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1、现场 总伎 与 PLC 左 用铃次 选现场总线部分 采用L o n Wo r k s 杖术it计楼宇 枚制 系撼 B u il d in g A u t o m a t io n S y s t e m ( 中建集团 北京北黄自动化设备安装有限公司)刘延峰 郭炳金 朱峭 一 前言 九十年代初诞生了L o n Wo r k s 开放式分布式控制网络技术.这使得制造轻小的、低价格的、智能化的 控制设备 ( S ma r t I n t e l l i g e n t C o n t r o l D e v i c e s ) 成为可能，这些设备内W了具有标准的L o n Wo r k s o 网络
2、 通信协议和控制功能的智能化微处理器CP U, 这些协议同以太网络 ( E t h e r n e t )一样，完全遵守标准化委员会 I S O制定的七层网络协 议. 这些协 议由 关国E c h e l o n 公司 提供给基于L o n Wo r k s 的独立开 发商 ( L o n W o r k s I n d e p e n d e n t De v e l o p e r s , L I D) ， 而智能化微处理器CP U由美国Mo t o r o l .和日本T o s h i b a 制造.这项新的 技术使得由不同的产品独立开发商设计和制造的产品直接连接在一起。不需要中间转换
3、设备 ( 如Ga t e w a y , R o me , - ):I j it, t 千L o n W. , k s R协i 的产品叔括工HV AC榕字空调系统。F l o w Co n t r o l l e r s 流量控制 F i r e De t e c t i o n 进一步说，必须为所有荃于L o n Wo r k s 的节点提供外部界面文件 ( XI F ) 以确保用户将来能够维护 系统，调整系统的操作和对系统进行扩容 2 . 2所设计的系统必须采用L o n t a l k协议，以便安装系统时，可以利用标准的，其它厂家开发的人机界面 # k 4 k MMI f l * M户界
4、面MMl R _ 统采用S N VT S作为通信数据如 F I X, I NT OU CH, C I T E C T等等. - 1 8 5 - 。 二 、 1 艺 氨帚 现场总线部分 姚份 蕊钱格文透 2 . 3可以采用标准的、其它厂家开发的软件工具包 进行网络 管理、维护和配置.如L o n F o 1 n t , V 1 s u a 1 C o n t r o l , Me t r a V i s i o n和Vi s u a l l a t e g r a t o r , P a t h B u i l d e r 等等 24为了降低系统的造价，提高系统的性能价格比。在设计系统时，可以在
5、开放的市场，购买来自于许多 厂家的通用L o n Wo r k s 设备，这些设备包括:S ma r t Co n t r o l l e r s ( 智能控制器)、R o u t e r s ( 路由器) Co mmu n i c a t i o n I n t e r f a c e s Nc t wo k C a r d ( 网卡)，S e n s o r s ( 传感器)，A c t u a t o r s ( 执行器) 三楼宇控制控制系统网络结构 控制系统设计的第一步是选释不同类型的控制设备以便满足系统的各种控制需要，例如:用于P a c Ka g e d H V A C空调系 统、
6、V A V变风量系 统和H e a t P u mp s 的专用控制器，用于校大的控制系统如空气处理单元 冷水机组的可编程智能通用控制器，用干传感器和执行器的纸汽智能控制器，具体介绍如下 3 . 1单点智能控制器 ( S i n g l e P o i n t“S ma r t No d e s , S PN ) 单点智能控制器S P N是一些设备，如温度和湿度传感器，单一继电器输出设备，功率及电度传感器等 等。创门 都内置神经元微处理器 ( N e u r o n C h i p ) 和网 络界面卡 ( N e t w o r k C a r d ) , 在L o n W o r k s (
7、a网络中 作为单一节点存在，使得控制系统更加分散。 3 . 2专用控$ 11 器 ( A p p l i c a t i o n S p e c i f i c S ma r t Nu d e s m AS N) 专用控制器AS N是非常小的控制器.它们被设计用于某些特殊设备，内置了工厂预编程的专家模式和算 法，如P a c k a g e d HVAC空调系统、VA V变风量系统、He a t P u mp s和风机盘管单元F a n Co i l Un i t s等 等。这些智能控制器都内T.神经元微处理器 ( Ne u r o n C h i p ) 和网络界而卡 ( N e t w o
8、 r k Ca r d ) , 具有必要的 输入、输出端子 ( 1 1 0) 和内存资源.以便执行待殊的控制任务。AS N不是可以自由编程的，内置在A SN上 的专家模式和算法被保存在非易失内存中 ( 如 F LA S H E P R OM) 。 3 . 3 可 编 程 智 能 通 用 控 制 器 ( P r o g r a m ma b l e ” S ma r t N o d e s ,P S N) 可编程智能通用控制器P S N是非常小的控制器，用户可以自由编程以满足相应设备的控制需要，因此它 们应用广泛，如:空气处理单元 ( AH U) , 冷水机组，冷却塔，热交换器等等，用户应用程序
9、和控制监控程序 被存储在P S N_ L 的非易失内存中 ( 如F L AS H E P RO M) 。 应)$P S N s , AS N s S P N s 控制器的L o n Wo r k s . 控制网络系统的结构图如图1 : 3 . 4网络中间节点 (“ Me t a - No d e s ”，MN) 网络中间节点 MN执行两个功能:一个功能是它 们在 L o n Wo r k 僚制网络中。可以作为连接 E t h e r n e t ( 或其它网络) 通信网关 ( Co mmu n i c a t i o n Ga t e wa y ) 或服务器 ( S e r v e r ) ;
10、 另 一个功能是它们可以在Lo n Wo r k s .控制网络中，执行高级控制 任务，这些控制任务非常庞大，AS N和 P S N无法完成，这些控 制任务要求大量的数据和复杂的分析、i - 算;MN典型的控制应 用包括:中心控制单元，超大型系统的挖制等等. MN s也被称为 “H o s t e d No d e s，控制器板上的神经7 c 微处理器 Ne u r o n C h i p被用于同L o n Wo r k 的通信，控制任务 山控制器板上的另一个微处理器执行 .如:I n te l 8 0 4 8 6 和 ( S P N ) P e n t i u m; 作为 “ Ho s t
11、e d No d e s，。MN能够处理4 0 9 6个S N V T s , 而P S N S , A S N s 处理 6 2个S NV T s 。 困 1 S P N 5 控制器只能 在典型的控制应用中，MN控制器读取由1 1 0模块和P S N s , AS N s S P N s 控制器所米集的欲据，进 行大量的数据分析和复杂的计算,如最优启/ 停控制等. 在典型的通信网关应用中.MN控制器作为L o n Wo r k .控制网络的节点，同时它连接到以太网 ( 或其它 网络)主干;它们也作为通信网关提供与其它非L o u Wo r k s 网络的接口界面，MN控制器在L o n Wo
12、 r k 网 络和共它系统之问进行必要的协议转换。用户应用程序和控制监控程序被存储在MN上的非易失内存:中 ( 如 F L AS H E P R OM, E E P RO M和电池供电6 7 R AM中)。 - 1 9 6 - 妇 盏 1礼冬 _ 跪场恳找与P L C应用份次透现场总线部分 3 . 5 1 1 0模块 UO模块最重要的作用是提供与常规的、非基于L o n Wo r k s . 的传感器和执行控制器的接口界面，如:温 度传感器，继电器，执行水阀和风阀等等，基于L o n Wo r k s .的1 1 0棋块的愉入连接这些常规器件监测信息， 如温度，湿度，流赞，开关量等等，输出连接
13、控制设备如:风机，泵，照明电路，继电器等等 这些1 / 0模块内置 神经7 C 微处理器 N e u r o n C h i p ) ， 它们 并不 执行挖制 任务 它们在系统中的 作用是采集 区域数据信息，通过网络提供它们到系统中其l : 的智能节点上，这些智能节点基于这些数据信息作出控制决 定 。 皖 合 F 沐 对 M N s . S P N s ,AS N s 和 P S N s 的 洲 论 . 我 们 得 出 如 泊 h 控 制 系 统 结 构 图 。 如 图 2 : 3 M N 控 制 器 之 间 在 系 统 级 水 平 上 的联 网 在大型的控制系统中，可能需要多个MN控制器，因
14、 此我们必须在这些网络节点之间建立通信网络:取决于系 统的大小和性能要求这个区域网络可以是控制级网络 ( L . . Wo r k (aa网络)用于连接各种控制器节点，也可以 是标准的企业级广域主 干网 络如:E t h e r n e t L o n Wo r k s 网络和 L o n T a l k 协议已经被证明是 控制节点之问信息交流的最快和最可靠的工具;此外这个 网络提供较低的节点访间价格比和i灵活性的网络拓扑结 构，简化了安装过程，允许无中继的长距离传输，提供各 种传愉介质包括:双绞线，光纤，动力线，射频,这些 特点使L o n Wo r k s . 网络成为理想的控制应用级网络
15、 然而。如果要求高容量的数据通信，采用E t h e r n e t 以太网作为系统主干。效果可能更好;以太网在办公自动 ( S P N、 ) 化方面能够传输大量的数据和信9;在控制主干采用以太网的另外 图 2 个优点是它采用 T C P / I P办议 ( 迄今为 止，世界L 最流行的网络协议).因此使控制网络同企业级网络如I n t r a n e t 和I n t e r n e t 容易集成。这就确保了 同迅速变化的计算机和网络技术的兼容，保护控制网络不作不必要的改变墓于这些理由推掉在系统的主干 采用以太网，而在控制级水平采用L o n Wo r k s 网络 基于这些要求MN控制器应
16、该内置以太网通信能力 ( 通过一个简单的插接模块)这样设计的B AS系 统提供了强大的可伸缩性，可满足不同的应用要求. 柔 用 名 个聪 网 的 MN 梓 制器 和 以 太网 作 主 干 的 系统 ，i t 结 构 如 图 3 : 3 . 7控制级水平上的联网1 系统节点能 力 控制级网络应该是L o n W o r k s cq网络 和采用L o n t a l k .协议，L o n Wo r k s 卿网 络具有自由拓扑结构，可以连接成星型急 线型和环型，L o n Wo r k s 技术也允许不 同的介质类型混合存在，如;双绞线，动力 线，射频和光纤 L o n Wo r k s 网络 系 统 结构 支持 L o n t a l k 协议说明的极限，即2 5 5 1 域， 1 2 7 节点/ 子网，因 此， 每个域的系
