Lonworks總線(xiàn)及其應用
加入技術(shù)交流群
一個(gè)基于互操作的Lonworks設備的應用層接口包括很多元素：節點(diǎn)對象；特定應用的LonMark對象；一般的LonMark對象，如傳感器、執行器和控制器對象；單個(gè)的網(wǎng)絡(luò )變量、配置屬性和互操作文件傳輸機制。
物理層的互操作性和收發(fā)設備有關(guān)。介質(zhì)、通信方法、位速率和收發(fā)器型號必須匹配。目前，LonMark標準的物理層通道類(lèi)型包括光纖、雙絞線(xiàn)、電力線(xiàn)、INTERNET協(xié)議。
除了要有連接神經(jīng)元芯片或相當處理器的通信端口的合適的收發(fā)器外，還要設置合適的一系列的通道參數，使通信協(xié)議能夠以正確的格式發(fā)送和接收報文，來(lái)實(shí)現互操作。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)放系統互連(OSI)模型，它除了為L(cháng)onworks控制網(wǎng)絡(luò )實(shí)現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(xiàn)、電力線(xiàn)、無(wú)線(xiàn)、紅外線(xiàn)、同軸電纜和光纖在內的多種傳輸介質(zhì)。
?。?） LonTalk應用可以運行在任何主處理器(Host Processor)上。主處理器(微控制器、微處理器、計算機)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 )變量與其它節點(diǎn)通信。網(wǎng)絡(luò )變量可以是任何單個(gè)數據項也可以是結構體，并都有一個(gè)由應用程序說(shuō)明的數據類(lèi)型。網(wǎng)絡(luò )變量的概念大大簡(jiǎn)化了復雜的分布式應用的編程，大大降低了開(kāi)發(fā)人員的工作量。
?。?） LonTalk協(xié)議支持總線(xiàn)型、星型、自由拓樸等多種拓樸結構類(lèi)型，極大地方便了控制網(wǎng)絡(luò )的構建。
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的一個(gè)技術(shù)平臺。近年來(lái)的Lonworks的用戶(hù)、系統集成商和OEM產(chǎn)品生產(chǎn)商的隊伍迅速擴大，其中包括世界上許多著(zhù)名的自動(dòng)化廠(chǎng)商，如Honeywell、ABB、Philips、HP等。據1997年統計，已有2500家生產(chǎn)和使用Lonworks產(chǎn)品，已有500萬(wàn)個(gè)Lonworks節點(diǎn)在使用運用。已有3500種LonworksOEM產(chǎn)品問(wèn)世，其中30％-40％應用于工業(yè)領(lǐng)域。而Lonworks最大的應用領(lǐng)域在樓宇自動(dòng)化，它包括建筑物監控系統的所有領(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)、測量、保安等。在工業(yè)控制領(lǐng)域，Lonworks在半導體制造廠(chǎng)、石油、印刷、造紙等應用領(lǐng)域都占有重要的地位。
2. Lonworks技術(shù)在樓宇自動(dòng)化系統中的應用
為了方便我們更好地理解Lonworks所控制的對象是什么，應該怎樣控制，如何更好地控制。下面則給出兩個(gè)具體的工程應用實(shí)例對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。
相比與傳統的那種封閉的樓宇控制系統，現在的樓宇自動(dòng)化控制系統（BAS）就是對大廈內的各種機電設施進(jìn)行全面的計算機監控管理，如空調制冷系統、給排水系統、變配電系統、照明系統、電梯、消防、安全防范系統等；通過(guò)對各個(gè)子系統進(jìn)行監控、控制、信息記錄，實(shí)現分散節能控制和集中科學(xué)管理，為建筑物用戶(hù)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。其基本組成及相應功能如下：
BAS的組成：
1. 建筑設備運行管理的監控,包括：1、 暖通空調系統的監控(HVAC); 2、 給排水系統監控; 3 、供配電與照明系統監控。
2. 火災報警與消防聯(lián)動(dòng)控制、電梯運行管制
3. 公共安全技術(shù)防范,包括:1、電視監控系統；2、防盜報警系統；3、出入口控制及門(mén)禁系統；4、安保人員巡查系統；5、汽車(chē)庫綜合管理系統；6、各類(lèi)重要倉庫防范設施；7、安全廣播信息系統。
諸多的機電設備之間有著(zhù)內在的相互聯(lián)系，于是就需要完善的自動(dòng)化管理。建立機電設備管理系統，達到對機電設備進(jìn)行綜合管理、 調度、監視、操作和控制。
BAS的功能：
1. 制定系統的管理、調度、操作和控制的策略；
2. 存取有關(guān)數據與控制的參數；管理、調度、監視與控制系統的運行；
3. 顯示系統運行的數據、圖象和曲線(xiàn)；打印各類(lèi)報表；
4. 進(jìn)行系統運行的歷史記錄及趨勢分析；統計設備的運行時(shí)間、進(jìn)行設備維護、保養管理等；
具體地說(shuō)，傳統的樓宇自控系統就其本身而言是一種封閉的系統，主要表現在其通信協(xié)議上。不同廠(chǎng)商的產(chǎn)品采用不同的通信協(xié)議，互不兼容，而現在的BAS則使用的是一種開(kāi)放控制技術(shù)，為實(shí)現對建筑物內水、電、消防、保安等各類(lèi)設備的綜合監控和管理，利用計算機網(wǎng)絡(luò )和接口技術(shù)將分散在各子系統中不同樓層的直接數字控制器連接起來(lái)，通過(guò)聯(lián)網(wǎng)實(shí)現各個(gè)子民中央監控管理級計算機之及子系統之間的信息通信是一套分布式智能控制系統，該系統在網(wǎng)絡(luò )結構上突破了傳統集散系統二級網(wǎng)、三級網(wǎng)的概念，系統中所有的控制和管理設備均可通過(guò)Lon Words現場(chǎng)總線(xiàn)連接在一起，各控制設備之間可實(shí)現點(diǎn)對點(diǎn)的通訊方式，組成對等式的通訊網(wǎng)絡(luò )。
3.Lonworks技術(shù)應用實(shí)例如下：
1.工程簡(jiǎn)介
本工程是一棟機關(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目，改造后的大樓將實(shí)現樓宇設備的自動(dòng)控制，達到對大樓內的水、電、熱、空調、通風(fēng)、電梯、高低壓配電、停車(chē)場(chǎng)等系統進(jìn)行監測、控制和科學(xué)管理，以實(shí)現舒適、安全、高效、節能的目的，并使設備損耗降低，延長(cháng)使用壽命。
2. 系統總體設計
本樓宇自動(dòng)化系統包括：冷凍水系統、新風(fēng)機組、空調機組、給排水系統、變配電系統、電梯系統、照明系統、有害氣體檢測系統和熱交換系統九部分。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的集成，決定采用Lonworks技術(shù)作為本系統的技術(shù)平臺。這個(gè)平臺上集成了來(lái)自三個(gè)不同廠(chǎng)商的基于Lonworks技術(shù)的產(chǎn)品，它們分別是：美國SIEBE公司的I/A系列新風(fēng)、空調控制器；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)。
系統的網(wǎng)絡(luò )結構充分體現了Lonworks控制網(wǎng)絡(luò )的特點(diǎn)，即全分布式的，對等的，開(kāi)放性的網(wǎng)絡(luò )結構，與集中式網(wǎng)絡(luò )比較，Lonworks控制網(wǎng)絡(luò )的節點(diǎn)控制箱放置在被控對象的附近，這樣做減少了布線(xiàn)工作量，節省了人力，降低了成本，提高了工作效率，也十分便于調試及維護。另外，如果網(wǎng)絡(luò )中一個(gè)設備出現故障不會(huì )影響全網(wǎng)其它設備的正常工作，把故障點(diǎn)分散到最小的程度。
整個(gè)網(wǎng)絡(luò )采用自由拓樸結構，網(wǎng)線(xiàn)線(xiàn)采用Echelon公司推薦的Belden公司8741型雙絞線(xiàn)，連接方式全部采用手拉手連接方式。整個(gè)系統分為三個(gè)子網(wǎng)，主樓部分分成兩個(gè)子網(wǎng)：21臺新風(fēng)機組組成一個(gè)子網(wǎng)，其它照明、給排水、變配電等系統為另一個(gè)子網(wǎng)；配樓所有系統組成第三個(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. 系統功能
在系統功能設計過(guò)程中，除了要對樓宇內各機電設備實(shí)現基本功能的控制以外，要著(zhù)重考慮系統節能，以便為用戶(hù)日后帶來(lái)更大的經(jīng)濟效益。
3.1 冷凍水系統
主要是對3臺冷水機組、3臺冷卻塔、3臺冷卻水泵、3臺冷凍水泵、集水器、分水器及相關(guān)閥門(mén)和水流開(kāi)關(guān)等設備進(jìn)行監視和控制。
◆ 自動(dòng)監測冷水機組、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模塊控制冷凍機組定時(shí)啟/停。
◆ 由實(shí)際冷負荷控制冷水機組的開(kāi)啟臺數，并對相應的閥門(mén)和水泵進(jìn)行聯(lián)動(dòng)控制。
◆ 根據供回水壓差PID控制旁通閥的開(kāi)度，保持供回水壓差平衡。
◆ 在人機界面(HMI)上，可實(shí)時(shí)地觀(guān)察到系統各個(gè)設備的運行情況，并可強制控制旁通閥的開(kāi)度。
評論