詳析樓控里的BACnet、CANbus、LonWorks三種技術
BACnet、CANbus、LonWorks是三種不同的通信協議或技術,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的詳細分析:
01、BACnet
BACnet(Building Automation and Control networks)是用于智能建筑的通信協議。它由國際標準化組織(ISO)、美國國家標準協會(ANSI)及美國采暖、制冷與空調工程師學會(ASHRAE)定義,主要用于樓宇自動化系統的通信。BACnet協議支持多種物理層標準,如以太網、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如何描述自身的能力和服務。互操作性:不同制造商的設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。廣泛的應用領域:可用于暖通空調系統(HVAC)、照明控制、門禁系統、火警偵測系統及其相關的設備。
BACnet還指定了數據在網絡上的表示方式以及用于將數據從 BACnet 的一個節點傳輸到另一節點的服務。它還具有識別網絡和數據節點的消息。
BACnet被建筑物所有者和系統規范者用作互操作系統規范的工具。該協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建和規范可互操作的系統。
BACnet協議用于所有類型的自動化樓宇系統。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品。該協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據的技術)來簡單地解決互操作性目標,包括一種用于解釋協議的技術,單個設備可以利用該協議來詢問另一個設備以執行某些首選操作。
BACnet 協議的優點包括以下幾點:
BACnet協議專為樓宇自動化和控制網絡而設計。它不依賴于當前的 LAN 或 WAN 技術。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,該協議有著良好的記錄。
BACnet 協議的使用包括以下內容:
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公司的接口,該協議專為樓宇自動化和控制應用而設計。該協議用于提供機制,特別是為自動化設備提供用于交換數據的機制,而不管它們執行的特定建筑服務如何該協議可供數字控制器、計算機和特定應用的單一控制器使用,具有同等效果。BACnet協議最初是為了開發樓宇自動化設備之間的互操作性而開發的;然而,它的數據描述以及靈活的架構將使其能夠在廣泛的控制應用中工作。這是一個面向對象的協議,因此用于表示網絡可訪問的控制設備。
02、CANbus
CANbus(Controller Area Network Bus),即控制器局域網總線,是一種實時應用的串行通信協議,主要用于汽車內部各控制單元(ECU)之間的數據交換和信息傳遞,特別適用于汽車和其他工業環境中的微控制器網絡。它最初由博世公司為汽車應用而開發設計,并于1986年首次在汽車上使用,目的是簡化車輛內部線束的復雜程度,提供一種高效的通信系統。
它可以使用雙紋線來傳輸信號,是世界上應用最廣泛的現場總線之一。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據通訊、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。支持多種網絡拓撲結構,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,允許網絡中的多個節點同時發送和接收數據,任何設備都可以在任何時刻發送消息,而無需事先請求。強大的容錯能力:通過特定的通信協議和錯誤檢測機制,確保數據的正確、可靠傳輸。廣泛的應用領域:該協議的健壯性使其用途延伸到其他自動化和工業應用。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:比如發動機控制/防抱死剎車系統/安全氣囊等。工業自動化:比如生產線上的機器,需要互相協調工作。醫療設備:醫院里的各種儀器,需要聯網監控。智能家居:家里的安全系統、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動機控制單元(ECU)你踩了多少油門。ECU就會根據你踩的力度和發動機的情況,告訴噴油器和點火系統怎么工作。同時,ECU還會跟防抱死剎車系統(ABS)“聊天”,確保車在加速的時候還能穩穩的。通過CANbus總線,汽車里的各種電子設備能互相聊天,協調工作,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、全分布式監控系統專用網絡平臺技術。它使用了具有分布控制與通信聯網功能的大規模集成的神經元芯片(Neuron Chips)構成各個智能監控節點(Node),通過網絡收發器(TranReceiver)及網絡通信媒體將各節點構成全分布式局部操作網絡(簡稱LON網)。
LonWorks技術的特點包括:
開放的通信協議:LonTalk協議是開放的,實現遵守該協議的各家產品互聯成為可能。高度集成的神經元芯片:內部包含多個CPU、RAM、E2PROM、ROM以及I/O接口等,功能強大。支持多種通信介質: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、現代高檔住宅)的建筑設備自動化系統(BAS)、工業自動化、航空航天技術等領域。
04、三者比較
應用領域:BACnet主要用于樓宇自動化系統,CANbus主要用于汽車內部通信,而LonWorks則廣泛應用于智能建筑和工業自動化領域。
通信協議:BACnet和LonWorks都采用了開放的通信協議,支持多種物理層和數據鏈路層標準。而CANbus則主要使用其特有的通信協議。
系統架構:BACnet采用了分層的體系架構,需要使用網關進行數據轉換;LonWorks則采用了平坦的體系架構,支持整個系統的尋址要求,同時允許對網絡進行邏輯分段;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都是各自領域內的重要通信協議或技術,它們各自具有獨特的特點和應用優勢。在實際應用中,需要根據具體的需求和場景選擇合適的通信協議或技術。