TAC Xenta网络设计指南

1.TAC Xenta和LonWorks网络

TAC Xenta控制器

TAC Xenta系统是专门为中小型供暖和温度控制系统而设计的。主要部件包括TAC Xenta 280、300、400控制器以及TAC Xenta 400系列I/O模块。

多个控制器可以组成一个局域网，并且相互交换数据。典型的如在一栋小型的办公楼控制许多空气处理单元和供暖设备。

TAC Xenta控制器通过标准的控制网络自由拓扑方式78K的LonWorks相互连接。每个控制器都配置有FTT-10，自由拓扑收发器。可以以自由拓扑方式连线，使得网络扩展非常方便。

TAC Xenta OP手操器也直接连接到网络上的，因此它能充当网络中所有控制器的手操器。

TAC Xenta控制器有一个RS232端口用来和拨号系统中的Modem连接或者从中央系统的可编程工具下载应用软件。

管理系统如TAC Vista，可以和Xenta网络相连接，用于各种设备的管理、数据显示及统计等等。

1.2 LonWorks协议

LonWorks 是由美国的Echelon公司开发的分布式智能控制技术。LonWorks技术是一个完整的网络解决方案，它提供了一个实现分布式监控系统的强大的工具。

LonWorks中应用的网络叫LON，是Local Operating Network的简称。在一个LON网络中，智能设备称为节点，通信采用LonTalk协议。LonTalk是一个开放协议，它允许不同厂家的产品互相通信。

所有的节点都有一个Neuron芯片，确保在LON上的互操作通信。任何一个Neuron芯片都有自己的Neuron ID，这样就保证了在系统中，所有的Neuron芯片都是唯一的。

Neuron芯片通过收发器与网络相通信。可用双绞线、无线、电力线、光纤组网。通过路由器（Router）或桥(Bridge) 可以将采用不同通信介质的网络相互连接。中继器(Repeater)用来使分段的网络相互连接，目的是为了扩展网络的距离和节点数。

为了支持不同厂家的产品，成立了“LonMark可互操作协会”。通过LonMark TM可互操作协会认证的产品，可以保证兼容性。

LonMark通过网络变量（Network Variable）来认证Lon网络上的节点。为了促进产品的可互操作性，LonMark规定了SNVT（Standardized Network V ariable Types）。SNVTs定义了温度、功率、时间、流量等等的标准命名方式。对于TAC Xenta系统，通讯时并不采用SNVTs，因此绑定仅在TAC Xenta 系统和第三方产品同时采用时才是必需的。

每个节点都有网络地址，该地址由安装工具如Metra Vision TM设定。一个节点的网络地址和绑定信息，存储于Neuron中的非易失存储器中。

TAC Xenta和LonWorks

TAC Xenta控制系统基于LonWorks FTT-10自由拓扑网络技术。虽然系统利用了Lonworks的许多网络特征如：安装灵活性和可互操作性。但系统还有一些与其它基于LonWorks的系统不同的重要特征。

所有的TAC Xenta设备均装有FTT-10自由拓扑收发器，允许它们在FT-10网络上通信。在一个网段上最大FTT-10节点数可以达到64个。但在TAC Xenta系统中，可以安装的节点少于这个数目，具体的参数请参照Xenta系统的相关资料。

TAC Xenta设备间的通讯不采用SNVTs。但TAC Xenta和第三方产品间的通讯时，需要使用SNVTs。

TAC Xenta I/O单元在逻辑上连接到TAC Xenta主控制器(TAC Xenta 300、400)。第三方产品可以通

过主控制器与I/O模块通讯。

1.3 网络原理

拓扑结构

LonWorks一般采用下面两种拓扑结构。

●自由拓扑，单个终结器

●双终结器，总线拓扑

如图所示，自由拓扑对于节点如何连接没有约束，但最大的电缆长度限制在500m内。

双终结器总线，允许一个网段的最大长度为2700m，但节点连接到总线的长度(Stub)有所限制。考虑到通信速度，电缆长度不能超过3m（通讯速率为78kbps时）或30cm（通讯速率为1.25Mbps时）。

地址

网络中的节点可以用几种不同的方法来设定地址。地址是分级构成的，每一个地址含有两个或三个部分，如下所示：

域（Domain），子网（Subnet），节点（Node）逻辑地址

域（Domain），子网（Subnet），Neuron ID 物理地址

域（Domain），组（Group）组地址

在TAC Xenta系统中，一般所有单元的域地址采用17(十进制)。使用网络管理工具可以改变域地址，子网的最大值是255，节点的最大值是127。

1.4网络术语

节点（Node）

节点作为设备被连接到网络上，它有如下特点：

（1）利用通用的协议与其它的节点通信。

（2）统一编址，确保每个节点的地址是唯一的。

（3）执行计算或是其它节点交换数据。

节点通常是控制器或输入/输出模块，或采用LonTalk协议的设备。如果网络中连接了操作面板TAC Xenta OP，那么操作面板也被认为是节点。

SNVTs

标准化网络变量类型组（A set of Standardized Network Variable Types），LonMark协会定义和更新是为了促进在不同厂家产品之间可互操作性的标准化的网络变量类型。

信道（Channel）

信道是指节点与节点之间的连接。一个信道使用一种特定的介质（如双绞线）以一定的速率通信（如78kbit/s）。

网络（Network）

一个网络至少包含两个节点，通过一个或数个通道相互连接，所有的节点都有唯一的地址，并且允许节点之间的相互通信TAC Xenta，网络使用LonMark技术。

段（Segment）

段是网络中的一部分，由一个或几个节点组成，节点之间可以不借助其它设备而且交换数据。由于物理设备的原因，段中的结点数最多为64。两个段可以通过中继器（Repeater）来连接，这样两个段就可以被视为同一信道（channel）。

中继器（Repeater）

信道上的信号放大设备，但并不影响通信量。通过使用收发器连接两个或更多的段，通道的长度被延伸。

子网（Subnet）

网络中的逻辑组。网络中的每个节点都由域，子网，节点号来编址。另外一种编址方法是采用域，组的方法。

路由器（Router）

路由器是信道连接设备，通常这两个信道有不同的通信容量。通过路由器，可扩展网络长度，并对网络交通进行分流。

域（Domain）

域是网络中的一个较大范围的逻辑部分。用这个方法可以将网络分割成几个逻辑上独立的部分。不同域中的节点相互之间没有影响。子网是域的一种划分方法。所有的节点必须位于一个特殊的域（零长度域），该域在网络服务时有用。

主干

平行段的垂直连接设备。主干通常通过路由器将其与其它段相连，而且可以设计成具有比其它信道更高的传输速度。

LonTalk适配器（LonTalk adaptor）

简称LTA，使计算机接入LonWorks网络的硬件设备。

LonWorks组（LonWorks group）

LonWorks组是在一个域内许多节点的集合。这些节点可能属于不同的子网。

TAC组：所有的TAC单元（除了TAC Vista）属于TAC组51，TAC Vista可以与该组通讯。

Xenta组：Xenta组是一个LonTalk组。为了便于TAC Vista或TAC Xenta OP的管理，将单元分为不同的组，每组有一个主控单元（Group Master）该主控单元保存组中各单元的在线、离线等信息并传递给TAC Vista。

1.5 电缆和终结器

1.5.1 概论

电缆和终结器的选择是受电缆所能提供的传输速度支配的。

通常用的是双绞线，经常选择下面一种或两种型号：

●TP/FT-10 78kbps 自由拓扑结构长度可达2700m

●TP/XF-1250 1.25Mkbps 高速电缆，长度可达130 m

1.5.2 电缆TP/FT-10

实际设计过程中，可以根据实际情况，选取不同的电缆。

传送距离说明

TP/XF-1250

1.5.3 终结器

为了保证数据正确传送，所有的网络段都需要终结器。网络拓扑结构不同，终结器连接方法也不同。有时，在中继器或路由器中内置终结器。

自由拓扑段

在一个自由拓扑段中，只需要一个终结器，并且可以放在自由拓扑段的任意位置。如果有路由器或中继器，一般可以就近安装终端器。

双终结器总线拓扑段

在一个总线式拓扑段中，必须有两个终结器。终结器必须放在段的末尾。终结器的构成如下：

TP/FT-10

自由拓扑：R1=53.2Ω。双终点总线拓扑：R1=105Ω

TP/XF-1250

1.5.4 计算机接口

在LonWorks网络和计算机接口之间需要LonTalk适配器，如PCLTA卡。另外还有其它接口设备如SLTA。

1.6 中继器和路由器

概论

为了扩展结点数和网络长度，一般使用两种设备：

●中继器

●路由器

中继器

在前面关于网段的描述中，已经知道电缆长度有限制。如果长度更长就必须接入一个或几个中继器。

每个段的结点数最多为64，加入一个中继器，将增加两倍可用节点。

两个节点之间只能有唯一的中继器。段中中继器的连接不可首尾相连。

收发器的通信特性是由电缆的类型决定的。

路由器

路由器连接两个信道（两个信道可能采用不同的通讯介质），并且转发送LonTalk 信息。在Xenta 网络中，还具有如下性质：

●路由器连接子网

●路由器可以有选择地发送信息，因此缓解了整个网络的通信塞。

路由器可分为两种：可配置型路由器、自学习型路由器。

自学习路由器连续不断地“学习”不同的目的子网地址的位置，并且利用这些信息决定信号是否继续传递。

例如：在以下的网络配置中

子网B中某节点发送的信息，目的地址若仍在子网B中，信息将不会通过路由器传递到子网A。目的地址若在子网A，信息将通过，当然得经过一段等待时间（大约4~10ms）。

路由器的通信性能，决定于路由器两端两种信道的类型。

2.TAC Xenta网络配置

2.1 概论

在设计和建立TAC Xenta网络时首先必须确定它属于那种类型，所需要的设置过程和工具与此密切相关。

TAC Xenta网络有如下三种类型：

1．TAC Xenta 280、TAC Xenta 300、TAC Xenta 400及其I/O模块、一些中继器；但没有路由器，不使用SNVTs，网络中没有其它LonWorks设备。

2．与类型1类似，但网络中包含路由器。

3．网络中使用SNVTs，通常还包含其它LonWorks设备，如TAC Xenta 100。

以上的分类方法主要根据网络配置的复杂程度。对于一个比较简单的Xenta网络，配置可以通过TAC提供的网络配置工具完成。当网络中存在路由器时，配置过程需要使用网络管理工具。如Metra Vision 等。当使用SNVTs时，需要用网络管理工具执行不同节点的SNVT的绑定。

2.2网络配置工具

网络配置工具是给网络的节点定义和发布配置信息的软件。

配置过程可以分成三个部分：

A—地址分配

B—绑定

C—节点设置

A—地址分配

每个节点都被赋予一个的子网/节点地址和一个设备名。

B—绑定

利用网络变量，节点之间可以相互通信。绑定是在源和目的节点之间连接网络变量的过程。在Xenta 系统中，这个过程是自动完成的。此时，不采用SNVTs。

C—节点设置

节点设置是在网络中设置节点的过程。包括设置和网络以及应用相关的参数。在Xenta系统中，控制器组成组，每个控制器必须知道组中的其它成员，以及哪个设备是该组的主控制器（Group Master）。这些信息通过网络配置工具（TAC Menta Network Configuration Tool）创建并且下载到所有的Xenta设备中。

如果组必须被重新设置，组中的每个成员的信息必须用新的组信息更新。如果有新的组添加到网络中，那么所有的节点必须被重新设置。

2.3 TAC Xenta设备子网/节点地址

网络中的节点可以用不同的方法来赋地址。所有的节点都需要一个特定的子网/节点地址，即逻辑地址。

子网地址可以是1-225。为了方便路由器的连接，一般子网号从10开始。通常I/O模块和它们的主

设备具有相同的子网地址。

节点地址的选择有一些简单的规则：

1．每一个控制器需要三个连续的节点地址；第一个归控制器自己所有，另外两个是预备给一个或两个手持操作面板的。

2．每一个TAC Xenta 300控制器最多可以连接两个I/O模块，每个模块都需要它自己的地址。模块地址通常跟随在两个手操器地址之后。

3．子网中最大的节点地址是127（其中125个地址供控制器使用）。

如果子网的节点数超过125，必须使用一个新的子网号。

TAC网络配置工具的功能：

—为每一个设备设置设备名

—分配子网/节点地址

—分配各控制器的I/O模块

—说明组中的所有设备名

—指定那一个控制器是该组的母机（GROUP MASTER）。

2.4 网络变量

利用网络变量可以引用其它Xenta单元的公共信号。网络变量可以根据以下方式命名：\单元名\模块名\信号名

这里

单元名基础单元名

模块名当前模块名

信号名公共变量名

每个名字的长度需在20个字符以内。首字符必须是字符，允许使用下划线“—”，名字中不允许出现特殊字符，如“\;-$.,”或空格。模块名可以被忽略，如：

\设备名\\信号名

这种方式绑定的变量将在不同的设备中自动连接。

在TAC Xenta中，绑定的变量的数目是有一定限制的。对于300控制器，最大数目是45个，可以向外提供30个变量，索要15个变量。对于401，可以向外提供125个变量，索要125个变量。这些变量传输的速度必须在网络管理工具中加以限制。

2.5 TAC Xenta组

当网络中的设备增加时需要用到组的概念。

使用组的概念有两个主要的目的：

●使Xenta网络和TAC Vista之间的信息交换变得简单

●引入网络分层结构，使操作面板可以方便地找到和使用信息

TAC Vista必须知道哪一个控制器在网络中是在线的。为了避免让每一个控制器和TAC Vista通信，组主控机将周期性地收集在线设备的信息，并将这些信息传送给TAC Vista。

为了让每一个设备知道属于同组的其他设备，当前组的目录必须通过网络配置工具下载到该组的每一个控制器。

如果组主控机没有连接到网络上，整个组将被认为没有连接到网络上。本组其它的在线设备将直接向TAC Vista发送报警以及其它信息。

如果没有划分组，当手操器被连接到某个控制器时，将会列出网络中每一个节点的名字。如果控制

器很多，操作起来会很不方便。把控制器分组后，在操作面板上各控制器以组分类，便于管理。

2.6 连接TAC Vista

2.7 范例

为了讨论网络在实际应用中的限制，我们介绍一些实际的例子。

例子1：I/O模块

这个例子包括I/O模块的最大数目，每个控制器两个。

TAC Xenta控制器数： 5

I/O模块数：10

手操器数： 5

最大节点数：20

终端： 1

最大电缆长度：500m

模型举例2：最小配置

这是一个最小化的配置。

TAC Xenta控制器数：10

I/O模块数： 4

手操器数： 4

最大节点数：18

终端： 1

最大电缆长度：500m

模型举例3：TAC Xenta控制器

这个例子仅仅由控制器和手操器组成，组成方式为双终点总线结构，每个控制器到总线的连接线不能超过3米。

TAC Xenta控制器数：10

I/O模块数：-

手操器数：10

最大节点数：20

终端： 2

最大电缆长度：2700m

模型举例4：TAC Vista混合配置

Xenta设备使用域地址：11

TAC Xenta组: 51（默认值）

控制器组: 16（默认值）

TAC Vista连接：SLTA

终结器： 2

最大电缆长度：500m

模型举例5：中等规模网络

这个模型中部分控制器和I/O模块的连接是通过路由器和中继器实现的，这样就是整个网络得到了

扩展。

TAC Xenta控制器数：122

I/O模块数：116

手操器数： 6

最大节点数（包括路由器）：256

终端：2（backbone）+1（每段）

最大电缆长度：130m（backbone）500 m（每段）

3. 带路由器的网络

3.1概论

随着网络规模的扩大，需要在在网络中引入一些层次结构或将其划分成一定的逻辑结构。网络的划分通过添加路由器实现。以下是一个典型的网络配置：

3.2路由器的性能

使用路由器必须注意以下几点：

●路由器的两侧用来连接独立的信道。

●节点之间的通信不能跨越多于两个路由器。

●路由器可以在两个信道之间有选择地传送信息。这可以用来隔离各子系统，提高网络效率。

应该尽量将频繁交换数据的节点置于同一通道。

●路由器在网络中占用两个节点的编号。

●路由器可被设置成“配置型”或“自学习型”

●路由器的两边不能存在相同的子网名

●路由器中具有缓冲区，使它能够在具有不同通信能力的信道之间传递信息。如果知道最大的

信息长度和缓冲区的空间，缓冲区可以被优化。

路由器的配置

路由器将高速信道（如主干信道）与Xenta应用信道相连接，示意图如下：

两个信道，主干信道和Floor1，连接到路由器的两个点。两个使用域TAC使用域和Zero Length使用域。子网必须是只连接两个点中的一个。

路由器输入缓冲区

路由器的技术数据通常提供输入缓冲区最大的有用空间。这个空间用来存储和转发信息。

NODEUTIL 通用程序

通常缓冲区的大小在网络管理工具设定，但是如果网络管理工具不能工作，我们可以采用应用程序NODEUTIL。

4.使用SNVTs的网络

4.1 概论

在Xenta网络中，节点之间可以使用不同方法交换信息。一个方案就是采用标准协议。但是为了简化手操器的操作，和更有效地与TAC Vista通信，在Xenta系统中采用了一些特殊的方法。在本文中使用了以下的名词：

SNVT 标准网络变量类型

NV SNVT类型的网络变量

XIF file 外部界面文件，描述该单元可以处理的SNVTs

TANV TAC的特殊网络变量

TAC Menta NCT 网络配置工具

Network Management Tool 网络管理工具

TAC Groups TAC Xenta 300或TAC Xenta 400组

LonWorks Groups 该组由管理工具在绑定多个节点的网络变量时创建

TAC产品中的SNVTs

TAC Xenta 100是经过LonWorks认证的产品，使用SNVTs是为了与外部通讯，可在XIF-file中定义SNVTs。

TAC Xenta 300和TAC Xenta 400可以使用SNVTs，此时需要网络管理工具。

在TAC Xenta 300/400应用程序中使用SNVTs时，当应用程序被创建时，XIF文件将自动由TAC Menta创建。

4.3 在TAC Xenta 300/400中捆绑SNVTs

4.3.1 传递SNTV数据的不同方法

如果在多个节点中的网络变量（NV）已经绑定，SVNT数据可以在节点之间被传送。网络变量的绑定需要绑定工具，如网络管理工具。

在TAC Menta中，可以指定哪个节点负责准备需要发送的数据。传送的方式主要有两种：

Send NV

发送节点负责发送当前的网络变量值。例如，当网络变量的数值发生变化时，网络变量被发送。Polled NV

“Polled”的意思是说接收节点负责取得网络变量的数值。

4.3.2 SNVT绑定限制

在每个Xenta设备中都有地址表。在地址表中，绑定工具会设置一些关于SNVT绑定的地址信息。

地址表的有用空间是有限制的：

Send NV

在发送节点中，S/N地址设置在地址表中，每个表项包含一个将会接受一个或几个SNVT值节点。接收节点不需要在它的地址表中保存信息。如果同一个SNVT值被发送给几个单元，绑定工具会创建一个组，组号放在发送节点的地址表中。

TAC Xenta 300和400不支持从组发送，因为Xenta无法确定是组中的那一个成员发送信息。

Polled NV

如果节点通过轮询方式读SNVT值，接收节点的地址表需要一个位置（S/N地址）。来存储需要读取的节点。被查询的节点的地址表中无需保存信息。TAC Xenta 300和400不支持组的查询，因为Xenta 无法确定是从组中的那一个成员得到信息。

5.网络通信量

5.1网络总体概述

在设计系统时，应该注意下面几点：

1．在每个网段中有多少个节点。最大的子网/节点地址为255/127。

2．为路由器保留头几个子网/节点地址（1—9）。

3．估计数据通信量。看一看能否降低整个或部分网络的通信量。

4．使用了哪些Xenta组，哪些设备将被设定为组的主控机。

5．在哪里放置终结器。

6．至少预留百分之二十的余量。

为了确保网络的数据通信，有一些条件必须被满足。

Xenta设备之间连续不断的通信，在设计中是一个重要的因素。将在5.3节介绍两种不同的计算考虑方法。还有其它一些因素，更加难于考虑，但它们也会影响最终的性能。

●报警：报警的频率和可允许的延迟时间

●手动重启或电源掉电后的启动条件

●其它外部（foreign）设备

5.2设备数限制

当考虑网络中设备数时，将会受到下面这些条件的制约：

●Xenta单元的数目限制

●每个单元的更新频率的限制

●网络局域段的限制

●公共主干的限制

●影响网络负载的其它因素

●频带范围

Xenta单元数目的限制

对于Xenta单元的数目存在以下的限制：

基本设备数（Xenta 300或Xenta 400）：400

TAC组数：30

每个TAC组的设备数：30

I/O模块数：200

TAC Xenta OP数：100

如果与TAC Vista相连，会存在其他的限制，详见TAC Vista用户手册。

影响网络负载的其它因素

每个段适当地增加通信量，需要具备下面这些条件：

+ 突发通信速率35 bytes/s

+ TAC Xenta 100和其它设备限制适当的通信量

+ 20%剩余空间

+ 10%保险余量

频带范围

5.3更新频率和网络负载

当网络变量在TAC Menta或者SNVTs在网络管理工具中被定义时，更新的条件也被确定。这个条件对频率的更新和网络的负载有很大的影响。

Delta

这是模拟量更新的最小变化值。默认的值为0.5。这个数值为负数时，模拟量数值变化的探测被禁止。

数字值的变化也将被探测，并且触发更新，在下一个程序循环中表现出来。

Period

网络变量的周期性更新的时间间隔，以秒为单位。默认的数值为60s。实际值应不低于10s，并且设定值不低于1s。

时间间隔的估算是根据先前的更新周期。

如果SNVTs 发送周期值是0，意味着禁止使用Delta。

通过估计在不同的单元中每秒交换的信息，可以大致估计出在稳态时的网络负载。这些值包括每个单元和整个子网的数值。这个值不能超过下面几点限制：

1．任何一个单元交换的信息量不能超过每秒两个。

2．子网中，理论上最大交换数不能超过每秒50个。

看一下上面的例子，交换的信息量已经在图中表明。对于I/O模块，我们假定它最频繁的输入是每秒0.8次，它的输出也将达到每秒0.2次。当手操器只是暂时应用到网络中时，因此不被考虑。

5.4个设备的传送量：

Xenta 1：1.0+0.6+0.4=2.0

Xenta 2：0.6+0.4=1.0

Xenta I/O：1.0=1.0

可以看出，所有的设备都满足条件一。

5.5子网中交换的信息的数目和的一半：

1/2（2.0+1.0+1.0）=2.0

满足条件2。

如果条件不满足，只能通过限制设定或降低更新频率来达到以上的条件。

6.网络管理

6.1概论

本章主要概要介绍在Lonworks网络中配置和安装TAC Xenta单元时使用TAC Menta或其它网络安装工具时涉及的数据和方法。

6.2网络数据和数据基础

为了建立、操作和维护网络，需要各种配置数据。这些数据用于网络维护工具。TAC Xenta 300和TAC Xenta 400控制器以及TAC Xenta OP手操器，具有某些常规的LonWorks不具备的特性，因此必须采用TAC Menta网络设置工具。

然而，通用的网络配置工具也是需要的。

TAC Menta网络设置工具（NCT）

在设计时，网络设置数据被存为两种文件：

.IOD 文件中包括I/O模块信息和它们与Xenta 300/400基础单元的

连接信息。

.NWC 文件中包括网络设置数据，如：

—网络名

—TAC组信息

—子网/节点地址，单元类型，Neuron ID,等等。

当执行下载操作时，这两个文件的信息将被压缩成一个.BPR文件，该文件被装载到每个节点。这个“blueprint”文件包括每个节点的环境的信息。

—网络名称（在TAC Vista中使用）

—网络中所有TAC组的组名

—组中所有单元名

在TAC Vista数据库被更新也会使用.NWC文件中的信息。

如果在TAC Menta执行下载操作，在实际下载之前将自动从节点上载创建的应用程序.BPR的内容。

如果在应用程序中用到了SNVTs，TAC Menta将自动创建.XIF文件，该文件供网络管理工具在绑定过程中使用。

网络管理工具

网络管理工具（例如：MetraVision 和ICELAN-G）是为了在不同的网络层中创建和维护数据。

对于每个节点，有以下数据：

—子网/节点地址

6.2.1域和LonWorks组的信息

6.2.2XIF和SNVT信息

6.2.3设置数据（通道，路由器等）

6.2.4描述信息（配置状态，函数等）

在系统层，存在以下信息

—节点连接类型