Technologie LonWorks.

Technologie, která využívá sítě distribuované inteligence pro řídicí aplikace vytvořená americkou firmou Echelon podporovaná komunikačním protokolem LonTalk. Tato síť je určena pro nejširší uplatnění. Ve světě zaznamenává tato síť velmi podobný dynamický rozmach jako Internet. Již dnes je instalováno 5.000.000 zařízení využívajících tuto síť. Jednotlivé segmenty této sítě řešící danou aplikaci lze vzájemně propojovat, přičemž propojení může být fyzicky realizováno vodiči přenášejícími elektrickou energii, kroucenými vodiči nebo i Internetem. Lépe lze pochopit praktické využití na příkladech v jednotlivých aplikačních oborech (domácí aplikace, průmysl, městské aplikace, řízení budov, doprava a další). Technologie LONWORKS vybízí k distribuované inteligenci a z toho vyplývajícím netušeným možnostem.

Nadneseně řečeno, LONWORKS umožňuje přenos dat odkudkoli, kamkoli a po čemkoli. Technologie LONWORKS je založena na neuronovém čipu, který vnáší "inteligenci" do jednotlivých prvků jako jsou snímače, ovladače a další, které jsou pak schopny mezi sebou komunikovat prostřednictvím standardního protokolu, nezávisle na použitém komunikačním médiu. Tato technologie je otevřená a lze do ní připojovat další zařízení, která pracují i na jiném způsobu řízení. Také bezpečnost systému je na velmi vysoké úrovni. Pokud je nutné zabezpečit přenášené údaje proti zneužití, lze využít speciálního mechanismu autentizace zprávy. V České republice byla technologie LONWORKS poprvé představena v roce 1995. Firma ATD s.r.o. Praha na této bázi vyvinula modulární systém Lonet, který podle předaného průmyslového vzoru vyrábí a dodává firma ZPA CZ s.r.o. Trutnov.

Co je to Lonet? 

Modulární systém, který zajišťuje snímání veličin, monitorování stavů, řízení a sběr dat např. i po distribuční elektrorozvodné síti. Výraznou předností tohoto systému je, že je distribuovaný a může pracovat bez použití "centrální řídící jednotky".

Možnosti použití systému napovídá již sám název Local Operating Network, což v překladu znamená "místní datová síť". Nasazení systému Lonet je tedy možné v takových oblastech jako například veřejné osvětlení, benzinové pumpy, sledování hromadné dopravy, zabezpečení a řízení domácností, palubní počítače v automobilech, dálkové odečty elektroměrů, plynoměrů, vodoměrů a měřičů tepla, regulace spotřeby energie, vodárny, kontrola dálkových elektrických vedení, zabezpečení a řízení hotelů, veřejných budov atd..

Přenos mezi moduly Lonet je možný buď po zvláštním vedení nebo s využitím některé z již vybudovaných přenosových cest a je podporováno široké spektrum médií, například:

       běžný kabel (silový, sdělovací),
       silové rozvosy (230/400 V),
       kroucený pár (twisted-pair),
       koaxiální kabel,
       rádiové sítě,
       světlovodný kabel,
       infračervený přenos,
       RS 485,
       kabelová televize,
       ale třeba i kolejnice.

Mezi charakteristické vlastnosti modulárního systému Lonet patří:

       Spolehlivost přenosu - je zajišťována využitím celé řady nástrojů, počínaje přenosovým protokolem, potvrzením přijetí zprávy, vyžádáním zpracované odpovědi, autentizací, atd.

       Multi-media - je podporováno široké spektrum přenosových médií.

       Odezva systému - použitý protokol obsahuje speciální algoritmus umožňující "předvídání"(predikce) kolize paketů na přenosovém médiu. Tím je umožněno, že komunikační kanál pracuje s maximální přenosovou kapacitou a nedochází k zaplnění přenosové kapacity z důvodů nadměrného počtu kolizí. Současně je zaveden prioritní mechanismus přístupu na médium, který umožňuje uzlu s vyšší prioritou přednostní přístup na přenosové médium.

       Bezpečnost - v případech, kdy je nutno zabezpečit věrohodnost údajů (např.bezpečnostní systémy) lze využít speciálního mechanismu autentizace zprávy. Napadení takového systému pak vyžaduje od narušitele, aby dekódoval autentizační algoritmus a použité kódy, což je v reálném čase prakticky nemožné.

Každá jednotka Lonet obsahuje:
       Základní desku s neuronovým čipem zajišťujícím potřebnou výpočetní kapacitu a obvody pro komunikaci s ostatními jednotkami systému, tzv. systémový interface. Do obvodu systémového interface je po instalaci uložen program realizující potřebný algoritmus chování jednotky. Na této desce je též umístěn napájecí zdroj.
       Desku aplikačního interface, která zajišťuje spojení technologie s okolím, jako např. galvanicky oddělenými  vstupy  a  výstupy - analogovými,  čítačovými , releovými,  sériovým  interface  např. M-bus, RS 485, atd.

V současné době je se systémem Lonet realizován projekt "Integrovaný informační systém řízení výroby" pro SČT a.s. divize Louny. Projekt vychází z potřeby centralizovaného monitorování, řízení a sběru dat z celé tepelné soustavy v této lokalitě, perspektivní možností okamžitých zásahů do tepelné sítě a tím k významným úsporám energie.

Pro přenos dat je zde využíván stávající sdělovací kabel jako sběrnice RS485. V technologii LonWorks je standardní rychlost pro tuto sběrnici 39 kbit/s. Tato rychlost je dostatečně vysoká, aby vyhověla požadavkům na reakci systému. Jedinou nevýhodou sběrnice RS485 je galvanické spojení jednotlivých uzlů sítě s vlastní sběrnicí. Pro realizaci tohoto projektu jsme proto zvolili sběrnici RS485  s transceivery s vylepšenými vlastnostmi a s izolačními opakovači na místech jednotlivých segmentů.

Po této sběrnici jsou přenášena veškerá data z kompaktních předávacích stanic (KPS) na centrální dispečink, který je umístěn ve výtopně Louny. V každé KPS je vždy namontován jeden systém Lonet, ke kterému jsou připojeny měřiče tepla, elektřiny a vody. Součástí realizace byla i výměna elektroměrů a vodoměrů za zařízení s impulsním výstupem a doplnění měřičů tepla výstupními moduly M-bus a LonWorks. Zařízení s modulem LonWorks umožňuje připojení do sítě LonWorks v tzv. volné topologii (FT), ale je nutné propojení pomocí routeru k hlavní sběrnici RS485.

Na tuto sběrnici se bude připojovat celkem 100 kompaktních předávacích stanic. V každé této KPS je většinou 6 měřičů, které jsou od různých výrobců, rozličnými výstupy, druhy přenosových protokolů a různých technologií. Mimo přenosu hodnot z těchto měřičů energií je z KPS na dispečink přenášena i  informace o narušení objektu (alarm). Po analýze všech výstupů ze zařízení a vzhledem k minimalizaci nákladů byl vyvinut aplikační interface (mikroprocesorový řadič), který zajistí úplnou obsluhu všech připojovaných zařízení, včetně zálohování v době výpadku elektrické energie. Vizualizace na dispečinku je realizována systémem InTouch.

Aplikace ve městě Louny je názorným příkladem toho, jak technologie LonWorks dovede "vnést" inteligenci všem snímačům, měřičům zapojených do systému a komunikovat mezi sebou prostřednictvým standardního protokolu.