Lonworks總線及其應用
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一個基于互操作的Lonworks設備的應用層接口包括很多元素：節(jié)點對象；特定應用的LonMark對象；一般的LonMark對象，如傳感器、執(zhí)行器和控制器對象；單個的網(wǎng)絡變量、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。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(shù)，使通信協(xié)議能夠以正確的格式發(fā)送和接收報文，來實現(xiàn)互操作。這個通信協(xié)議便是LonTalk協(xié)議。
3. LonTalk通信協(xié)議
LonTalk協(xié)議遵循ISO定義的開放系統(tǒng)互連(OSI)模型，它除了為Lonworks控制網(wǎng)絡實現(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。它具有以下的特點：
（1） LonTalk協(xié)議支持包括雙絞線、電力線、無線、紅外線、同軸電纜和光纖在內(nèi)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)絡接口管理第一層到第五層。
?。?） LonTalk協(xié)議使用網(wǎng)絡變量與其它節(jié)點通信。網(wǎng)絡變量可以是任何單個數(shù)據(jù)項也可以是結(jié)構(gòu)體，并都有一個由應用程序說明的數(shù)據(jù)類型。網(wǎng)絡變量的概念大大簡化了復雜的分布式應用的編程，大大降低了開發(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)絡的構(gòu)建。
綜上可知， Lonworks技術是支持完全分布式的網(wǎng)絡控制技術，是開放的、可互操作的控制系統(tǒng)的一個技術平臺。近年來的Lonworks的用戶、系統(tǒng)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名的自動化廠商，如Honeywell、ABB、Philips、HP等。據(jù)1997年統(tǒng)計，已有2500家生產(chǎn)和使用Lonworks產(chǎn)品，已有500萬個Lonworks節(jié)點在使用運用。已有3500種LonworksOEM產(chǎn)品問世，其中30％-40％應用于工業(yè)領域。而Lonworks最大的應用領域在樓宇自動化，它包括建筑物監(jiān)控系統(tǒng)的所有領域，即人口控制、梯和能源管理、消防/救生/安全、照明、保暖通風、測量、保安等。在工業(yè)控制領域，Lonworks在半導體制造廠、石油、印刷、造紙等應用領域都占有重要的地位。
2. Lonworks技術在樓宇自動化系統(tǒng)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。下面則給出兩個具體的工程應用實例對Lonworks技術進行說明，為此，本文插入下面一些有關BAS（Building Automation System）的一些相關知識。
相比與傳統(tǒng)的那種封閉的樓宇控制系統(tǒng)，現(xiàn)在的樓宇自動化控制系統(tǒng)（BAS）就是對大廈內(nèi)的各種機電設施進行全面的計算機監(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；通過對各個子系統(tǒng)進行監(jiān)控、控制、信息記錄，實現(xiàn)分散節(jié)能控制和集中科學管理，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。其基本組成及相應功能如下：
BAS的組成：
1. 建筑設備運行管理的監(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. 火災報警與消防聯(lián)動控制、電梯運行管制
3. 公共安全技術防范,包括:1、電視監(jiān)控系統(tǒng)；2、防盜報警系統(tǒng)；3、出入口控制及門禁系統(tǒng)；4、安保人員巡查系統(tǒng)；5、汽車庫綜合管理系統(tǒng)；6、各類重要倉庫防范設施；7、安全廣播信息系統(tǒng)。
諸多的機電設備之間有著內(nèi)在的相互聯(lián)系，于是就需要完善的自動化管理。建立機電設備管理系統(tǒng)，達到對機電設備進行綜合管理、 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)的運行；
3. 顯示系統(tǒng)運行的數(shù)據(jù)、圖象和曲線；打印各類報表；
4. 進行系統(tǒng)運行的歷史記錄及趨勢分析；統(tǒng)計設備的運行時間、進行設備維護、保養(yǎng)管理等；
具體地說，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則使用的是一種開放控制技術，為實現(xiàn)對建筑物內(nèi)水、電、消防、保安等各類設備的綜合監(jiān)控和管理，利用計算機網(wǎng)絡和接口技術將分散在各子系統(tǒng)中不同樓層的直接數(shù)字控制器連接起來，通過聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)各個子民中央監(jiān)控管理級計算機之及子系統(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)絡結(jié)構(gòu)上突破了傳統(tǒng)集散系統(tǒng)二級網(wǎng)、三級網(wǎng)的概念，系統(tǒng)中所有的控制和管理設備均可通過Lon Words現(xiàn)場總線連接在一起，各控制設備之間可實現(xiàn)點對點的通訊方式，組成對等式的通訊網(wǎng)絡。
3.Lonworks技術應用實例如下：
1.工程簡介
本工程是一棟機關辦公樓，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，改造后的大樓將實現(xiàn)樓宇設備的自動控制，達到對大樓內(nèi)的水、電、熱、空調(diào)、通風、電梯、高低壓配電、停車場等系統(tǒng)進行監(jiān)測、控制和科學管理，以實現(xiàn)舒適、安全、高效、節(jié)能的目的，并使設備損耗降低，延長使用壽命。
2. 系統(tǒng)總體設計
本樓宇自動化系統(tǒng)包括：冷凍水系統(tǒng)、新風機組、空調(diào)機組、給排水系統(tǒng)、變配電系統(tǒng)、電梯系統(tǒng)、照明系統(tǒng)、有害氣體檢測系統(tǒng)和熱交換系統(tǒng)九部分。由于Lonworks技術的開放性和全分布式的特點，并且考慮到以后與其它功能子系統(tǒng)的集成，決定采用Lonworks技術作為本系統(tǒng)的技術平臺。這個平臺上集成了來自三個不同廠商的基于Lonworks技術的產(chǎn)品，它們分別是：美國SIEBE公司的I/A系列新風、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)絡結(jié)構(gòu)充分體現(xiàn)了Lonworks控制網(wǎng)絡的特點，即全分布式的，對等的，開放性的網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)，與集中式網(wǎng)絡比較，Lonworks控制網(wǎng)絡的節(jié)點控制箱放置在被控對象的附近，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。另外，如果網(wǎng)絡中一個設備出現(xiàn)故障不會影響全網(wǎng)其它設備的正常工作，把故障點分散到最小的程度。
整個網(wǎng)絡采用自由拓樸結(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。整個系統(tǒng)分為三個子網(wǎng)，主樓部分分成兩個子網(wǎng)：21臺新風機組組成一個子網(wǎng)，其它照明、給排水、變配電等系統(tǒng)為另一個子網(wǎng)；配樓所有系統(tǒng)組成第三個子網(wǎng)。每個子網(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)功能設計過程中，除了要對樓宇內(nèi)各機電設備實現(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更大的經(jīng)濟效益。
3.1 冷凍水系統(tǒng)
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、分水器及相關閥門和水流開關等設備進行監(jiān)視和控制。
◆ 自動監(jiān)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啟/停。
◆ 由實際冷負荷控制冷水機組的開啟臺數(shù)，并對相應的閥門和水泵進行聯(lián)動控制。
◆ 根據(jù)供回水壓差PID控制旁通閥的開度，保持供回水壓差平衡。
◆ 在人機界面(HMI)上，可實時地觀察到系統(tǒng)各個設備的運行情況，并可強制控制旁通閥的開度。
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