软件产品，监控与治理系统更灵活，但开发工作量比lm+lns dde server+组态软件大，而且复杂。利用web server实现监控，可通过internet从任何地方、任何时间对lonworks网络进行监控，把internet带进人们的生活，但它不能访问配置属性和网络治理功能。
通过以上四种方法的分析与比较，只要我们充分理解lonworks技术，并根据实际情况选用合适的方法，就可以建立一个所需要的监控系统。
本文作者创新点：首次概括与总结了基于lonworks可以建立监控系统的方法，并对各种方法的特点进行了比较。
努比亚Z17能用上骁龙835？nubia Z17mini炫红色更值得关注！
在2020第十届中国国际机器人高峰论坛上，李群自动化再受瞩目
苹果与高通闹掰对其用户有哪些影响
智能建筑中高低压配电设备集成监控和管理系统应用分析
嵌入式开发之C语言的指针
基于LonWorks现场总线实现监控系统设计的四种方案分析
i3、i5、i7该如何选择装机？配置方案教程详解
CNCC | 论坛：探索 Omniverse 和 AI 加速创作开发流程
苹果M1 Mac外置GPU有希望支持
MCU市场酿变：富士通退出，国内厂商机会几何？
如何选购wifi6路由器 这2个优势很重要
看看 Google I/O都有什么新鲜玩意 科技、人文、黑科技
2021年锂电池市场集中度还将会进一步提升
Penguin C无人机系统来提供低空侦察，风暴破坏和其他航空信息
MWC2018面世：华为再次强攻PC市场
DELMIA仿真软件的特色和适应性分析
这匹5G黑马 再续5G创造力！
RCC型开关电源电路原理
ad中3d封装放到哪个层
2019年开年钜惠即将来袭！巴科与您相约深圳、广州两大展会