Lonworks技术及在一卡通门禁系统中的应用

根据国际电工委员会IEC标准和现场总线基金会FF的定义：现场总线是连接智能现场设备和自动化系统的数字式、双向传输、多分支结构的通信网络。目前国际上比较流行的现场总线标准主要有AN(Controller Area Net，控制局域网络)、FROFI．BUS(过程现场总线)、可寻址远程传感器数据通路(HART)、现场总线基金会(FF)现场总线等。现场总线的本质表现在以下6个方面，即：现场通信网络、现场设备互连、互操作性、分散功能块、通信线供电、开放式互连网络。其协议多采用国际标准化组织(iso)的7层开放系统互联(osi)协议。

就其系统组成来看，在物理结构上有两个主要组成部分：现场设备和形成系统的传输介质。

现场总线系统的拓扑结构有很多种：如：总线型、环型、树型、星型以及混合型等。

2 Lonworks现场总线标准

2．1 概述

除上述几种现场总线外，近年来发展比较迅速的还有一种现场总线产品，即Lonworks(1ocal Operating Network，局部操作网络，简称LON网)网络，Lonworks是由美国Echelon公司开发的全分布式、互操作性的控制网络技术，它在安全性、可靠性、低成本等方面都优于传统的DCS系统。它提供用户一个强大的客户／服务器网络构架，是未来ION总线的可互操作性基础。使用LNS提供的网络服务，可保证从不同网络服务器上提供的网络管理工具可以一起执行网络安装、维护、监测，而众多的客户则可以同时申请这些服务器所提供的网络功能。其基本单元是以神经元芯片为核心的节点，多个节点通过通讯介质组成一个现
场总线网络。

2．2 I2qS技术简介
Echelon公司最新开发出来的LON总线开发工具——LNS(Lonworks Network Service)技术，LNS构架主要包括四个主要的组件：网络服务服务器(NSS)、网络服务器连接口(NSI)、LCA对象服务器和(LcA)数据服务器，如图1所示。



3 Lonworks现场总线技术与IC卡中的应用

在一卡通应用方面，由于非接触Ic卡技术基于电磁感应原理，无需物理接触即可完成信息读写，读写所需瞬间能量由读写器提供，相对以前各种读写技术有诸多优点。本系统信息识别技术采用了最先进的非接触式IC卡技术，基于先进的现场总线自动控制技术和Ic卡读卡技术，根据用户提出的具体需求，以使用方便、功能全面、安全可靠和管理严格为原则，是一套适用于企业实现一卡通管理的计算机智能系统。(本文以门禁一卡通为实例介绍lonworks技术的应用).

4 功能特点
4．1 网络通信功能
Lonworks采用符合国际标准化组织(1so)定义的LonTalk协议，它具有完整的7层协议，寻址体系有三级构成，最高一级为域(donmin)，第二级为子网(subnet)，每个域可以多达255个的子网，第三级是节点，每个子网可有多至127个节点。由于Neuro芯片的协议处理与通信媒介无关，因而能支持多种通信媒介，
如：双绞线，电力线、射频、红外线、同轴电缆和光纤等LON控制网络信息传输速率78KB／S，网络不加中继器距离可达2700m。每增加一个中继器可扩展2700m。加上路由器，网络传输距离将更长。

4．2 实时监控
门禁节点之间的联系主要是通过隐示消息(Network Vail—ables即网络变量)来实现的，传输方式为双向传输，即当一个门控状态值被改变后，LonTalk协议将修改了的输出网络变量新值构成隐式消启、，透明地传递到可与之共享数据的其他节点或主机，从而体现Lonworks可互操作性特点。每个门禁可定义62个到4O96个网络变量，完全满足门禁开发的技术要求，并提供了可扩展接口。

4．3 数据传输
由于网络变量的数据长度一经确定就不能改变，且最多只有31B，所以限制了它的使用，而显示消息(Exp~cit Message)的数据长度是可变的，且最长可以是228B。在本门禁系统中，历史数据纪录的传输是通过显示消息传输方式来实现的。

4．4 数据处理
管理软件具有功能强大、扩展方便、操作简单等特点。它完成参数设置、数据处理、数据统计、数据分析、报表打印等功能。参见6．2。

4．5 可扩展节点
基于Lonworks良好的开放性，向用户提供可扩展节点接口，用户如需加入新的节点，只需将新的节点设备通过双绞线接入LON网，通过管理软件即可轻松完成MT和NV的连接，实现系统的扩展。

5 系统结构
本系统采用传统客户／服务器(C／S)结构，中心主机配有PCLT．~20模块和中心数据库，系统软件可安装在中心主机上或者将其安装在专门的管理主机Remote到中心主机之上，所有节点通过双绞线并联接人中心主机PCLTA20模块上.

6 系统软件功能及其层次结构
6．1 网络管理子系统
6．1．1层次结构与逻辑框架。
6．1．2功能实现
提供网络通信、节点配置、设备监控、数据采集、参数下发、记载日志等功能，通过Echelon公司的PCLTA20模块实现同下位机的接口，为7*74不间断工作模式。
· 数据实时传输 通过LDN显示消息(Message Tag，即消息标签)传输方式，系统实时将各门禁模块产生的数据传回LNS主机，并将主机参数下发给指定的节点，数据长度是可变的。
· 网络通讯功能LDN控制网络信息传输速率78KB／S，网络不加中继器距离可达2700m。每增加一个中继器可扩展2700m。加上路由器，网络传输距离将更长。
· 实时监控通过LDN隐示消息(Net~'ork Variables即网络变量)传输方式，双向传输NV变化情况，即门控各状态的改变可实时通知主机，主机也可通过改变w 实时改变各门控状态，从而体现Lonworks可互操作性特点．
· 可扩展节点基于Lonworks良好的开放性，向用户提供可扩展节点接口，用户如需加入新的节点，只需将新的节点设备通过双绞线接入LDN网，通过管理软件即可轻松完成MT和Nv的连接，实现系统的扩展。
· 时钟校对为了保证各门禁控制器室钟的准确性，中心主机每小时和门禁模块进行时钟校对一次，时钟校对为自动进行。

6．2 数据库管理软件
6．2．1层次结构与逻辑框架
本部分程序主要基于数据库的操作，操作结果通过socket通讯方式及时通知网络管理子系统，以便实时控制门禁模块。

6．2．2功能实现
通过对中心数据库的操作，提供卡管理、数据查询、报表打印、参数设定、数据库维护等功能，向用户展示良好的人机交互界面，是连接LDN网络和用户操作之间的桥梁和纽带。
· 卡管理
包括发卡、卡挂失、卡解挂、退卡等所有基于卡的操作。
· 数据查询
包括员工设置查询、门控状态查询、门禁权限查询、黑名单查询、刷卡记录查询、报警记录查询、日志查询，并输出相应的报表。
· 参数设定
包括黑名单生成、门禁权限设置、门控延时、运行模式设定、时间段设置、触发类型设置、更新类型设置等。
· 系统维护
包括数据库备份、日志清理及权限管理等。