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Introducción a LONWORKS

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Introducción a LONWORKS. ÍNDICE. INTRODUCCIÓN HISTORIA DE LONWORKS GLOSARIO DE TÉRMINOS RELACIONADOS CON LONWORKS LON COMUNICACIÓN HARDWARE SOFTWARE INSTALACIÓN. Introducción. LONWORKS. Productos inteligentes de bajo coste intercomunicados. Abierta. Flexible.

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ndice
ÍNDICE
  • INTRODUCCIÓN
  • HISTORIA DE LONWORKS
  • GLOSARIO DE TÉRMINOS RELACIONADOS CON LONWORKS
  • LON
  • COMUNICACIÓN
  • HARDWARE
  • SOFTWARE
  • INSTALACIÓN
introducci n
Introducción

LONWORKS

Productos inteligentes de bajo coste intercomunicados

Abierta

Flexible

Standard de comunicación que permite la interoperabilidad de elementos de distintos fabricantes conectados a la misma red

Descentralizada

Excelente para AUTOMATIZACIÓN

historia de lonworks
Historia de LonWorks
  • El sistema LonWorks nace en 1988 de la mano de Echelon.
  • Desde entonces, LonWorks ha sido adoptado por miles de fabricantes de sistemas y dispositivos electrónicos.
  • Los dispositivos LonWorks han sido instalados en edificios, fábricas, sistemas de transporte, viviendas y todo tipo de aplicaciones.
  • La vivienda sólo representa el 15% del mercado total de las tecnologías LON.
glosario de t rminos relacionados con lonworks
Glosario de términos relacionados con LonWorks
  • ECHELON:

Echelon Corporation es la compañía, con sede en Palo Alto, California, que inventó, vende y da soporte al sistema LonWorks.

  • GATEWAY:

Computadora cuya función es lograr la convivencia y entendimiento entre redes con distintos protocolos de comunicación

  • INTEROPERABILIDAD:

La capacidad de sistemas de distinta fabricación para compartir información sin perder su funcionalidad independiente y sin recurrir a una compleja programación por parte del integrador.

glosario de t rminos relacionados con lonworks1
Glosario de términos relacionados con LonWorks
  • LAN (Local Area Network):

Una LAN es una red de comunicación que enlaza distintas estaciones de trabajo de una misma área. Esta área local puede comprender un mismo edificio o un grupo de edificios. Mediante una LAN, distintas estaciones o computadoras pueden compartir información y el uso de dispositivos.

  • LON (Local Operating Network):

La diferencia entre una LON y una LAN es que una LAN está diseñada para mover información que puede ser larga y complicada, mientras que en una LON la información que recorre la red es breve y concisa (órdenes, mensajes de estado y control, etc.). Si en la LAN prima la velocidad de transmisión, en una LON es más importante la verificación y la correcta transmisión de la señal.

glosario de t rminos relacionados con lonworks2
Glosario de términos relacionados con LonWorks
  • LONMARK, logotipo:

El logotipo LonMark es un símbolo, acreditado por la LonMark Interoperability Asociation, que certifica que un dispositivo puede ser usado en cualquier red interoperable LonWorks.

  • LONMARK, objeto:

Un objeto LonMark es un dispositivo LonWorks implementado siguiendo un perfil funcional. Es decir, el dispositivo en cuestión tendrá que presentar unas condiciones de programación indispensables para que pueda ser considerado un objeto LonMark.

  • LONTALK:

El protocolo LonTalk, también llamado protocolo LonWorks o Estándar de Control de Red EIA 709.1, es un protocolo de comunicaciones abierto desarrollado por Echelon Corporation.

glosario de t rminos relacionados con lonworks3
Glosario de términos relacionados con LonWorks
  • LONMAKER:

LonMaker es un paquete software que proporciona las herramientas necesarias para el diseño, instalación y mantenimiento de redes de control LonWorks.

  • LONWORKS, dispositivo:

Todo dispositivo (hardware y software) que ejecuta una aplicación y que se comunica con otros dispositivos mediante el protocolo LonWorks.Típicamente incluye un Neuron Chip.

  • LONWORKS, red:

El conjunto de dispositivos inteligentes que utilizan el protocolo LonWorks para comunicarse.

glosario de t rminos relacionados con lonworks4
Glosario de términos relacionados con LonWorks
  • LONWORKS, sistema:

Toda la familia de hardware y software que ofrece Echelon y que permite crear, desarrollar, instalar y mantener una red LonWorks.

  • NETWORK VARIABLE (VARIABLE DE RED):

Información que el programa de aplicación de un dispositivo concreto espera encontrar en la red compartida por otros dispositivos, o pretende hacerla disponible para otros dispositivos.

  • NEURON C:

Lenguaje de programación basado en el lenguaje C que se utiliza para realizar la programación de la aplicación de los nodos LonWorks.

glosario de t rminos relacionados con lonworks5
Glosario de términos relacionados con LonWorks
  • NEURON CHIP:

Microprocesador principal, presente en la mayoría de los productos LonWorks. Originalmente diseñado por Echelon y fabricado por Cypress Semiconductors, Motorola y Toshiba.

  • NODO:

Dispositivo LonWorks.

  • NODEBUILDER:

La herramienta Nodebuilder es una plataforma hardware y software que se utiliza para desarrollar aplicaciones para Neuron Chips. Nodebuilder compila código desarrollado en el lenguaje de programación Neuron C.

lon local operating network
LON (Local Operating Network)

NODO

NODO

Elementos fundamentales:

NODO

  • Protocolo LonTalk
  • Neuron Chip

APLICACIÓN

A

APLICACIÓN

A

  • Transductor LonWorks

APLICACIÓN

A

APLICACIÓN

B

  • Aplicación
  • Software de instalación

Dispositivo LonWorks

comunicaci n
COMUNICACIÓN
  • Características del protocolo LonTalk
  • Direccionamiento
  • Dispositivos de conectividad
  • Variables de red
  • Medios de transmisión
caracter sticas del protocolo lontalk
Características del protocolo LonTalk
  • Fiable: soporta reconocimientos remotos con retransmisión automática.
  • Variedad de medios de comunicación: soporta par trenzado, radiofrecuencia, coaxial, red eléctrica, fibra óptica
  • Tiempo de respuesta: incorpora un algoritmo de detección de colisiones para aprovechar al máximo el canal.

Vmax=1.25Mbps  500 transacciones

  • Bajo coste: LonTalk está diseñado para ser utilizado con un único chip sencillo y económico.
  • Interoperatividad: mediante variables de red y SNVTs.
direccionamiento 1 2
Direccionamiento (1/2)
  • Método jerárquico de direccionamiento:
    • Canal (channel): medio físico.
    • Dominio (domain): red lógica de nodos en un canal. Sólo se establece información entre nodos del mismo dominio.
    • Subred (subnet): agrupación lógica de hasta 127 nodos. Un dominio soporta hasta 255 subredes. Un router separa una subred.
    • Grupo (group): agrupación de nodos dentro de un dominio. A diferencia de una subred, los grupos no tienen en cuenta la situación lógica dentro del dominio. Un nodo puede pertenecer hasta 15 grupos.
    • Número de identificación (ID): número de identificación de 48 bits asignado en fábrica. Se utiliza en la instalación y configuración de los nodos.
direccionamiento 2 2

Dominio

Nodo

Nodo

Subnet

Subnet

Router

Repeater

Canal

Grupo

Router

Direccionamiento (2/2)
dispositivos de conectividad
Dispositivos de conectividad
  • Repetidores y Routers:
    • Diferencian subredes LonWorks.
    • Reamplifican la señal de red.
    • Acoplan medios físicos iguales
    • Routers: Aíslan paquetes y restringen el tráfico.

i.LON 600 LonWorks/IP Server

variables de red 1 2
Variables de red (1/2)
  • La aplicación, en tiempo de ejecución, emplea principalmente variables de red para transmitir información entre los nodos (útil para la aplicación global).
  • SNVT: variables de red predefinidas y estandarizadas que garantizan la interoperatividad de distintos dispositivos LonWorks (LonMark).
  • También se utilizan mensajes explícitos para transmitir otro tipo de información:
    • Configuración parámetros de la red.
    • Monitorización y control de la red.
    • Telecarga de los programas de los nodos.
    • Etc.
variables de red 2 2
Variables de red (2/2)

Dispositivo C

Etapa de actuación

sobre la caldera

“temp_ actual”(entrada)

“temp_ deseada”(entrada)

Nodo LonWorks

Etapa de digitalización

de la temperatura

Nodo LonWorks

Nodo LonWorks

“temp_ deseada”(salida)

Dispositivo A

Etapa de digitalización

de la temperatura deseada

“temp_ actual”(salida)

Dispositivo B

medios de transmisi n
Medios de transmisión
  • Par trenzado
  • Radio frecuencia (RF)
  • Fibra óptica
  • Infrarrojos (IR)
  • Coaxial

COAXIAL

hardware
HARDWARE
  • Arquitectura de un nodo
  • El nodo TP/FT-10
  • Entradas/salidas especiales: SERVICE y RESET
  • Interfaces de conexión para el PC
  • Interfaces de conexión remota mediante IP
  • Dispositivos LonMark
arquitectura de un nodo
Arquitectura de un nodo

TRANSCEIVER

NEURON CHIP

COMUNICACIÓN

MEMORIA

EXTERNA

FUENTE

ALIMENTACIÓN

  • NEURON CHIP:
  • Fabricado por Motorola.
  • 2 procesadores de 8 bits para protocolo LonTalk.
  • 1 procesador de 8 bits para acceso a la aplicación.
  • Programación en Neuron C.

IN / OUT

SENSORES / ACTUADORES

el nodo tp ft 10 1 2
El nodo TP/FT-10 (1/2)
  • Nodo básico para la conexión a red LonWorks mediante par trenzado.

Memoria FLASH para el programa de la aplicación

Puerto de conexión a la red LonWorks

  • Puerto de conexión con:
  • Entradas/Salidas
  • Alimentación
  • RESET y SERVICE pins.

Transceptor para la comunicación

Neuron Chip

entradas salidas especiales service y reset 1 2
Entradas/salidas especiales: SERVICE y RESET (1/2)
  • RESET como entrada

La activación de esta entrada hace un reset (pone en condiciones iniciales) la inteligencia del nodo (Neuron Chip).

  • SERVICE como entrada

La activación de esta entrada permite que el nodo envíe una señal de reconocimiento por la red (program ID y neuron ID). Útil en tiempo de instalación para la configuración y/o telecarga de la programación del nodo desde un ordenador con el software y hardware adecuado.

  • RESET y SERVICE como salidas

Como salidas estos pines informan sobre el estado del nodo mediante una codificación especial.

Esquemático típico de las entradas SERVICE y RESET.

entradas salidas especiales service y reset 2 2
Entradas/salidas especiales: SERVICE y RESET (2/2)
  • Estado del nodo en función de SERVICE y RESET:
interfaces de conexi n para el pc 1 2
Interfaces de conexión para el PC (1/2)
  • PCLTA (bus ISA)
  • PCNSI (bus ISA)
  • PCC (PCMCIA)

PCLTA-20

PCNSI

PCC-10

interfaces de conexi n para el pc 2 2
Interfaces de conexión para el PC (2/2)
  • U10/U20 (USB)
  • SLTA-10 (puerto serie)

SLTA-10

U20

interfaces de conexi n remota mediante ip
Interfaces de conexión remota mediante IP
  • i.LON 10: adaptador de bajo coste que permite la conexión entre una red LonWorks y una red IP mediante Ethernet.
  • i.LON 100: servidor de bajo coste y alto rendimiento que permite la conexión de dispositivos LonWorks, entre otros, a una red IP.
dispositivos lonmark 1 3
Dispositivos LonMark (1/3)

Normalmente se ofrecen, además de módulos auxiliares, productos cerrados que ofrecen la siguiente configuración:

Son muchos los fabricantes que aprovechan la tecnología LonWorks para desarrollar dispositivos compatibles que aprovechen las características de este sistema.

NODO programado + aplicación + SNVTs y/o variables de red solidarias

dispositivos lonmark 2 3
Dispositivos LonMark (2/3)
  • Algunos fabricantes:
    • Echelon  LonPoint
    • BJC-Diálogo
    • ISDE Ing  Domolon, Hotelon
    • Temper Clima (Kieback & Peter)  technoLon
    • EBV Electronik
    • K-Lon
    • Elva
    • TAC Schneider
    • ERCO
dispositivos lonmark 3 3
Dispositivos LonMark (3/3)

DOM-03

Módulo de entradas y salidas digitales de BJC-Diálogo.

DIO-10

Módulo de dos entradas digitales y dos salidas de relé de LonPoint.

DOM-206

Módulo detector de presencia de 24V de BJC-Diálogo.

herramientas software
HERRAMIENTAS SOFTWARE
  • LonMaker
  • NodeBuilder
  • DiaPro
  • DDE Server
lonmaker
LonMaker
  • Herramienta para el diseño, instalación, operación y mantenimiento de redes LonWorks. Basado en el LNS network operating system combina una potente arquitectura cliente-servidor con una interfaz de usuario de fácil manejo mediante Microsoft Visio.
nodebuilder 1 2
Nodebuilder (1/2)
  • Herramienta para la programación de nodos LonWorks.
  • Presenta las siguientes características:
    • No permite programación visual.
    • Imprescindible conocimientos de Neuron C.
    • Ideal para programas complejos.
    • Permite obtener todo el potencial que ofrece Neuron C.
diapro
DiaPro
  • Herramienta para la programación de nodos LonWorks
  • Presenta las siguientes características:
    • Entorno amigable.
    • Programación visual.
    • No es necesario tener conocimientos de Neuron C.
    • Útil y rápido para programas sencillos.
dde server
DDE Server
  • El LNS DDE Server (servidor LNS vía Intercambio Dinámico de Datos) permite monitorizar y controlar la información de la red (variables de red, propiedades de configuración, mensajes de red) en cualquier aplicación Windows que actúe como cliente suyo. También permite la modificación de estos parámetros.
instalaci n
INSTALACIÓN
  • Especificaciones generales
  • Estructura según el medio físico (canal)
  • FTT – LPT – Topología libre
  • PLT – Corrientes portadoras
  • TP – Topología BUS
  • Tabla de canales comunes
  • Limitaciones de la alimentación
  • Proceso de instalación
  • Ejemplo de sistema abierto
especificaciones generales
Especificaciones generales
  • Dependiendo del tipo de instalación, respetar la normativa del Reglamento de Baja Tensión.
  • Respetar los requerimientos de V (tensión), I (intensidad) y frecuencia (Hz).
  • Tener en cuenta las distintas alimentaciones de los dispositivos para prever las fuentes de alimentación adecuadas.
  • Se aconseja que el diseño final de la instalación sea realizada a través de una ingeniería.
estructura seg n el medio f sico canal
Estructura según el medio físico (canal)
  • FTT – Topología libre
  • LPT – Alimentación + Datos en topología libre
  • PLT – Comunicación en baja tensión 220VAC.
  • TF – Topología BUS, Par Trenzado
ftt lpt topolog a libre 1 2
FTT – LPT – Topología libre (1/2)
  • Número de nodos sin repetidor:

(2 x nodos_FFT) + nodos_LPT < 128

  • Se recomienda par trenzado con una resistencia de final de línea por red.

Nodo FTT/LPT

Nodo FTT/LPT

Nodo FTT/LPT

Final de BUS 105 W

Final de BUS 105 W

Nodo FTT/LPT

Nodo FTT/LPT

Nodo FTT/LPT

Final de BUS 53.2 W

ftt lpt topolog a libre 2 2
FTT – LPT – Topología libre (2/2)
  • Máximo dos repetidores en serie
plt corrientes portadoras
PLT – Corrientes portadoras
  • La longitud de la red no depende del número de nodos.
  • Los factores a tener en cuenta son los siguientes:
    • Calidad de la línea.
    • Inmunidad frente a ruidos externos (filtros de red)
    • Interferencias provocadas por aparatos de la línea.
  • La portadora de baja frecuencia implica una velocidad de transmisión lenta.

PLT-22

Power Line Transceiver

tp topolog a bus
TP – Topología BUS
  • Topología más antigua.
  • Permite par trenzado no apantallado.
  • Nodos máximos sin repetidor = 64.
  • La longitud máxima varía en función del entorno, pero oscila entre 1600 y 2000 metros.

Nodo TP/FTT

Nodo TP/FTT

Nodo TP/FTT

Final de BUS 105 W

Final de BUS 105 W

limitaciones en funci n de la alimentaci n
Limitaciones en función de la alimentación
  • El máximo consumo de los nodos será inferior al 75% de la intensidad máxima suministrada por la fuente de alimentación.

Ej: Fuente alimentación  Imáx = 250mA

Consumo nodo  Imáx = 3.5mA

Número máximo nodos = (250mA x 7.5)/3.5mA = 53

proceso de instalaci n
Proceso de instalación
  • Configuración de los nodos (memoria interna).
  • Instalación física de los nodos (alimentación, aplicación).
  • Conexión a la línea de comunicación.
  • Carga del programa del nodo:
    • Telecarga por la red mediante un programa tipo LonMaker (SERVICE PIN)
    • Grabación de la memoria externa mediante un programador.
  • PC:
  • Placa de conexión a red LonWorks.
  • Monitorización de las variables de red.
  • Control de la red.
  • Desarrollo de los programas de los nodos.
  • Telecarga de la programación de los nodos.

Nodos