Lonworks總線及其應(yīng)用
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一個(gè)基于互操作的Lonworks設(shè)備的應(yīng)用層接口包括很多元素：節(jié)點(diǎn)對(duì)象；特定應(yīng)用的LonMark對(duì)象；一般的LonMark對(duì)象，如傳感器、執(zhí)行器和控制器對(duì)象；單個(gè)的網(wǎng)絡(luò)變量、配置屬性和互操作文件傳輸機(jī)制。
物理層的互操作性和收發(fā)設(shè)備有關(guān)。介質(zhì)、通信方法、位速率和收發(fā)器型號(hào)必須匹配。目前，LonMark標(biāo)準(zhǔn)的物理層通道類型包括光纖、雙絞線、電力線、INTERNET協(xié)議。
除了要有連接神經(jīng)元芯片或相當(dāng)處理器的通信端口的合適的收發(fā)器外，還要設(shè)置合適的一系列的通道參數(shù)，使通信協(xié)議能夠以正確的格式發(fā)送和接收?qǐng)?bào)文，來(lái)實(shí)現(xiàn)互操作。這個(gè)通信協(xié)議便是LonTalk協(xié)議。
3. LonTalk通信協(xié)議
LonTalk協(xié)議遵循ISO定義的開(kāi)放系統(tǒng)互連(OSI)模型，它除了為L(zhǎng)onworks控制網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)可互操作性提供條件。還提供了OSI參考模型所定義的全部七層服務(wù)。它具有以下的特點(diǎn)：
?。?） LonTalk協(xié)議支持包括雙絞線、電力線、無(wú)線、紅外線、同軸電纜和光纖在內(nèi)的多種傳輸介質(zhì)。
?。?） LonTalk應(yīng)用可以運(yùn)行在任何主處理器(Host Processor)上。主處理器(微控制器、微處理器、計(jì)算機(jī))管理LonTalk協(xié)議的第六層和第七層并使用Lonworks網(wǎng)絡(luò)接口管理第一層到第五層。
?。?） LonTalk協(xié)議使用網(wǎng)絡(luò)變量與其它節(jié)點(diǎn)通信。網(wǎng)絡(luò)變量可以是任何單個(gè)數(shù)據(jù)項(xiàng)也可以是結(jié)構(gòu)體，并都有一個(gè)由應(yīng)用程序說(shuō)明的數(shù)據(jù)類型。網(wǎng)絡(luò)變量的概念大大簡(jiǎn)化了復(fù)雜的分布式應(yīng)用的編程，大大降低了開(kāi)發(fā)人員的工作量。
?。?） LonTalk協(xié)議支持總線型、星型、自由拓樸等多種拓樸結(jié)構(gòu)類型，極大地方便了控制網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建。
綜上可知， Lonworks技術(shù)是支持完全分布式的網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)，是開(kāi)放的、可互操作的控制系統(tǒng)的一個(gè)技術(shù)平臺(tái)。近年來(lái)的Lonworks的用戶、系統(tǒng)集成商和OEM產(chǎn)品生產(chǎn)商的隊(duì)伍迅速擴(kuò)大，其中包括世界上許多著名的自動(dòng)化廠商，如Honeywell、ABB、Philips、HP等。據(jù)1997年統(tǒng)計(jì)，已有2500家生產(chǎn)和使用Lonworks產(chǎn)品，已有500萬(wàn)個(gè)Lonworks節(jié)點(diǎn)在使用運(yùn)用。已有3500種LonworksOEM產(chǎn)品問(wèn)世，其中30％-40％應(yīng)用于工業(yè)領(lǐng)域。而Lonworks最大的應(yīng)用領(lǐng)域在樓宇自動(dòng)化，它包括建筑物監(jiān)控系統(tǒng)的所有領(lǐng)域，即人口控制、梯和能源管理、消防/救生/安全、照明、保暖通風(fēng)、測(cè)量、保安等。在工業(yè)控制領(lǐng)域，Lonworks在半導(dǎo)體制造廠、石油、印刷、造紙等應(yīng)用領(lǐng)域都占有重要的地位。
2. Lonworks技術(shù)在樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)中的應(yīng)用
為了方便我們更好地理解Lonworks所控制的對(duì)象是什么，應(yīng)該怎樣控制，如何更好地控制。下面則給出兩個(gè)具體的工程應(yīng)用實(shí)例對(duì)Lonworks技術(shù)進(jìn)行說(shuō)明，為此，本文插入下面一些有關(guān)BAS（Building Automation System）的一些相關(guān)知識(shí)。
相比與傳統(tǒng)的那種封閉的樓宇控制系統(tǒng)，現(xiàn)在的樓宇自動(dòng)化控制系統(tǒng)（BAS）就是對(duì)大廈內(nèi)的各種機(jī)電設(shè)施進(jìn)行全面的計(jì)算機(jī)監(jiān)控管理，如空調(diào)制冷系統(tǒng)、給排水系統(tǒng)、變配電系統(tǒng)、照明系統(tǒng)、電梯、消防、安全防范系統(tǒng)等；通過(guò)對(duì)各個(gè)子系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控、控制、信息記錄，實(shí)現(xiàn)分散節(jié)能控制和集中科學(xué)管理，為建筑物用戶提供良好的工作環(huán)境，為建筑物的管理者提供方便的管理手段，從而減少建筑物的能耗并降低管理成本。其基本組成及相應(yīng)功能如下：
BAS的組成：
1. 建筑設(shè)備運(yùn)行管理的監(jiān)控,包括：1、 暖通空調(diào)系統(tǒng)的監(jiān)控(HVAC); 2、 給排水系統(tǒng)監(jiān)控; 3 、供配電與照明系統(tǒng)監(jiān)控。
2. 火災(zāi)報(bào)警與消防聯(lián)動(dòng)控制、電梯運(yùn)行管制
3. 公共安全技術(shù)防范,包括:1、電視監(jiān)控系統(tǒng)；2、防盜報(bào)警系統(tǒng)；3、出入口控制及門(mén)禁系統(tǒng)；4、安保人員巡查系統(tǒng)；5、汽車庫(kù)綜合管理系統(tǒng)；6、各類重要倉(cāng)庫(kù)防范設(shè)施；7、安全廣播信息系統(tǒng)。
諸多的機(jī)電設(shè)備之間有著內(nèi)在的相互聯(lián)系，于是就需要完善的自動(dòng)化管理。建立機(jī)電設(shè)備管理系統(tǒng)，達(dá)到對(duì)機(jī)電設(shè)備進(jìn)行綜合管理、 調(diào)度、監(jiān)視、操作和控制。
BAS的功能：
1. 制定系統(tǒng)的管理、調(diào)度、操作和控制的策略；
2. 存取有關(guān)數(shù)據(jù)與控制的參數(shù)；管理、調(diào)度、監(jiān)視與控制系統(tǒng)的運(yùn)行；
3. 顯示系統(tǒng)運(yùn)行的數(shù)據(jù)、圖象和曲線；打印各類報(bào)表；
4. 進(jìn)行系統(tǒng)運(yùn)行的歷史記錄及趨勢(shì)分析；統(tǒng)計(jì)設(shè)備的運(yùn)行時(shí)間、進(jìn)行設(shè)備維護(hù)、保養(yǎng)管理等；
具體地說(shuō)，傳統(tǒng)的樓宇自控系統(tǒng)就其本身而言是一種封閉的系統(tǒng)，主要表現(xiàn)在其通信協(xié)議上。不同廠商的產(chǎn)品采用不同的通信協(xié)議，互不兼容，而現(xiàn)在的BAS則使用的是一種開(kāi)放控制技術(shù)，為實(shí)現(xiàn)對(duì)建筑物內(nèi)水、電、消防、保安等各類設(shè)備的綜合監(jiān)控和管理，利用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和接口技術(shù)將分散在各子系統(tǒng)中不同樓層的直接數(shù)字控制器連接起來(lái)，通過(guò)聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)各個(gè)子民中央監(jiān)控管理級(jí)計(jì)算機(jī)之及子系統(tǒng)之間的信息通信是一套分布式智能控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)在網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)上突破了傳統(tǒng)集散系統(tǒng)二級(jí)網(wǎng)、三級(jí)網(wǎng)的概念，系統(tǒng)中所有的控制和管理設(shè)備均可通過(guò)Lon Words現(xiàn)場(chǎng)總線連接在一起，各控制設(shè)備之間可實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的通訊方式，組成對(duì)等式的通訊網(wǎng)絡(luò)。
3.Lonworks技術(shù)應(yīng)用實(shí)例如下：
1.工程簡(jiǎn)介
本工程是一棟?rùn)C(jī)關(guān)辦公樓，分主樓和配樓兩部分，由辦公室、多功能廳、餐廳及接待室等用房組成。主樓建筑面積26000平方米，地下一層，地上九層。配樓建筑面積7600平方米，地下一層，地上五層。本工程屬于舊樓改造項(xiàng)目，改造后的大樓將實(shí)現(xiàn)樓宇設(shè)備的自動(dòng)控制，達(dá)到對(duì)大樓內(nèi)的水、電、熱、空調(diào)、通風(fēng)、電梯、高低壓配電、停車場(chǎng)等系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)測(cè)、控制和科學(xué)管理，以實(shí)現(xiàn)舒適、安全、高效、節(jié)能的目的，并使設(shè)備損耗降低，延長(zhǎng)使用壽命。
2. 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)
本樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)包括：冷凍水系統(tǒng)、新風(fēng)機(jī)組、空調(diào)機(jī)組、給排水系統(tǒng)、變配電系統(tǒng)、電梯系統(tǒng)、照明系統(tǒng)、有害氣體檢測(cè)系統(tǒng)和熱交換系統(tǒng)九部分。由于Lonworks技術(shù)的開(kāi)放性和全分布式的特點(diǎn)，并且考慮到以后與其它功能子系統(tǒng)的集成，決定采用Lonworks技術(shù)作為本系統(tǒng)的技術(shù)平臺(tái)。這個(gè)平臺(tái)上集成了來(lái)自三個(gè)不同廠商的基于Lonworks技術(shù)的產(chǎn)品，它們分別是：美國(guó)SIEBE公司的I/A系列新風(fēng)、空調(diào)控制器；澳大利亞AUSLON公司的DI-10E1；Echelon公司的LonPoint系列產(chǎn)品(DI-10、DO-10、AI-10、SCH-10和LPR-10路由器模塊)。
系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)充分體現(xiàn)了Lonworks控制網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)，即全分布式的，對(duì)等的，開(kāi)放性的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，與集中式網(wǎng)絡(luò)比較，Lonworks控制網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)控制箱放置在被控對(duì)象的附近，這樣做減少了布線工作量，節(jié)省了人力，降低了成本，提高了工作效率，也十分便于調(diào)試及維護(hù)。另外，如果網(wǎng)絡(luò)中一個(gè)設(shè)備出現(xiàn)故障不會(huì)影響全網(wǎng)其它設(shè)備的正常工作，把故障點(diǎn)分散到最小的程度。
整個(gè)網(wǎng)絡(luò)采用自由拓樸結(jié)構(gòu)，網(wǎng)線線采用Echelon公司推薦的Belden公司8741型雙絞線，連接方式全部采用手拉手連接方式。整個(gè)系統(tǒng)分為三個(gè)子網(wǎng)，主樓部分分成兩個(gè)子網(wǎng)：21臺(tái)新風(fēng)機(jī)組組成一個(gè)子網(wǎng)，其它照明、給排水、變配電等系統(tǒng)為另一個(gè)子網(wǎng)；配樓所有系統(tǒng)組成第三個(gè)子網(wǎng)。每個(gè)子網(wǎng)之間采用路由器(LonPoint的LPR－10)相互隔離。
3. 系統(tǒng)功能
在系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)過(guò)程中，除了要對(duì)樓宇內(nèi)各機(jī)電設(shè)備實(shí)現(xiàn)基本功能的控制以外，要著重考慮系統(tǒng)節(jié)能，以便為用戶日后帶來(lái)更大的經(jīng)濟(jì)效益。
3.1 冷凍水系統(tǒng)
主要是對(duì)3臺(tái)冷水機(jī)組、3臺(tái)冷卻塔、3臺(tái)冷卻水泵、3臺(tái)冷凍水泵、集水器、分水器及相關(guān)閥門(mén)和水流開(kāi)關(guān)等設(shè)備進(jìn)行監(jiān)視和控制。
◆ 自動(dòng)監(jiān)測(cè)冷水機(jī)組、冷卻塔、冷卻水泵、冷凍水泵的工作狀態(tài)、故障情況。
◆ 由LonPoint的SCH-10模塊控制冷凍機(jī)組定時(shí)啟/停。
◆ 由實(shí)際冷負(fù)荷控制冷水機(jī)組的開(kāi)啟臺(tái)數(shù)，并對(duì)相應(yīng)的閥門(mén)和水泵進(jìn)行聯(lián)動(dòng)控制。
◆ 根據(jù)供回水壓差PID控制旁通閥的開(kāi)度，保持供回水壓差平衡。
◆ 在人機(jī)界面(HMI)上，可實(shí)時(shí)地觀察到系統(tǒng)各個(gè)設(shè)備的運(yùn)行情況，并可強(qiáng)制控制旁通閥的開(kāi)度。
評(píng)論