LonWorks现场总线技术在楼宇自动化温度测控系统中的应用

2009年02月13日

　　目前，智能建筑得以迅猛发展，其关键是楼宇自动化系统BAS技术，其中楼宇温度测控的子系统用以实现室内温度的合理调节。目前，国内大都采用以单片机为核心组成区域控制系统，但由于这种系统在本质上采用了RS232、RS422/RS485等专用通信协议而形成“自动化孤岛”。应用现场总线控制系统FCS将系统的分散控制转换到现场控制，形成开放性的控制网络。
　　本文应用LonWorks现场总线技术设计了基于主机的Neuron智能节点，并通过单总线(1-Wire)数字温度传感器DS18B20与智能节点构成温度测控网络，有效地实现了对室内温度的实时监控与调节。
　　1 LonWorks技术
　　1.1LonWorks技术要点
　　LonWorks技术是由美国Echelon公司推出的局部操作网络，它包含所有设计、配置和维护网络所需要的技术：3120/3150Neuron芯片、NeuronC编程语言、LonTalk协议、LonWorks收发器、LonBuilder和NodeBuilder开发工具等。LonWorks网络系统由智能节点组成，节点包括神经元芯片、传感器、控制设备、收发器和电源等。节点之间通信支持双绞线、电力线、光纤和红外线等多种介质，遵守ISO/OSI的7层模型协议，并按照规范的LonTalk协议进行通信，其通信速率在300bps～1.5Mbps范围之间。
　　1.2Neuron芯片
　　Neuron芯片有3120与3150两大系列，是Lon-Works技术的核心。它既进行通信的管理，同时还具有输入、输出和控制的能力。其内部框图如图1所示，内有3个8位流水线作业的CPU。介质访问控制CPU处理LonTalk7层协议的第1～第2层，包括驱动通信子系统硬件和执行MAC算法。网络CPU处理LonTalk协议的第3层～第6层，包括处理网络变量寻址事务、权限证实、背景诊断、软件计时器、网络管理和路由等，同时还控制网络通信端口，物理的发送和接收数据包。应用CPU执行用户用NeuronC语言编写的代码以及用户代码调用的操作系统命令。3个CPU分别通过片内的网络缓存器和应用缓存器进行通信。芯片提供从I/O0～I/O10共11个管脚，通过对其编程可设定为34种不同的对象，可用于直接连接各传感器、A/D、执行器等。CP0～CP4组成的网络通信端口用以连接收发器，实现网络的通信功能。3120芯片中包含E2PROM、RAM、ROM，其中在ROM中已带有LonTalk通信协议固件，可非常方便构成用户应用程序最大不超过2kB的较小系统;而3150则需外部扩展ROM，其LonTalk通信协议也需要由NodeBuilder工具包配置，用于复杂的应用系统。