Lonworks网络虚拟监测系统研究

　　传统仪器，无论是早期的模拟仪器，还是现在的数字化智能仪器，虽然它们的功能日益完善和强大，但是所有的功能块都以硬件的形式存在，这使对它们的开发和应用都缺乏灵活性。虚拟仪器的出现是测试技术与计算机深层次的结合，从而使测试技术上升到一个新的层次。虚拟仪器在工程应用方面具有突出的优势，它可在通用硬件平台确定之后，用软件取代传统仪器中的硬件来完成仪器的功能，仪器的功能可由用户根据需要通过软件来定义，甚至能完成传统仪器因工艺和制造水平的限制而难以完成的测试工作。随着通信技术和网络技术的不断发展，将网络技术应用到虚拟仪器领域，以形成网络化虚拟仪器是虚拟仪器发展的一个趋势。本文介绍了一种用于Lonworks网络(简称LON网)的虚拟仪器监测系统，给出了采用LabVIEW软件开发平台，并用Lonworks网络作为信号传输通道来实现Lonworks网络与虚拟仪器的接口设计以及通信方式。

　　1 Lonworks网络虚拟仪器系统的结构

　　图1所示是一种网络虚拟仪器系统的结构框图。图中，虚拟仪器由一台PC机和LabVIEW开发的应用软件构成。LabVIEW 是一种基于图形化编程语言的虚拟仪器软件开发工具，它提供有丰富的功能模块，可以支持GPIB、PXI、VXI、串口等多种总线标准。用户可利用不同的模块组合来编制图形化软件流程图，以实现多种测试功能。该系统操作面板设计灵活，且不受“标准件”和“工艺”的限制。

　　Lonworks总线是Echelon公司研制的一种局部操作网络，是一种串行数字通信链路。它支持双绞线、电力线、光纤、同轴电缆等通信媒介，并支持多种网络拓扑，可用于建立生产领域中现场设备之间以及更高层次控制过程设备之间的联系。Neuron神经元芯片是Lonworks系统设备的核心器件。在Lon-works网络中，以Neuron芯片为核心的智能节点主要完成各现场设备的信号采集和控制，一个Neuron芯片可连接多个物理I/O设备，节点挂接在lonworks总线上即可形成现场测控网络。通过Neuron芯片和LonTalk通信协议便可实现各节点之间以及节点和上位机间的通信。由于总线具有串行特征，同时LabVIEW又提供了对串口的支持，而且PC机一般都带有串行接口，因此，可以通过串口来实现虚拟仪器与Lonworks网络的交互，并通过操作软面板形成控制信号，以控制给定的节点，然后由节点将现场设备的状态信号送到虚拟仪器进行显示和分析。

　　2 虚拟仪器与Lonworks接口卡的设计

　　虽然Neuron芯片的I/O引脚提供了RS232半双工异步串行工作方式，但是在传输速率、数据格式和通信方式方面仍有较大的局限性。网络上节点间的通信是通过LonTalk通信协议用网络变量或显式消息报文的形式实现的。为了实现更灵活的应用，笔者设计了一块LON-RS232接口卡以实现RS232协议与LonTalk协议的相互转换，从而实现高速率、全双工的通信。该接口卡的硬件结构如图2所示。