70639125-lon-works
Transcript of 70639125-lon-works
-
7/22/2019 70639125-lon-works
1/9
Centro Universitrio do Leste de Minas Gerais UnilesteMGPs-Graduao Lato Sensu em Tecnologia de Desenvolvimento de Software
Coordenadoria Ps graduaoe extenso unilesteMG
Redes Industriais
Tecnologia LonWorks
Andr Damasceno GonalvesMilton Evangelista de Oliveira
Novembro de 2004
Relatrio Tcnico
Portugus
-
7/22/2019 70639125-lon-works
2/9
Redes Industriais Tecnologia Lonworks
RESUMO
A tecnologia LonWorks, veio propor um novo conceito de controle distribudo. Saindo do
conceito tradicional de controle centralizado utilizando PLC para controle com inteligncia
distribuda, utilizando para isso o conceito de dispositivos inteligentes de operao local,
tendo com objetivo permitir uma maior flexibilidade de expanso a um custo baixo
comparado aos sistemas de controle centralizado. O trabalho dissertativo abaixo vem mostraralguns aspectos dessa nova tecnologia.
-
7/22/2019 70639125-lon-works
3/9
1. Introduo
A LonWorks uma plataforma de rede criada pela Echelon, com o proposto de vir a
solucionar os problemas de sistemas de controle centralizado que utilizam caractersticade comunicao ponto-a-ponto com centralizao do controle atravs de PLC, cuja
manuteno e expansibilidade difcil e cara. neste ponto que a LonWorks vem propor
uma soluo: o controle no ponto. Ou seja, uma rede formada por dispositivos inteligentes
que se comunicao, fazem controles e monitoramentos locais. Estes tipos de aplicaes
reduzem os custos, facilitam a expanso, proporcionam maior flexibilidade, permitem que
sistemas incompatveis possam operar em conjunto.
2. Viso geral
A tecnologia LonWorks formada por uma rede de dispositivos de controle inteligentes,
chamados ns, que se comunicam usando um protocolo comum. Cada N de rede, por
sua vez, contem inteligncia embutida, os neuron chips, capazes de implementar o protocolo
de comunicao que permite a conexo com o meio de fsico e desempenham todas as
funes de controle.
Os sistema de controle com inteligncia distribudas so compostos de ns inteligentes,
cada um desempenhando uma tarefa especfica. ns podem ser detetores de proximidade,
chaves, detectores de movimento e reles, etc.
A figura 1 traz o diagrama de um n individual, em sistema de controle com
inteligncia distribuda. O N requer um microprocessador ou microcontrolador, interfaces
de E/S (entradas/sada) para sensores e atuadores , protocolo de comunicao e transceptores
para o meio de comunicao considerado.
Sensores/AturadoresSemforosSensores pticos
Circuito de E/S
Transceptor LonWork
Cristal Fonte
Neuron Chip
16 58 EP ROM
-
7/22/2019 70639125-lon-works
4/9
Figura 1
3. Tecnologia LonWorks
O ponto fundamental da tecnologia LonWorks o chip Neuron, um sofisticado
componente VLSI. Esse super chip Neuron incorpora comunicao, controle,
gerenciamento (scheduling) e suporte de E/S.
A comunicao feita utilizando o protocolo LonTalk que atende a todas as 7 camadas do
modelo de referncia OSI, implementado em ROM no chip Neuron. Assim todos os ns de
uma rede LonWorks so interoperveis.
Atravs de transceptores adequados, todos os ns podem passar instrues entre si. E
atravs dos dispositivos de E/S dos ns, os sinais recebidos podem ligar ou desligar
atuadores, ou ler sensores e informar a leitura na rede. Por exemplo aps receber uma
mensagem de um N do sistema de deteco de incndio, o N que controla o elevador
pode envi-lo automaticamente para o trreo.
Outro ponto importante que a tecnologia LonWorks pode comunicar-se atravs de
qualquer meio como, por exemplo, linha eltrica (portadora), par tranado, rdio-frequncia,
infravermelho e cabo coaxial. Os ns podem ser combinados para rotear mensagem de
um meio a outro, por exemplo, da linha eltrica para a rede par tranado. O resultado uma
rede de controle totalmente integrada.
4. Chip Neuron
O chip Neuron disponvel em duas verses. O Neuron 3120, ver figura 2, contm trs
processadores idnticos, de 8 bits; 10 kb de ROM pr-programada, com o firmware do chip; o
firmware do protocolo LonTalk; 512 bytes de EEPROM para cdigo de usurio otimizado e
configurao da rede; 1 KB de RAM para armazenamento dos comandos de entrada ou de
dados; 11 pinos de E/S configurveis, para controle e monitorao de diversos dispositivos;
dois temporizadores/controladores de 16 bits, que podem ser multiplexados para quatro dos
pinos de E/S, para E/S no domnio do tempo; e interface de comunicao independente do
Meio Fsico (par trancado, RF, linha de alimentao, etc.)
-
7/22/2019 70639125-lon-works
5/9
meio, de 5 pinos. O Neuron 5150 quase idntico ao chip 3120, diferindo na capacidade da
RAM, que de 2 KB, e no fato de que no incorpora ROM, apresentando, ao invs disso,
uma interfaces para 59 KB de memria externa.
Figura 2
5. Protocolo de comunicao LonTalk
O protocolo LonTalk atende a todas as 7 camadas do modelo de referncia OSI. Ele
implementado no chip Neuron possibilitando a todos os ns de uma rede serem
interoperveis.
O protocolo suporta comunicao distribuda entre pares (peer-to-peer), garantindo assimque ns individuais da rede, como sensores e atuadores, comuniquem diretamente entre si;
no havendo a necessidade de um sistema de controle central. Permite, tambm, a criao de
redes com mais de 32.000 ns, cada um controlando um ponto individual.
O protocolo LonTalk, tem como caracterstica:
reconhecimento de transao; a comunicao ponto-a-ponto; servios avanados de identificao de produto; prioridade de transmisso;
-
7/22/2019 70639125-lon-works
6/9
deteco de mensagens duplicadas; sistema que evita coliso; sistema de reenvio automtico;
apoio a estrutura cliente/servidor; transmisso em unicast; multicast e broadcast; suporte a interao em meios de fsicos de comunicao; deteco e correo de erros.
6. Panorama do LonWorks na automao
Apesar de no ser restrita a solues que utilizam os PC's (existem fabricantes de PLC's
que j disponibilizam cartes para comunicao no protocolo Lontalk, por exemplo), a
tecnologia Lonworks lembrada como tal e realmente so muitas as facilidades de
integrao com esses equipamentos: conversores Lontalk - RS232, adaptadores de rede
padro Lontalk, gateways Lontalk - TCP/IP, softwares para monitorao de variveis de
rede, entre outros. Sendo assim, percebe-se que mesmo participando dos diversos mercadosde automao, a tecnologia Lonworks aparece de maneira muito significativa na automao
predial, onde, por muitos considerada um padro de fato. Seus concorrentes mais
importantes so os protocolos X10 e BACNet, sendo o primeiro muito antigo e com
limitaes que o deixam mais intensamente na automao residencial e o segundo uma
especificao bastante completa (que utiliza inclusive, opcionalmente, o mesmo cabeamento
de uma instalao Lonworks como meio de comunicao) mas com poucos produtos
comercialmente disponveis, fazendo da tecnologia Lonworks a lder desse mercado.
-
7/22/2019 70639125-lon-works
7/9
7. Principais vantagens da Tecnologia
Sistemas de controle com inteligncia embutida tem com principais vantagens:
a) reduo do custos inicial de projeto;b) facilitam a expanso e reconfigurao;c) proporcionam maior flexibilidade, seja no tamanho da configurao ou aplicao do
sistema;
d) diminuem os custos de instalao poupando ou eliminando fiao;e) viabilizam aplicaes de difcil materializao com os sistemas centralizados;f) permitem que produtos e sistemas antes incompatveis possam interoperar.
8. Problemas e l imitaes da Tecnologia
Interoperabilidade: Na literatura pesquisada, a mais citada crtica foi com relao realinteroperabilidade dos dispositivos credenciados pelo LonMark. As crticas pe em dvida a
-
7/22/2019 70639125-lon-works
8/9
padronizao das variveis de rede (SNVT's) entre os diferentes fabricantes, assim como a
possvel existncia de solues diferentes para o mesmo problema, o que faz com que um
dispositivo no seja imediatamente substituvel por um similar de outro fornecedor. Tambm
com relao s SNVT's, existem crticas sua abrangncia, que, por ser limitada, faz com que
muitos dispositivos precisem necessariamente ser construdos de forma no padronizada,
deixando ento de ser interopervel.
Velocidade de comunicao: Embora possa atingir at 1.25 Mbps, muitos meios de
comunicao disponveis tm velocidades baixas (at 4.8 Kbps, por exemplo), o que classifica
a rede Lontalk como insuficiente para algumas aplicaes, principalmente aquelas com alto
trfego de informaes e necessidade de resposta em tempo real.
9. Concluso
Em meio s mais diversas alternativas, so muitas as aplicaes que se utilizam da
tecnologia Lonworks e atingem bom grau de sucesso. A aplicao em automao predial
realmente onde a tecnologia se destaca pelo nmero de casos onde utilizada, mas,
analisando o seu potencial no tocante facilidade de desenvolvimento e implementao,
confiabilidade, custo e flexibilidade de instalao, juntamente com os casos de aplicaesextra automao predial apresentados, possvel afirmar que a mesma pode ser aplicada nas
outras reas de automao, como a industrial, de processos e residencial. Percebe-se tambm
que o prprio mercado de automao predial mais receptivo tecnologia por ter comeado
posteriormente ao da automao industrial e assim est aberto s mais novas possibilidades
disponveis. A rea industrial, por sua vez, j passou por algumas revolues tecnolgicas e
encontra-se, de certa forma, estabilizada, com grande base de conhecimento nas solues
tradicionais, que atendem de maneira satisfatria s suas necessidades de automao, optando
pelas novas tecnologias somente nos casos em que novas necessidades surgem ou naqueles
em que se pretende manter o sistema atual por um perodo mais longo de tempo.
Referncias Bibliogrficas:
http://www.lonworks.org.cn
-
7/22/2019 70639125-lon-works
9/9
http://www.lonworks.echelon.com
http://conceitotecnologia.com.br/projetos/index_lonworks1.htmEduardo Mantovani, mestrando em Energia e Automao pela EPUSP
http://conceitotecnologia.com.br/projetos/index_lonworks.htmPaulo Roberto Cardinali, Engenheiro formado pela FEI.
http://www.cpdee.ufmg.br/~seixas/PaginaII/Download/DownloadFiles/Arquitetura.PDFConstantino Seixas Filho UFMG