پروتکل LonWorks چیست و چگونه کار می‌کند؟

ضرورت افزایش بهره‌وری، بهبود عملکرد، دسترسی به داده‌ها، کنترل راحت‌تر و صرفه‌جویی در مصرف انرژی ما را به متصل کردن تجهیزات نصب شده در ساختمان‌های مسکونی، محیط‌های صنعتی و غیره و ایجاد شبکه‌ای از تجهیزات قابل کنترل وادار کرده است. یکی از استانداردهایی که به طور گسترده برای اتصال تجهیزات مورد استفاده قرار می‌گیرد، LonWorks نام دارد. این پروتکل که به عنوان زبان مشترک بین تجهیزات مختلف عمل می‌کند، کاربردهای گسترده‌ای دارد که از کنترل چراغ در منازل مسکونی تا مدیریت فرایندهای صنعتی پیچیده را شامل می‌شود. برای آشنایی با پروتکل LonWorks در این مقاله شرکت خانه هوشمند فریتز را همراهی کنید.

پروتکل LonWorks چیست؟

پروتکل LonWorks یک استاندارد ارتباطی است که توسط Echelon Corporation توسعه یافته و به طور منبع باز منتشر شده است. این پروتکل امکان متصل کردن تجهیزات الکتریکی و الکترومکانیکی روی بسترهای متفاوتی مانند کابل زوج به هم تابیده، خطوط شبکه برق، فیبر نوری و وایرلس را فراهم می‌کند. امروزه، فناوری LonWorks به طور گسترده‌‌ای برای اجرای طرح‌های اتوماسیون ساختمان، اتوماسیون صنعتی، حمل و نقل و شبکه‌های کنترل خدمات عمومی مورد استفاده قرار می‌گیرد.

نحوه عملکرد فناوری LonWorks

ساختار شبکه کنترلی LonWorks از چند گره و مسیر ارتباطی بین گره‌ها تشکیل می‌شود. هر یک از این گره‌ها تجهیزاتی را نمایندگی می‌کنند که از طریق پروتکل LonWorks با یکدیگر ارتباط دارند و مسیر ارتباطی بین گره‌ها نیز با استفاده از یک جفت سیم برقرار می‌شود.

هر یک از گره‌های شبکه مبتنی بر پروتکل LonWorks به پردازشگر و درگاه‌های ورودی و خروجی مجهز هستند تا بتوانند داده‌های ورودی از سنسورها را پردازش کنند، محرک‌ها را کنترل کنند و با سایر تجهیزات تبادل داده داشته باشند. از آنجایی که فریمویر هر یک از گره‌ها کدهای این پروتکل را نیز شامل می‌شود، این تجهیزات می‌توانند به طور مستقل با یکدیگر ارتباط برقرار کنند.

بیشتر بخوانید: پروتکل زیگبی (Zigbee) چیست؛ کاربردها، مزایا و معایب زیگ بی

هر یک از گره‌هایی که با استفاده از پروتکل LonWorks با یکدیگر تبادل داده دارند، به تراشه‌ای مجهز هستند که Neuron نام دارد و وظایفی مانند مدیریت ارتباطات، پردازش دستورات، زمان‌بندی و پشتیبانی از درگاه ورودی و خروجی را انجام می‌دهد. تراشه‌های Neuron از طریق یک قطعه الکترونیکی که با عنوان Transceiver شناخته می‌شود، با یکدیگر ارتباط برقرار می‌کنند.

کاربرد استاندارد LonWorks

پروتکل LonWorks کاربردهای نسبتاً گسترده‌ای در حوزه‌ها و صنایع مختلف از جمله صنعت برق، کشاورزی، نفت و گاز و غیره دارد. برخی از مهم‌ترین کاربردهای این پروتکل عبارتند از:

• کشاورزی و باغداری هوشمند: این پروتکل برای کنترل تجهیزات آبیاری هوشمند، کنترل پارامترهای مورد نیاز برای رشد گیاهان در گلخانه و انتقال داده‌های اندازه‌گیری شده توسط سنسورهای دما، نور و غیره به کار گرفته می‌شود.
• بهینه‌سازی فرآیندهای صنعتی: پروتکل LonWorks برای نظارت بر عملکرد و کنترل تجهیزات صنعتی، جمع آوری اطلاعات و غیره در محیط‌های صنعتی به کار گرفته می‌شود.
• مدیریت انرژی: از آنجایی که پروتکل LonWorks انعطاف‌پذیری بالایی دارد، برای پیاده‌سازی سیستم مدیریت انرژی در شبکه‌های برق مورد استفاده قرار می‌گیرد.
• سیستم مدیریت نفت و گاز: امکان استفاده از پروتکل LonWorks برای مدیریت و کنترل مخازن نفت و گاز و حتی کنترل وضعیت خطوط انتقال نفت و گاز وجود دارد.
• کنترل ترافیک: پروتکل LonWorks امکان کنترل چراغ‌های راهنمایی و پیاده‌سازی سیستم کارامد مدیریت ترافیک را فراهم می‌کند.
• اتوماسیون ساختمان: پروتکل LonWorks برای کنترل روشنایی، سیستم تهویه مطبوع، سیستم مدیریت انرژی و غیره مورد استفاده قرار می‌گیرد.

بیشتر بخوانید: سیستم BMS ساختمان (سیستم خانه هوشمند BMS) چیست؟

مزایا و معایب شبکه LonWorks

پروتکل های LonWorks مزیت‌های متعددی را ارائه می‌دهند که به استفاده گسترده از این پروتکل نیز منجر شده است. مهم‌ترین مزایای LonWorks عبارتند از:

• افزایش سطح بهره‌وری در مصرف انرژی: کاهش میزان اتلاف انرژی یکی از بزرگترین مزیت‌های استفاده از سیستم LonWorks در اتوماسیون ساختمان محسوب می‌شود. کنترل‌کننده‌ها با استفاده از این پروتکل می‌توانند سیستم‌های تهویه مطبوع، روشنایی و سایر تجهیزات الکتریکی را به نحوی مدیریت کنند تا مصرف انرژی به حداقل برسد.
• مدیریت متمرکز: در سیستم سنتی مجبور هستیم تا هر یک از تجهیزات ساختمان را به طور مستقل کنترل کرده و تنظیمات مورد نیاز را نیز به طور دستی اعمال کنیم. پروتکل LonWorks ما را قادر می‌سازد تا تجهیزات ساختمان را از یک نقطه کنترل و عملکرد آن‌ها را به سادگی مدیریت کنیم. به علاوه، کنترل تجهیزات ساختمان با استفاده از پروتکل LonWorks ضرورت جا‌به‌جایی بین نقاط مختلف ساختمان و حضور فیزیکی در کنار تجهیزات را از بین می‌برد.
• مقیاس‌پذیری: شبکه مبتنی بر پروتکل LonWorks می‌تواند بیش از 32 هزار گره را میزبانی کند؛ بنابراین این پروتکل به گزینه مناسبی برای کاربردهای صنعتی گسترده و ساختمان‌های بزرگ و پیچیده تبدیل می‌شود. مقیاس‌پذیر بودن پروتکل LonWorks موجب می‌شود تا مانعی برای افزودن تجهیزات جدید و گسترش شبکه‌های قدیمی مبتنی بر این پروتکل نیز وجود نداشته باشد.
• سازگاری: پروتکل LonWorks قابلیت پشتیبانی از تجهیزات و سیستم‌های ساخته شده توسط برندهای مختلف را دارد. به علاوه، نسخه‌های جدید این پروتکل با تجهیزات مبتنی بر نسخه‌های قدیمی‌تر این پروتکل نیز سازگاری دارند. این ویژگی ما را قادر می‌سازد تا بدون مواجهه با محدودیت‌های دست و پاگیر، تجهیزات جدید را به شبکه فعلی مبتنی بر پروتکل LonWorks اضافه کنیم.

بیشتر بخوانید: انواع پروتکل های خانه هوشمند و هوشمند سازی ساختمان BMS

با وجود مزیت‌هایی که استفاده از پروتکل های LonWorks به همراه دارد، این پروتکل نیز مانند هر فناوری دیگری نقاط ضعف مشخصی دارد. مهم‌ترین معایب LonWork عبارتند از:

• پیچیدگی نصب و راه‌اندازی: پیاده‌سازی و راه‌اندازی یک شبکه بر پایه پروتکل LonWorks، پیچیدگی نسبتاً بیشتری در مقایسه با پروتکل‌های مشابه مانند Modbus دارد.
• محدودیت دسترسی: اگرچه ادعا می‌شود که پروتکل LonWorks به طور منبع باز منتشر شده اما در واقعیت دسترسی به این پروتکل در انحصار فهرستی از شرکت‌ها قرار دارد. به عبارت دیگر، اعمال هر گونه تغییری در پروتکل LonWorks تنها از طریق کنسرسیوم LonMark مجاز شناخته می‌شود.
• وابستگی به تراشه Neuron: تراشه Neuron یکی از مهم‌ترین اجزای تجهیزات مبتنی بر پروتکل LonWorks محسوب می‌شود اما ضرورت به کارگیری این تراشه در ساختار پروتکل LonWorks را می‌توانیم یک نقطه ضعف ارزیابی کنیم؛ یعنی وضعیت شبکه مبتنی بر پروتکل LonWorks به عملکرد بدون عیب و نقص تراشه Neuron وابستگی دارد.
• سرعت پایین: سرعت انتقال داده‌ها در شبکه مبتنی بر پروتکل LonWorks به 78 کیلوبیت بر ثانیه می‌رسد که برای ارسال حجم زیادی از داده‌ها کافی نیست.

بیشتر بخوانید: پروتکل KNX چیست؛ کاربردها و مزایای استاندارد کی ان ایکس

جمع‌بندی

پروتکل LonWorks یک استاندارد قدرتمند و انعطاف‌پذیر برای پیاده‌سازی سیستم‌ اتوماسیون ساختمان و کنترل تجهیزات مختلف محسوب می‌شود. قابلیت اطمینان بالا، سازگاری و انعطاف‌پذیری این پروتکل از جمله ویژگی‌هایی هستند که آن را به یکی از استانداردهای پر کاربرد در حوزه‌های مختلف مانند هوشمند سازی ساختمان، مدیریت حمل و نقل، کنترل فرایندهای صنعتی و غیره تبدیل می‌کنند. اگرچه موانعی مانند هزینه اولیه و پیچیدگی نسبتاً زیاد در مسیر گسترش استفاده از این پروتکل قرار دارند اما مزیت‌های متعددی مانند افزایش بهره‌وری، صرفه جویی در مصرف انرژی و دسترسی بلادرنگ به داده‌ها به کارگیری LonWorks در حوزه‌های مختلف را توجیه پذیر می‌کند.

پاسخ به پرسش‌های متداول