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

Excelente para AUTOMATIZACIÓN

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

Flexible Abierta

Descentralizada

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 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 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 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 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 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 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)

NODO

Dispositivo LonWorks

NODO

APLICACIÓN

A

NODO

APLICACIÓN

B

Elementos fundamentales:

• Protocolo LonTalk

• Neuron Chip

• Transductor LonWorks

• Aplicación

• Software de instalación

APLICACIÓN

A

APLICACIÓN

A

COMUNICACIÓN

Características del protocolo LonTalk Direccionamiento Dispositivos de conectividad Variables de red Medios de transmisión

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)

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)

Router Repeater

Dominio

Nodo Nodo

Subnet Subnet

Canal

RouterGrupo

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)

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)

Etapa de digitalizaciónde la temperatura

Nodo LonWorks

Dispositivo A Etapa de digitalizaciónde la temperatura deseada

Etapa de actuaciónsobre la caldera

Nodo LonWorks

Nodo LonWorks

Dispositivo B

Dispositivo C

“temp_ actual” (salida)

“temp_ deseada” (salida)

“temp_ deseada” (entrada)

“temp_ actual” (entrada)

Medios de transmisión

Par trenzado Radio frecuencia (RF) Fibra óptica Infrarrojos (IR) Coaxial

COAXIAL

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

NEURON CHIP

IN / OUT

COMUNICACIÓN

SENSORES / ACTUADORES

TRANSCEIVER

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.

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

Transceptor para la comunicación

Neuron Chip

Puerto de conexión con:

• Entradas/Salidas

• Alimentación

• RESET y SERVICE pins.

El nodo TP/FT-10 (2/2)

Entradas/salidas especiales: SERVICE y RESET (1/2)

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

SERVICE como entradaLa 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 salidasComo 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)

Estado del nodo en función de SERVICE y RESET:

Interfaces de conexión para el PC (1/2)

PCLTA (bus ISA) PCNSI (bus ISA) PCC (PCMCIA)

PCLTA-20

PCC-10

PCNSI

Interfaces de conexión para el PC (2/2)

U10/U20 (USB) SLTA-10 (puerto serie)

U20

SLTA-10

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)

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

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

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

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)

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

LonMaker NodeBuilder DiaPro DDE Server

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)

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.

Nodebuilder (2/2)

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

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.

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

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 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 – 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

Nodo FTT/LPT

Nodo FTT/LPT

Nodo FTT/LPT

Final de BUS 105

Final de BUS 105

Final de BUS 53.2

FTT – LPT – Topología libre (2/2)

Máximo dos repetidores en serie

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 – 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

Final de BUS 105

Tabla de canales comunes

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.

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

Ej: Fuente alimentación Imáx = 250mA

Consumo nodo Imáx = 3.5mA

Proceso de instalación

1. Configuración de los nodos (memoria interna).

2. Instalación física de los nodos (alimentación, aplicación).

3. Conexión a la línea de comunicación.

4. Carga del programa del nodo: Telecarga por la red mediante un programa tipo LonMaker

(SERVICE PIN) Grabación de la memoria externa mediante un programador.

Nodos

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.

Ejemplo de sistema abierto