現場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)在樓宇自動(dòng)化溫度測控系統中的應用

目前，智能建筑得以迅猛發(fā)展，其關(guān)鍵是樓宇自動(dòng)化系統BAS技術(shù)，其中樓宇溫度測控的子系統用以實(shí)現室內溫度的合理調節。目前，國內大都采用以單片機為核心組成區域控制系統，但由于這種系統在本質(zhì)上采用了RS232、RS422/RS485等專(zhuān)用通信協(xié)議而形成“自動(dòng)化孤島”。應用現場(chǎng)總線(xiàn)控制系統FCS將系統的分散控制轉換到現場(chǎng)控制，形成開(kāi)放性的控制網(wǎng)絡(luò )。

本文應用LonWorks現場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)設計了基于主機的Neuron智能節點(diǎn)，并通過(guò)單總線(xiàn)（1-Wire）數字溫度傳感器DS18B20與智能節點(diǎn)構成溫度測控網(wǎng)絡(luò )，有效地實(shí)現了對室內溫度的實(shí)時(shí)監控與調節。

1 LonWorks技術(shù)
1.1LonWorks技術(shù)要點(diǎn)

LonWorks技術(shù)是由美國Echelon公司推出的局部操作網(wǎng)絡(luò )，它包含所有設計、配置和維護網(wǎng)絡(luò )所需要的技術(shù)：　　　

3120/3150Neuron芯片、NeuronC編程語(yǔ)言、LonTalk協(xié)議、LonWorks收發(fā)器、LonBuilder和NodeBuilder開(kāi)發(fā)工具等。LonWorks網(wǎng)絡(luò )系統由智能節點(diǎn)組成，節點(diǎn)包括神經(jīng)元芯片、傳感器、控制設備、收發(fā)器和電源等。節點(diǎn)之間通信支持雙絞線(xiàn)、電力線(xiàn)、光纖和紅外線(xiàn)等多種介質(zhì)，遵守ISO/OSI的7層模型協(xié)議，并按照規范的LonTalk協(xié)議進(jìn)行通信，其通信速率在300bps~1.5Mbps范圍之間。

1.2Neuron芯片

Neuron芯片有3120與3150兩大系列，是Lon-Works技術(shù)的核心。它既進(jìn)行通信的管理，同時(shí)還具有輸入、輸出和控制的能力。其內部框圖如圖1所示，內有3個(gè)8位流水線(xiàn)作業(yè)的CPU。介質(zhì)訪(fǎng)問(wèn)控制CPU處理LonTalk7層協(xié)議的第1~第2層，包括驅動(dòng)通信子系統硬件和執行MAC算法。網(wǎng)絡(luò )CPU處理LonTalk協(xié)議的第3層~第6層，包括處理網(wǎng)絡(luò )變量尋址事務(wù)、權限證實(shí)、背景診斷、軟件計時(shí)器、網(wǎng)絡(luò )管理和路由等，同時(shí)還控制網(wǎng)絡(luò )通信端口，物理的發(fā)送和接收數據包。應用CPU執行用戶(hù)用NeuronC語(yǔ)言編寫(xiě)的代碼以及用戶(hù)代碼調用的操作系統命令。3個(gè)CPU分別通過(guò)片內的網(wǎng)絡(luò )緩存器和應用緩存器進(jìn)行通信。芯片提供從I/O0~I/O10共11個(gè)管腳，通過(guò)對其編程可設定為34種不同的對象，可用于直接連接各傳感器、A/D、執行器等。CP0~CP4組成的網(wǎng)絡(luò )通信端口用以連接收發(fā)器，實(shí)現網(wǎng)絡(luò )的通信功能。3120芯片中包含E2PROM、RAM、ROM，其中在ROM中已帶有LonTalk通信協(xié)議固件，可非常方便構成用戶(hù)應用程序最大不超過(guò)2kB的較小系統；而3150則需外部擴展ROM，其LonTalk通信協(xié)議也需要由NodeBuilder工具包配置，用于復雜的應用系統。

圖13120/3150內部框圖