LONWORKS总线在楼宇温控系统设计中的应用

游德智

福建交通职业技术学院，福建 福州 350007

0 引言

采用RS-485总线的智能楼宇系统由于总线效率低、系统实时性差、通讯可靠性低、应用不灵活，渐渐无法满足智能楼宇监控系统的需要。因此，提出使用LONWORKS现场总线技术，应用现场总线控制系统实现系统的集中管理和分散控制。

1 LONWORKS技术及其特点

LONWORKS现场总线由美国Echelon公司推出，采用ISO/OSI模型的全部7层通讯协议，采用面向对象的设计方法，通过网络通信设计简化为参数设置。采用LonTalk协议，通讯速率从300bps至1.5Mbps不等，直接通信距离可达2700m（78Kbps，双绞线），支持双绞线、同轴电缆、光缆和红外线等多种通信介质。典型的LonWorks网络系统的智能节点由Neuron芯片、I/O处理单元、通信处理器、传感器、收发器和电源等组成。

2 系统硬件设计

2.1 系统总体结构

系统网络采用总线型拓扑结构，以双绞线为传输介质，主要由上位机、LonTalk总线适配卡和多个智能节点组成。上位机采用Echelon接口的PCLTA-10PC LonTalk适配卡。该适配卡专为PC及兼容性操作系统提供,是高性能的16位ISA总线接口卡。上位机通过LonTalk适配器与LonWorks总线相连，用于整个系统的集中监控、管理、分析和网络通信检测等。智能节点的数量可以根据监控的需要进行增减，系统总体结构如图1所示。

图1 系统网络结构图

2.2 系统硬件设计

为实现系统功能，智能节点通过显示屏和键盘进行人机互动，用户可以设置系统的各项功能，如房间的上、下限温度等。同时，智能节点实时监控各区间的温度，控制设备自动调节温度，保存各区间运行参数，每隔一段时间与上位机进行通信，将各时间段的数据传送给上位机，同时接收上位机的控制指令。当系统出现异常时，智能节点应能够进行故障报警。如图2所示。

Neuron芯片采用串行I/O模式进行异步串行数据格式的传输, IO8用于串行输入，IO9用于串行输出。单片机AT89C52与Neuron芯片CY53120采用并行通信，CY53120工作模式设置为slave A。单片机的P0与CY53120的IO0～IO7相连作为8位数据总线。 HS信号由CY53120控制。当HS为“1”时,表示Neuron芯片正在读写数据,当HS为“0”时,表示Neuron芯片数据处理完毕,可以进行下一次通信。

图2 智能节点原理图

3 系统软件设计

系统的软件设计主要包括上位机与智能节点通信软件和各智能节点的软件的设计。上位机软件采用VC6.0编写，实现各区间的参数设定，各区间的温度及加热设备的运行情况及历史运行纪录等的查询等。

LonWorks总线节点的软件设计设计主要完成与上位管理机的通信、执行上位管理机的命令、完成温度采集、故障出现时与报警节点通信实现报警以及必要时切换到手动操作等。

4 结论

在智能楼宇系统中使用LonWorks总线技术，提高了系统内部的通信速率、实时性，降低了误码传送率。本设计实现了节能目的，系统的控制效果好、可靠性高，能够合理地调节室温，充分保证了室内舒适性和安全性。

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