Local Operating Network
LON ist ein Feldbus, welcher vorrangig in der Gebäudeautomatisierung eingesetzt wird. LON ist die Abkürzung für Local Operating Network (aus dem Englischen). Dieser Feldbus wurde von der US-amerikanischen Firma Echelon (www.echelon.com) um das Jahr 1990 entwickelt.
Konzept
Der ursprüngliche Kerngedanke des LON Feldbussystems war die dezentrale Automatisierung in flachen d.h nicht oder nur wenig vertikal unterteilten Systemen. Im LON kommunizieren Geräte (in der Terminologie Knoten bzw. engl. Nodes genannt) über einen Bus miteinander. Der gedankliche Ansatz der dezentralen Automatisierung mit LON sieht eine Unterteilung der Nodes in Sensoren, Aktoren und Controller vor. Nur lokal benötigte Informationen sollen dabei möglichst an "Ort und Stelle" verarbeitet werden. Dieses Konzept steht im Gegensatz zu hierarchisch orientierten Systemen, in welchen ein übergeordneter Rechner (in der Regel eine Speicherprogrammierbare Steuerung - Direct Digital Control - Station) alle Daten einsammelt.
Hardware
Hardwareseitiges Kernstück dieses Feldbussystems ist der Neuron (Chip). Das ist ein Mikroprozessor mit drei 8-Bit CPU's. Das Kommunikationsprotokoll dieses Feldbusses wird als LonTalk-Protokoll bezeichnet. Das LonTalk-Protokoll definiert die Schichten 2 bis 7 des OSI-Referenz-Modells. Für die physikalische Schicht (Schicht 1 des OSI-Modells) stehen verschiedene Transceiver. wie zum Beispiel Leitungsgebundenen Übertragung, Funk, Glasfaser aber auch Power-Line-Communication, zur Verfügung.
Die Datenkodierung auf der phsikalischen Schicht kann direkt durch den Neuron-Chip oder durch den Transceiver selbst gesteuert werden. Für die direkte Steuerung bietet das LonTalk-Protokoll die Betriebsart Direct Mode. Die Kodierung der Daten erfolgt im Manchester Code. Als Zugriffsverfahren wird ein modifiziertes p-persistentes CSMA mit optionaler Kollisionserkennung eingesetzt, wobei die Möglichkeit besteht einzelne Nachrichten zu priorisieren. Im Special Purpose Mode können Transceiver mit eigener Signalverarbeitung angestuert werden. In diesem Mode übernimmt der Transceiver selbst die Steuerung des Medienzugriffs. Grundsätzlich ist dieses Feldbussystem ein Multimastersystem.
Aus logischer Sicht kommunizieren die Knoten über Kommunkationsobjekte miteinander, sogenannter (NV oder Network Variables). Damit Knoten verschiedener Hersteller miteinander kommunizieren können, werden so genannte SNVTs (Standard Network Variable Types) definiert. Das sind Datentypen aus Anwendersicht, z.B. den Typ SNVT_temp_p, welcher eine Temperatur verkörpert. Die Organisation, welche das vorantreibt ist die LonMark Association.
Software
Softwareseitig werden Knoten mit Applikationen für Standardaufgaben oder frei programmierbare Systeme eingesetzt. Für die Applikationen mit Standardaufgaben werden die Netzwerkschnittstelle und - soweit notwendig - auch die Aufgaben in LonMark standardisiert bzw. empfohlen. Die Aufgaben werden in LonMark Objekten - auch als Funktionprofile (functional profiles) bezeichnet - gegliedert. Beispiele sind das Lamp Actuator, das Switch und das Constant Light Controller Objekt. Freie Programmierung erfolgt z. T. über Neuron C (z.B. mit dem NodeBuilder de Firma Echelon), eine ANSI C Erweiterung oder über graphische Programmierung (z.b. mit dem Programmiersystem IPOCS der Firma SysMik).
Für die Festlegung der Kommunikation zwischen den Geräten (das "Binding"), die Inbetriebnahme und die Verwaltung in LON Netzen werden Netzwerkmanagementtools eingesetzt. Für den physikalischen Zugriff auf die LON Netze werden Netzwerkschnittstellen verschiedener Arten eingesetzt, u.a. PC Einsteckkarten.
Für die softwaretechnische Verwaltung der Informationen hat sich die LNS Architektur (LonWorks Network Services) durchgesetzt, eine Client / Server - Architektur mit integrierter Datenbank. Die Anbindung an die GLT (Gebäudeleittechnik) - oder in der allgemeinen Sprechweise der Automatisierer an SCADA Systeme (Supervisory Control and Data Aquisition) existieren die Schnittstellen, wie sie dem Stand der Technik entsprechen, z. B. über OPC (OLE for Process Control).
Ein entscheidender Vorteil der LON Technologie ist die Offenheit, welche es getattet Controller von Unterschiedlichen Herstellern innerhalb einer Applikation einzusetzten. Diese Offenheit bei den Herstellern erkauft man sich durch die Abhängigkeit von der Firma Echelon, welche für jedes Binding (d.h. für jeden über das Netzwerk verknüpften Datenaustausch) eine Gebühr kassiert.
Daher nutzen einige Hersteller den LON Bus für die reine physikalische Schicht (Schicht 1 des OSI-Modells) und setzten auf den höheren OSI Schichten aus Kostengründen auf ihre eigenen Protokolle. Per Software können diese Controler dann jedoch wenn es gewünscht ist auch den LON Standard unterstützten.
Aufgrund dieser unbefriedigen Situation entstand in der Vergangenheit ein weiterer Standard zu herstellerunabhängigen Kommunikation auf Controllerebene (BACnet).
Alle bekannten Hersteller von LON Geräten und anerkannten Spezialisten auf diesem Gebiet sind in der LON Nutzer Organisation aufgeführt. In Deutschland ist eine Nutzerorganisation für LON aktiv, die LNO (LON Nutzer Organisation).
Weblinks
- Das deutschsprachige Wiki der Gebäudeautomation und MSR-Technik
- www.LonMark.org LonMark Association
- LNO LON Nutzer Organisation
- Echelon Echelon
- [1] LonTech Berlin-Brandenburg e.V.