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LonWorks总线在智能建筑中的应用摘要：基于LonWorks现场总线的智能建筑是目前业内发展的方向，由于其开放性、标准化、易于互操作等诸多优势，已成为业内的标准。主要内容包括硬件研究，固件（软件与硬件结合）开发，以及系统集成等。对它进行学术研究，以便更好地将建筑艺术与控制技术结合起来，有着极高的学术价值，并对开发中国具有自主产权的现场总线系统有着积极的作用。关键词：智能建筑；LonWorks；现场总线LonWorksBusisusedinintelligentbuildingYannima(xi’antechnologicaluniversity710021)Abstract：DuetoitshighqualityinNetworkstructure,standardization,alternationandinter-operation,theIntelligenceArchitecturesystemsbasedonLonWorksfield-bushavebecamethestandardmodule,whichisprovedbylotofpracticalprojects.Itincludeshardwareresearching,firmwaredevelopingandsystemintegrating.TherelatedresearchplaysanactiveroleindevelopingChineseownpropertyrightfield-bus,forit‘ssciencevaluethatcombinesarchitectureandcontrolart..Keywords：intelligentbuilding;LonWorks;Fieldbus引言：近年来,随着我国信息产业建设的不断深化以及人们生活水平的逐步提高,人们对住房的要求不再仅局限于房屋的面积、装修、周边环境、交通等硬件条件上,而是把目光放在了家居智能化、数字化、人性化等这些能够给用户生活方式带来改变的增殖服务领域。智能建筑是信息时代的必然产物,随着全球信息化进程的不断加快和信息产业的迅速发展,智能建筑作为信息社会的重要基础设施,已受到越来越多的重视。目前智能建筑已成为一个国家、一个地区、一个城市现代化程度的重要标志,也成为21世纪乃至下一个世纪世界经济的重要增长点。近几年来,发达国家相继掀起了建设智能建筑的浪潮,我国智能建筑的发展也正方兴未艾。而智能建筑的核心就是通过对建筑物内所有信息资源(空间、能源、物流环境等)的采集、监视和共享,完成对这些信息的整理、优化、判断,给建筑物管理者提供决策依据,给使用者提供安全、高效、快捷的优质服务,实现建筑物的实时智能以及高效率和高回报率。现场总线技术在工业、智能建筑等社会经济领域也正得到迅速推广和应用。现场总线技术改变了设备现场控制网络的结构,构建了高性能的分布式智能化监控系统。LonWorks技术提供了“控制网络系统”应用开发的理想平台。LonWorks网络由通信介质、智能装置和节点组成。智能节点与其所连接的外部设施发生相互作用,并以开放的Lontalk协议与其它节点通信,从而可以实现管理平台与若干现场级控制设备的有效集成。国家建设部在楼宇自动化方面选择LonWorks技术进行重点推广,充分说明了LonWorks技术在智能建筑系统中的应用越来越广泛,目前已经占有60%以上的市场。本文对LonWorks总线技术进行了研究,提出了一种基于LonWorks总线的智能建筑远程监控系统方案,通过该方案,能通过网络对智能建筑设备进行远程监控。1智能建筑概述智能建筑实质上是一套采用计算机网络通讯和自动控制技术,对建筑物中的设备进行自动化监控管理的中央监控系统，智能建筑通过对建筑物内的各种设备实行综合自动化管理以达到舒适!安全!可靠!经济和节能的目的,为用户提供良好的工作和生活环境,并使系统中的各个设备经常处于最佳运行状态,从而保证系统运行的经济性和管理的智能化。智能建筑的功能如下：1、自动监视并控制各种机电设备的启!停,显示或打印当前运转状态。2、自动检测!显示和打印各种设备的运行参数及变化趋势或历史数据，如温度、湿度、压差、流量、电压、电流、用电量等等,当参数超过正常范围时,自动实现越线报警。3、根据外界条件!环境因素!负载变化情况自动调节各种设备,使其始终运行于最佳状态;4、监测并及时处理各种意外!突发事件;5、能源管理:自动对水!电!燃气等的计量和收费,实现能源管理自动化自动提供最佳能源控制方案,达到合理!经济地使用能源;6、设备管理:包括设备档案管理(设备配置及参数档案)!设备运行报表和设备维修管理等楼宇自动化系统监控和管理的设备种类比较多,按功能分通常包括供配电!给排水!暖通空调!照明!电梯!消防!安全防范!车库管理等子系统。智能建筑设备运行管理和监控消防和安全防范系统照明系统暖通空调系统电梯系统其它设备系统配变电系统给排水系统消防系统安全防范系统供配电系统:供配电系统的主要功能是保证建筑物安全可靠的供电主要是对各级开关设备的状态!主要回路的电流!电压!变压器的温度以及发电机运行状态进行监测由于电力系统的状态变化和事故都是在瞬间发生,因此利用计算机进行这种监测时要求采样间隔非常小,并且能自动连续记录在这种采样间隔下各测量参数的连续变化过程,这样才能预测并防止事故的发生,或者在事故发生后,及时判断故障点此外,在保障安全可靠供电的基础上,系统还可包括用电计量!各户用电费用分析计算!用电高峰期对次要回路的限制供电控制等功能照明监控系统:照明监控系统主要是对门厅!走廊!庭院和停车场等处照明的按顺序启停控制!对照明回路的分组控制!用电过大时自动切断!以及对厅堂!办公室等地的这些控制可以通过计算机设定启停时间表!值班人员远程启动等方式来进行,也可以采用门锁!红外线等方式探测是否无人从而自动熄灭的控制方式照明系统的控制与节能直接相关,对照明的协调控制反映了楼宇自动化系统的水平在大型建筑中照明能耗导致冷气负荷的增加,利用楼宇自动化手段对照明设备进行有效的控制可以取得明显的节能效果给排水监控系统:智能建筑中给排水的监控目标是保证建筑物的给水/排水系统的正常运行,基本功能是对各给水泵!排水泵!污水泵及饮用水泵的运行状态及故障情况进行监测,对各种水箱及污水池的水位!给水系统压力!流量进行监测以及根据这些水位及压力状态,启/停相应的水泵暖通空调监控系统:通过对大楼环境温湿度的监测,对冷冻机组!空调机组及水泵等设备状态的监控,实现对空调系统所需冷热源的温度!流量等的自动调节在建筑物中,空调系统能耗最大,因此在保证环境舒适前提下,应采取以下优化节能控制的措施,最大限度地降低能耗。电梯监控系统:电梯控制是大楼交通管理的重要环节电梯一般都带有完备的控制装置,但需要将这些控制装置与楼宇自动化系统相连并实现它们之间的数据通讯,使管理中心能够随时掌握各个电梯的工作状况,有多部电梯时进行群控优化,并在火灾!非法入侵等特殊场合对电梯的运行进行直接的管理控制2LonWorks的简介现场总线是连接智能现场设备和自动化系统的数字式、双向传输、多分支结构的通信网络.目前比较流行的有CAN,PROFIFUS,HART,FF,LonWorks等现场总线.LonWorks网络是美国Echelon公司1993年开发的一种现场总线控制网络,它完全具备开放性、互操作性、安装调试方便可靠、开放周期短等特点,它采用了ISO/OSI模型的全部7层通信协议和面向对象的设计方法,支持各种通信介质(双绞线、同轴电缆、光纤、红外线、电力线等)和网络拓扑(总线、星形、环形、自由拓扑),数据传输率最高达1.25Mbps.另外,LON总线可直接与以太网进而与Internet连接,这样LON总线可将现场控制信息发布到管理信息网络上,为生产管理者提供科学的分析方法和决策依据,为实现管理控制一体化奠定了良好基础.LON技术提供了多种部件,LonTalk协议提供了应用节点间进行互操作的基础;通过NodeBuilder的NeuronC语言能使熟悉C语言的开发人员方便地开发出各种应用程序;通过LonProfiler和LonMaker等组网工具便捷地将各智能节点挂到网络进行通信;采用LonManageDDE和LNSDDEServer两种软件工具支持程序间的DDE方式,通过DDE技术实现对网络变量的检测和控制,可使得任何与DDE兼容的Windows应用程序(如InTouch,Fix等)能监视管理LON网络,也可根据用户的实际需要,采用面向对象编程语言,编写用户要求的上位机监控程序.2.1LonWorks结构LonWorks控制网络结构包括网络协议(LonTalk)、网络传输介质、网络设备、执行机构和管理软件5个部分.其中,网络设备包括智能测控单元、路由器和网关等;执行机构包括传感器、变送器等;管理软件包括LonTalk开放式通信协议,并为设备之间交换控制状态信息建立了一个通用的标准.在LonTalk协议的协调下,以往那些孤立的设备融为一体,形成一个网络控制系统.LonTalk是面向对象的网络协议,支持OSI7层协议,设备节点之间的数据传递通过网络变量的互联实现.神经元芯片是除LonTalk协议之外的又一LonWorks技术核心产品.它不仅是Lon总线的通信处理器,同时也可以作为采集和控制的通用处理器,LonWorks技术中所有关于网络的操作实际上都是通过它来完成的。2.1.1LonWorks系统硬件1LonWorks节点被称为智能设备,每个连接到网络上的LonWorks设备都称为节点,如应用设备节点、路由器、网络接口卡等.它包括一个神经元芯片、LonTalk收发器、存储器、电源和外围电路.神经元芯片是一组复杂的VLSI器件,一个神经元芯片包含应用CPU和I/O处理单元和通信处理器.收发器提供神经芯片与LonWorks网络的物理通信接口.收发器简化了可互操作的LonWorks节点的开发并用于许多类型的通信介质的拓扑结构,具有不同收发器类型的产品需要通过路由器实现节点之间的操作.节点具有两种类型,基于芯片的节点和基于主机的节点,其中基于芯片的节点由一个神经元芯片加上收发器构成,这种节点负责现场设备的通信和简单数据处理任务;在基于主机的节点中,由于神经元芯片是8位总线,最高主频为10MHz,这对于一些复杂的控制,或带有PID等算法的单或多回路,其控制就力不从心,这时可将神经芯片作为通信处理器,用高级主机(如单片机或PC机)的资源完成复杂的测控功能.节点应用程序完成接收和发送网络上的信息,并可进行传感信号和控制逻辑的数据处理等.LonWorks应用程序用NeuronC编写.一旦编写完成,NeuronC代码就被编译成机器码形式下载到或连接到芯片上.NeuronC是以ANSIC为基础,具有3项重要扩展功能,即通过When语句,引入了/事件0并定义任务执行顺序;对显示和隐式报文格式的集成信息进行处理;通过网络变量,简化了节点间的数据共享.2Lonpoint模块该模块提供了一系列产品,这些产品把传感器、执行器和LonWorks设备集成具有优良性能价格比的、可互操作的智能大厦和工业应用中的控制系统.Lonpoint系统提供了一个开放的分布式系统结构,在这个框架中,每一个设备完成某种控制处理,并能被网络中任何一处的设备访问.Lonpoint接口、序列发生器、数据记录器和路由器模块提供了I/O处理、应用资源、任务排序、数据记录和网络寻径.这些接口模块无缝连接传感器、执行器和控制器,形成一个开放分布的网络.3.通信媒介节点(设备)之间信息传输的物理介质,包括双绞线、电力线、红外线、光纤和同轴电缆等。4.网络接口卡网络接口设备,是外部主机(如PC机)的物理接口,它不连接传感器和执行。器.该设备的应用程序提供通信协议和应用程序接口API,使得基于主机的程序(如网络工具)可访问Lon网络,如把PCLTA-1网络接口卡插入PC机的ISA总线槽,就可用网络工具(LNS和LonMaker)访问Lon网络