LONWORKS總線在樓宇溫控系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

游德智

福建交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院，福建 福州 350007

0 引言

采用RS-485總線的智能樓宇系統(tǒng)由于總線效率低、系統(tǒng)實(shí)時(shí)性差、通訊可靠性低、應(yīng)用不靈活，漸漸無(wú)法滿足智能樓宇監(jiān)控系統(tǒng)的需要。因此，提出使用LONWORKS現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)，應(yīng)用現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的集中管理和分散控制。

1 LONWORKS技術(shù)及其特點(diǎn)

LONWORKS現(xiàn)場(chǎng)總線由美國(guó)Echelon公司推出，采用ISO/OSI模型的全部7層通訊協(xié)議，采用面向?qū)ο蟮脑O(shè)計(jì)方法，通過網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)計(jì)簡(jiǎn)化為參數(shù)設(shè)置。采用LonTalk協(xié)議，通訊速率從300bps至1.5Mbps不等，直接通信距離可達(dá)2700m（78Kbps，雙絞線），支持雙絞線、同軸電纜、光纜和紅外線等多種通信介質(zhì)。典型的LonWorks網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的智能節(jié)點(diǎn)由Neuron芯片、I/O處理單元、通信處理器、傳感器、收發(fā)器和電源等組成。

2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

2.1 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)

系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)采用總線型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，以雙絞線為傳輸介質(zhì)，主要由上位機(jī)、LonTalk總線適配卡和多個(gè)智能節(jié)點(diǎn)組成。上位機(jī)采用Echelon接口的PCLTA-10PC LonTalk適配卡。該適配卡專為PC及兼容性操作系統(tǒng)提供,是高性能的16位ISA總線接口卡。上位機(jī)通過LonTalk適配器與LonWorks總線相連，用于整個(gè)系統(tǒng)的集中監(jiān)控、管理、分析和網(wǎng)絡(luò)通信檢測(cè)等。智能節(jié)點(diǎn)的數(shù)量可以根據(jù)監(jiān)控的需要進(jìn)行增減，系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖

2.2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

為實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能，智能節(jié)點(diǎn)通過顯示屏和鍵盤進(jìn)行人機(jī)互動(dòng)，用戶可以設(shè)置系統(tǒng)的各項(xiàng)功能，如房間的上、下限溫度等。同時(shí)，智能節(jié)點(diǎn)實(shí)時(shí)監(jiān)控各區(qū)間的溫度，控制設(shè)備自動(dòng)調(diào)節(jié)溫度，保存各區(qū)間運(yùn)行參數(shù)，每隔一段時(shí)間與上位機(jī)進(jìn)行通信，將各時(shí)間段的數(shù)據(jù)傳送給上位機(jī)，同時(shí)接收上位機(jī)的控制指令。當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)異常時(shí)，智能節(jié)點(diǎn)應(yīng)能夠進(jìn)行故障報(bào)警。如圖2所示。

Neuron芯片采用串行I/O模式進(jìn)行異步串行數(shù)據(jù)格式的傳輸, IO8用于串行輸入，IO9用于串行輸出。單片機(jī)AT89C52與Neuron芯片CY53120采用并行通信，CY53120工作模式設(shè)置為slave A。單片機(jī)的P0與CY53120的IO0～I(xiàn)O7相連作為8位數(shù)據(jù)總線。 HS信號(hào)由CY53120控制。當(dāng)HS為“1”時(shí),表示Neuron芯片正在讀寫數(shù)據(jù),當(dāng)HS為“0”時(shí),表示Neuron芯片數(shù)據(jù)處理完畢,可以進(jìn)行下一次通信。

圖2 智能節(jié)點(diǎn)原理圖

3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)主要包括上位機(jī)與智能節(jié)點(diǎn)通信軟件和各智能節(jié)點(diǎn)的軟件的設(shè)計(jì)。上位機(jī)軟件采用VC6.0編寫，實(shí)現(xiàn)各區(qū)間的參數(shù)設(shè)定，各區(qū)間的溫度及加熱設(shè)備的運(yùn)行情況及歷史運(yùn)行紀(jì)錄等的查詢等。

LonWorks總線節(jié)點(diǎn)的軟件設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)主要完成與上位管理機(jī)的通信、執(zhí)行上位管理機(jī)的命令、完成溫度采集、故障出現(xiàn)時(shí)與報(bào)警節(jié)點(diǎn)通信實(shí)現(xiàn)報(bào)警以及必要時(shí)切換到手動(dòng)操作等。

4 結(jié)論

在智能樓宇系統(tǒng)中使用LonWorks總線技術(shù)，提高了系統(tǒng)內(nèi)部的通信速率、實(shí)時(shí)性，降低了誤碼傳送率。本設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了節(jié)能目的，系統(tǒng)的控制效果好、可靠性高，能夠合理地調(diào)節(jié)室溫，充分保證了室內(nèi)舒適性和安全性。

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