LONWORKS總線在樓宇溫控系統設計中的應用

游德智

福建交通職業技術學院，福建 福州 350007

0 引言

采用RS-485總線的智能樓宇系統由于總線效率低、系統實時性差、通訊可靠性低、應用不靈活，漸漸無法滿足智能樓宇監控系統的需要。因此，提出使用LONWORKS現場總線技術，應用現場總線控制系統實現系統的集中管理和分散控制。

1 LONWORKS技術及其特點

LONWORKS現場總線由美國Echelon公司推出，采用ISO/OSI模型的全部7層通訊協議，采用面向對象的設計方法，通過網絡通信設計簡化為參數設置。采用LonTalk協議，通訊速率從300bps至1.5Mbps不等，直接通信距離可達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。典型的LonWorks網絡系統的智能節點由Neuron芯片、I/O處理單元、通信處理器、傳感器、收發器和電源等組成。

2 系統硬件設計

2.1 系統總體結構

系統網絡采用總線型拓撲結構，以雙絞線為傳輸介質，主要由上位機、LonTalk總線適配卡和多個智能節點組成。上位機采用Echelon接口的PCLTA-10PC LonTalk適配卡。該適配卡專為PC及兼容性操作系統提供,是高性能的16位ISA總線接口卡。上位機通過LonTalk適配器與LonWorks總線相連，用于整個系統的集中監控、管理、分析和網絡通信檢測等。智能節點的數量可以根據監控的需要進行增減，系統總體結構如圖1所示。

圖1 系統網絡結構圖

2.2 系統硬件設計

為實現系統功能，智能節點通過顯示屏和鍵盤進行人機互動，用戶可以設置系統的各項功能，如房間的上、下限溫度等。同時，智能節點實時監控各區間的溫度，控制設備自動調節溫度，保存各區間運行參數，每隔一段時間與上位機進行通信，將各時間段的數據傳送給上位機，同時接收上位機的控制指令。當系統出現異常時，智能節點應能夠進行故障報警。如圖2所示。

Neuron芯片采用串行I/O模式進行異步串行數據格式的傳輸, IO8用于串行輸入，IO9用于串行輸出。單片機AT89C52與Neuron芯片CY53120采用并行通信，CY53120工作模式設置為slave A。單片機的P0與CY53120的IO0～IO7相連作為8位數據總線。 HS信號由CY53120控制。當HS為“1”時,表示Neuron芯片正在讀寫數據,當HS為“0”時,表示Neuron芯片數據處理完畢,可以進行下一次通信。

圖2 智能節點原理圖

3 系統軟件設計

系統的軟件設計主要包括上位機與智能節點通信軟件和各智能節點的軟件的設計。上位機軟件采用VC6.0編寫，實現各區間的參數設定，各區間的溫度及加熱設備的運行情況及歷史運行紀錄等的查詢等。

LonWorks總線節點的軟件設計設計主要完成與上位管理機的通信、執行上位管理機的命令、完成溫度采集、故障出現時與報警節點通信實現報警以及必要時切換到手動操作等。

4 結論

在智能樓宇系統中使用LonWorks總線技術，提高了系統內部的通信速率、實時性，降低了誤碼傳送率。本設計實現了節能目的，系統的控制效果好、可靠性高，能夠合理地調節室溫，充分保證了室內舒適性和安全性。

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