詳析樓控里的BACnet、CANbus、LonWorks三種技術(shù)
BACnet、CANbus、LonWorks是三種不同的通信協(xié)議或技術(shù),它們各自具有獨特的特點和應用領域。以下是對這三種技術(shù)的詳細分析:
01、BACnet
BACnet(Building Automation and Control networks)是用于智能建筑的通信協(xié)議。它由國際標準化組織(ISO)、美國國家標準協(xié)會(ANSI)及美國采暖、制冷與空調(diào)工程師學會(ASHRAE)定義,主要用于樓宇自動化系統(tǒng)的通信。BACnet協(xié)議支持多種物理層標準,如以太網(wǎng)、MS/TP(一種基于RS-485的變體)、ARCNET等,并且可以跨不同的硬件平臺無縫工作。
BACnet的關鍵特點包括:
對象模型:定義了不同類型的設備如何相互交互以及它們?nèi)绾蚊枋鲎陨淼哪芰头铡;ゲ僮餍裕翰煌圃焐痰脑O備能夠輕松地集成在一起,形成一個完整的樓宇自動化系統(tǒng)。廣泛的應用領域:可用于暖通空調(diào)系統(tǒng)(HVAC)、照明控制、門禁系統(tǒng)、火警偵測系統(tǒng)及其相關的設備。
BACnet還指定了數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡上的表示方式以及用于將數(shù)據(jù)從 BACnet 的一個節(jié)點傳輸?shù)搅硪还?jié)點的服務。它還具有識別網(wǎng)絡和數(shù)據(jù)節(jié)點的消息。
BACnet被建筑物所有者和系統(tǒng)規(guī)范者用作互操作系統(tǒng)規(guī)范的工具。該協(xié)議不會改變指示消費者需求的需要。因此,它僅提供一些一致的工具來幫助創(chuàng)建和規(guī)范可互操作的系統(tǒng)。
BACnet協(xié)議用于所有類型的自動化樓宇系統(tǒng)。因此,在安全、消防、照明、電梯、HVAC 等不同類別中存在可互操作的產(chǎn)品。該協(xié)議通過簡單地定義自動化設備的通用工作模型(一種用于定義自動化設備數(shù)據(jù)的技術(shù))來簡單地解決互操作性目標,包括一種用于解釋協(xié)議的技術(shù),單個設備可以利用該協(xié)議來詢問另一個設備以執(zhí)行某些首選操作。
BACnet 協(xié)議的優(yōu)點包括以下幾點:
BACnet協(xié)議專為樓宇自動化和控制網(wǎng)絡而設計。它不依賴于當前的 LAN 或 WAN 技術(shù)。它是美國國家標準準和歐洲預標準。它可以完全擴展,從小型單一建筑應用到通用設備網(wǎng)絡。BACnet的實施者可以安全地包含非標準擴展和增強功能,而不會影響現(xiàn)有的互操作性。它得到了 Dunham-Bush、Carrier、McQuay、York & Trane 等不同冷水機制造商的支持。在實際的樓宇控制應用中,該協(xié)議有著良好的記錄。
BACnet 協(xié)議的使用包括以下內(nèi)容:
BACnet 用于 HVAC 應用、消防控制、照明控制、安全、警報以及與公用事業(yè)公司的接口,該協(xié)議專為樓宇自動化和控制應用而設計。該協(xié)議用于提供機制,特別是為自動化設備提供用于交換數(shù)據(jù)的機制,而不管它們執(zhí)行的特定建筑服務如何該協(xié)議可供數(shù)字控制器、計算機和特定應用的單一控制器使用,具有同等效果。BACnet協(xié)議最初是為了開發(fā)樓宇自動化設備之間的互操作性而開發(fā)的;然而,它的數(shù)據(jù)描述以及靈活的架構(gòu)將使其能夠在廣泛的控制應用中工作。這是一個面向?qū)ο蟮膮f(xié)議,因此用于表示網(wǎng)絡可訪問的控制設備。
02、CANbus
CANbus(Controller Area Network Bus),即控制器局域網(wǎng)總線,是一種實時應用的串行通信協(xié)議,主要用于汽車內(nèi)部各控制單元(ECU)之間的數(shù)據(jù)交換和信息傳遞,特別適用于汽車和其他工業(yè)環(huán)境中的微控制器網(wǎng)絡。它最初由博世公司為汽車應用而開發(fā)設計,并于1986年首次在汽車上使用,目的是簡化車輛內(nèi)部線束的復雜程度,提供一種高效的通信系統(tǒng)。
它可以使用雙紋線來傳輸信號,是世界上應用最廣泛的現(xiàn)場總線之一。用于汽車中各種不同元件之間的通信,以此取代昂貴而笨重的配電線束。它的特性包括完整性的串行數(shù)據(jù)通訊、提供實時支持、傳輸速率高達1Mb/s、同時具有11位的尋址以及檢錯能力。支持多種網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu),如總線型、星型等。設備簡單,布線成本低。
CANbus的主要特點包括:
多主、多從、半雙工通信:支持多主控器配置,允許網(wǎng)絡中的多個節(jié)點同時發(fā)送和接收數(shù)據(jù),任何設備都可以在任何時刻發(fā)送消息,而無需事先請求。強大的容錯能力:通過特定的通信協(xié)議和錯誤檢測機制,確保數(shù)據(jù)的正確、可靠傳輸。廣泛的應用領域:該協(xié)議的健壯性使其用途延伸到其他自動化和工業(yè)應用。除了汽車領域外,還逐漸應用于船舶、航空航天等領域。
應用場景:汽車電子:比如發(fā)動機控制/防抱死剎車系統(tǒng)/安全氣囊等。工業(yè)自動化:比如生產(chǎn)線上的機器,需要互相協(xié)調(diào)工作。醫(yī)療設備:醫(yī)院里的各種儀器,需要聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控。智能家居:家里的安全系統(tǒng)、燈光控制等。
拿汽車來說,CANbus總線在汽車里就像是個信息高速公路。比如,你開車的時候踩油門,油門的位置傳感器就會告訴發(fā)動機控制單元(ECU)你踩了多少油門。ECU就會根據(jù)你踩的力度和發(fā)動機的情況,告訴噴油器和點火系統(tǒng)怎么工作。同時,ECU還會跟防抱死剎車系統(tǒng)(ABS)“聊天”,確保車在加速的時候還能穩(wěn)穩(wěn)的。通過CANbus總線,汽車里的各種電子設備能互相聊天,協(xié)調(diào)工作,這樣車不僅跑得快,還更安全,更舒適。所以,CANbus總線在汽車里就像是一個不可或缺的信息傳遞者。
03、LonWorks
LonWorks(Local Operating Network)是一個開放的、全分布式監(jiān)控系統(tǒng)專用網(wǎng)絡平臺技術(shù)。它使用了具有分布控制與通信聯(lián)網(wǎng)功能的大規(guī)模集成的神經(jīng)元芯片(Neuron Chips)構(gòu)成各個智能監(jiān)控節(jié)點(Node),通過網(wǎng)絡收發(fā)器(TranReceiver)及網(wǎng)絡通信媒體將各節(jié)點構(gòu)成全分布式局部操作網(wǎng)絡(簡稱LON網(wǎng))。
LonWorks技術(shù)的特點包括:
開放的通信協(xié)議:LonTalk協(xié)議是開放的,實現(xiàn)遵守該協(xié)議的各家產(chǎn)品互聯(lián)成為可能。高度集成的神經(jīng)元芯片:內(nèi)部包含多個CPU、RAM、E2PROM、ROM以及I/O接口等,功能強大。支持多種通信介質(zhì):包括雙絞線、電力線、同軸電纜、光纖、無線射頻、紅外線等。廣泛的應用領域:主要用于智能建筑(如大型賓館、飯店、寫字樓、現(xiàn)代高檔住宅)的建筑設備自動化系統(tǒng)(BAS)、工業(yè)自動化、航空航天技術(shù)等領域。
04、三者比較
應用領域:BACnet主要用于樓宇自動化系統(tǒng),CANbus主要用于汽車內(nèi)部通信,而LonWorks則廣泛應用于智能建筑和工業(yè)自動化領域。
通信協(xié)議:BACnet和LonWorks都采用了開放的通信協(xié)議,支持多種物理層和數(shù)據(jù)鏈路層標準。而CANbus則主要使用其特有的通信協(xié)議。
系統(tǒng)架構(gòu):BACnet采用了分層的體系架構(gòu),需要使用網(wǎng)關進行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換;LonWorks則采用了平坦的體系架構(gòu),支持整個系統(tǒng)的尋址要求,同時允許對網(wǎng)絡進行邏輯分段;CANbus則具有多主、多從、半雙工及強大的容錯能力,適用于實時應用的串行通訊。
BACnet、CANbus、LonWorks都是各自領域內(nèi)的重要通信協(xié)議或技術(shù),它們各自具有獨特的特點和應用優(yōu)勢。在實際應用中,需要根據(jù)具體的需求和場景選擇合適的通信協(xié)議或技術(shù)。