現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)及其應(yīng)用.ppt

1、1,第三章 現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)及其應(yīng)用,2,現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)(fieldbus)是80年代末、90年代初國(guó)際上發(fā)展形成的，用于過(guò)程自動(dòng)化、制造自動(dòng)化、樓宇自動(dòng)化等領(lǐng)域的現(xiàn)場(chǎng)智能設(shè)備互連通信網(wǎng)絡(luò)，它是一種開(kāi)放式、新型全分布控制系統(tǒng)。這項(xiàng)以智能傳感、控制、計(jì)算機(jī)、數(shù)字通信為主要內(nèi)容的綜合技術(shù)，己受到世界范圍的關(guān)注而成為自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展的熱點(diǎn)，并將導(dǎo)致自動(dòng)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與設(shè)備的深刻變革。 通常將用于樓宇自動(dòng)化領(lǐng)域的現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)，如LonWorks、EIB、CAN、BACnet、DeviceNet、Modbus等總線(xiàn)，稱(chēng)之為建筑電氣總線(xiàn)。,3.1 概述,3,3.1.1 現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)的演變過(guò)程,20世紀(jì)70年代以前，控制系統(tǒng)中

2、多采用模擬量對(duì)傳輸及控制信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換、傳遞。由于其精度差、受干擾信號(hào)影響大，因而整個(gè)控制系統(tǒng)的控制效果及系統(tǒng)穩(wěn)定性都很差。 70年代末，隨著大規(guī)模集成電路的出現(xiàn)，微處理器技術(shù)得到很大發(fā)展。微處理器功能強(qiáng)、體積小、可靠性高、通過(guò)適當(dāng)?shù)慕涌陔娐酚糜诳刂葡到y(tǒng)，控制效果得到提高，但是盡管如此，還是屬于集中式控制系統(tǒng)。,4,20世紀(jì)80年代初期，計(jì)算機(jī)和微處理器有了突破性的發(fā)展，產(chǎn)生了直接數(shù)字技術(shù)（Direct Digital Control，DDC）技術(shù)。隨后在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的帶動(dòng)下，產(chǎn)生了各種以DDC技術(shù)為基礎(chǔ)的集散控制系統(tǒng)（Distributed Control System，DCS）。 隨著控制

3、技術(shù)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和通信技術(shù)的成熟和發(fā)展，數(shù)字化作為一種趨勢(shì)正在從工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程的決策層、管理層、監(jiān)控層和控制層一直滲透到現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備。從而形成了新型的網(wǎng)絡(luò)集成式全分布控制系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)控制系統(tǒng)FCS（Fieldbus control system）。,5,3.1.2 現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)的技術(shù)特點(diǎn),1. 現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)是開(kāi)放互連網(wǎng)絡(luò) 2. 現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)是現(xiàn)場(chǎng)通信網(wǎng)絡(luò) 3. 現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)是數(shù)字通信網(wǎng)絡(luò) 4. 現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)是現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備互連網(wǎng)絡(luò) 5. 現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的互操作性與互用性 6. 現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)是結(jié)構(gòu)和功能高度分散的系統(tǒng) 7. 對(duì)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境的適應(yīng)性,6,3.1.3 現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)的優(yōu)點(diǎn),現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)具有的數(shù)字化、開(kāi)放性、分散性、互操作性和互

4、換性及對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備環(huán)境的適應(yīng)性等特點(diǎn)決定和派生了其一系列優(yōu)點(diǎn)： 1.節(jié)省硬件數(shù)量與投資 2.節(jié)省安裝費(fèi)用 3.節(jié)省維護(hù)開(kāi)銷(xiāo),7,4系統(tǒng)具有優(yōu)異的遠(yuǎn)程監(jiān)控功能和強(qiáng)大的（遠(yuǎn)程）故障診斷功能 5用戶(hù)具有高度的系統(tǒng)集成主動(dòng)權(quán) 6現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備更換和系統(tǒng)擴(kuò)展更為方便 7提高系統(tǒng)的準(zhǔn)確性與可靠性 8易于系統(tǒng)調(diào)整 9為企業(yè)信息系統(tǒng)的構(gòu)建創(chuàng)造了重要條件,8,3.1.4 現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)是控制(Control)技術(shù)、計(jì)算機(jī)(Computer)與通信(Communication)（即3C技術(shù)）發(fā)展匯聚的結(jié)果。 現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)有點(diǎn)對(duì)點(diǎn)方式、樹(shù)型方式、帶橋方式3種。 其結(jié)構(gòu)如圖3-1所示。,9,圖3-

5、1 現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)的幾種連接方式,10,1. 點(diǎn)對(duì)點(diǎn)方式 每個(gè)現(xiàn)場(chǎng)儀表，包括智能變送器、支持維護(hù)的裝置及手持通信器等，單獨(dú)接到低速(31.25kbps)現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)H1上，用于現(xiàn)場(chǎng)儀表比較分散或傳輸信息量大的場(chǎng)合，接法與420mA接線(xiàn)方式相似。 2. 樹(shù)形方式 幾個(gè)現(xiàn)場(chǎng)儀表，一般按地理區(qū)域進(jìn)行集中，接到一根“局部運(yùn)行” 的現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)上，然后再引到控制室中去。 3. 帶橋方式 接到低速總線(xiàn)H1上的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，通過(guò)“橋”和多路轉(zhuǎn)換器合并接到高速總線(xiàn)H2上，然后再接到控制室中去。,11,3.1.5 現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)的通信模型,現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)互連模型既參照ISOOSI模型（如圖3-2所示），又具有自己的特點(diǎn)。協(xié)議是分層的，但

6、層次之間的調(diào)用關(guān)系不一定象OSI那樣嚴(yán)格，層次也可簡(jiǎn)化，以提高協(xié)議的工作效率；既要遵循OSI模型體系結(jié)構(gòu)原則，又要考慮FCS的特點(diǎn)，滿(mǎn)足FCS的特殊要求；在現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)參數(shù)模型中，既遵循開(kāi)放系統(tǒng)集成的原則，又充分體現(xiàn)FCS的特點(diǎn)和特殊要求。,12,圖3.3 典型的現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)協(xié)議模型,圖3.2 ISO/OSI模型,13,典型的現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)協(xié)議模型（見(jiàn)圖3-3）采用OSI模型中的三個(gè)典型層：物理層、數(shù)據(jù)鏈路層和應(yīng)用層，在省去36層后，考慮到現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)的通訊特點(diǎn)，設(shè)置一個(gè)現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)訪(fǎng)問(wèn)子層。它具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、執(zhí)行協(xié)議直觀、價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)，也滿(mǎn)足工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用的性能要求。與OSI參考模型的相應(yīng)層次相比，現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)的物

7、理層、數(shù)據(jù)鏈路層與其有相同的含義。從總線(xiàn)訪(fǎng)問(wèn)子層看，現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)有很大特色。,14,1. 物理層 該層規(guī)定了現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)的傳輸介質(zhì)、傳輸速率、每條線(xiàn)路可接儀表數(shù)量、最大傳輸距離、電源、連接方式及信號(hào)類(lèi)型等。 2. 數(shù)據(jù)鏈路層 該層規(guī)定了物理層和應(yīng)用層間的接口，其中包括：數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、傳輸差錯(cuò)控制、多主站使用的規(guī)范化等。該層將通過(guò)幀數(shù)據(jù)檢驗(yàn)保證信息傳輸?shù)恼_性及完整性。,15,3. 總線(xiàn)訪(fǎng)問(wèn)子層 該層定義了過(guò)程控制的基本內(nèi)容。其中，包括現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)內(nèi)部信息的存取方法及信息在網(wǎng)內(nèi)同一節(jié)點(diǎn)或不同節(jié)點(diǎn)的其它設(shè)備間的傳送方法?，F(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)是功能塊，由各功能塊完成數(shù)據(jù)采集、控制或輸出。每個(gè)功能塊都包含一個(gè)算法功能和

8、運(yùn)算中所需的數(shù)據(jù)庫(kù)以及由用戶(hù)定義的該功能塊的唯一標(biāo)識(shí)符。 4. 應(yīng)用層 它向用戶(hù)提供了一個(gè)簡(jiǎn)單的接口，其中定義了讀、寫(xiě)、解釋或執(zhí)行一個(gè)信息或一條命令的方法。其中很大部分是定義信息的語(yǔ)法。此外，應(yīng)用層還定義了信息傳輸?shù)姆绞剑纾褐芷谑健⒘⒓错憫?yīng)式、一次性方式及使用者請(qǐng)求方式等。,16,現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)的通信模型具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、 執(zhí)行協(xié)議直觀、價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)，也滿(mǎn)足 工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用的性能要求。,17,3.2 建筑電氣總線(xiàn)技術(shù),自80年代以來(lái)，有幾種類(lèi)型的現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù) 已經(jīng)發(fā)展成熟并且在一些特定的應(yīng)用領(lǐng)域顯示了 其自身的優(yōu)勢(shì)。這些現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)具有各自的特點(diǎn)， 有的已經(jīng)逐漸形成自己的產(chǎn)品系列，占有相當(dāng)大 的市場(chǎng)分額，

9、顯示了較強(qiáng)的生命力。對(duì)現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn) 技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)發(fā)揮并將會(huì)繼續(xù)發(fā)揮較大的作 用。 以下就是目前幾種主要的建筑電氣總線(xiàn)。,18,3.2.1 LonWorks總線(xiàn),LonWorks是局域操作網(wǎng)絡(luò)（Local Operating Network）的簡(jiǎn)稱(chēng)， 是又一具有強(qiáng)勁實(shí)力的現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)。它由美國(guó)埃斯郎（Echelon）公司推出并由它與摩托羅拉、東芝公司共同倡導(dǎo)，于1990年正式公布而形成的。 它采用了ISOOSI模型的全部7層通訊協(xié)議，采用面向?qū)ο蟮脑O(shè)計(jì)方法，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)變量把網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)計(jì)簡(jiǎn)化為參數(shù)設(shè)置，其通訊速率從 300bps至 15M bps不等，最遠(yuǎn)通信距離可達(dá)2700m（通信速率為78kbps

10、，雙絞線(xiàn)），節(jié)點(diǎn)總數(shù)可達(dá)32000個(gè)。,19,支持雙絞線(xiàn)、同軸電纜、光纖、射頻、紅外線(xiàn)、電力線(xiàn)等多種通信介質(zhì)，并開(kāi)發(fā)了相應(yīng)的本質(zhì)安全防爆產(chǎn)品，被譽(yù)為通用控制網(wǎng)絡(luò)。 LonWorks技術(shù)自1991年推出后，發(fā)展很快，到1996年已有2600家生產(chǎn)商，使用并且安裝了200多萬(wàn)個(gè)節(jié)點(diǎn)，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了任何其他測(cè)控現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)，其應(yīng)用范圍包括工業(yè)控制，樓宇自動(dòng)化，航空/航天等，幾乎囊括了測(cè)控應(yīng)用的所有范疇，在其銷(xiāo)售額中，40%是工業(yè)控制，30%是樓宇自動(dòng)化 。,20,3.2.2 EIB總線(xiàn),1990年，以ABB、SIEMENS、MERTEN、GIRA、JUNG等共七家歐洲著名的電氣產(chǎn)品制造商為核心組成聯(lián)盟，制定

11、了EIB技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)并成立了中立的非商業(yè)性組織EIBA（EIB Associate，歐洲安裝總線(xiàn)協(xié)會(huì)），總部設(shè)在比利時(shí)的布魯塞爾。 該協(xié)會(huì)的成立極大的推動(dòng)了EIB標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展，迄今為止，已有一百多家制造商成為了EIBA的會(huì)員，按照開(kāi)放的EIB標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)能夠相互兼容和交互操作的各種元器件，各類(lèi)產(chǎn)品品種多達(dá)4000多種，幾乎覆蓋了建筑中各個(gè)行業(yè)和各種用途的需要。,21,EIB和其它現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)協(xié)議一樣，采用的是串行異步的傳輸方式，為了提高可靠性和達(dá)到最大傳輸速率，EIB應(yīng)用了CSMA/CA（具有避免沖突的載波偵聽(tīng)多路訪(fǎng)問(wèn)），通過(guò)這種總線(xiàn)訪(fǎng)問(wèn)技術(shù)，使得在多個(gè)總線(xiàn)元件同時(shí)發(fā)送信號(hào)時(shí)就不會(huì)發(fā)生信號(hào)丟失現(xiàn)象，而且EI

12、B有自己的優(yōu)先權(quán)定義以保證信號(hào)按照一定的次序先后傳送。 EIB總線(xiàn)目前可支持雙絞線(xiàn)（Twist Pair）、電力線(xiàn)（Power Line）、無(wú)線(xiàn)電（Radio）和紅外線(xiàn)（Infrared ）四種傳輸介質(zhì)。 目前在中國(guó)市場(chǎng)上提供的主要以雙絞線(xiàn)系統(tǒng)為主。,22,經(jīng)過(guò)對(duì)這些年EIB在中國(guó)的應(yīng)用情況的分析，可以看出它主要適用于： 住房建筑尤其是獨(dú)立型住宅如別墅等 公用建筑中的部分單體建筑如報(bào)告廳、會(huì)議室、大堂等 大空間的單體建筑如影劇院、體育場(chǎng)館等 大范圍公共區(qū)域的電氣控制如住宅小區(qū)、廣場(chǎng)等 橋梁、道路等遠(yuǎn)距離照明控制,23,3.2.3 CAN總線(xiàn),CAN是控制器局域網(wǎng)絡(luò)(Control Area N

13、etwork)的簡(jiǎn)稱(chēng)，它最早是由德國(guó)的Bosch公司及幾個(gè)半導(dǎo)體生產(chǎn)商開(kāi)發(fā)出來(lái)的，起初它是為汽車(chē)的檢測(cè)和控制而設(shè)計(jì)的，后來(lái)逐步發(fā)展到用于其它工業(yè)部門(mén)，值得指出的是，CAN是目前唯一被批準(zhǔn)為國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)，得到了Motorola、Intel、Philip、NEC等公司的支持，并廣泛應(yīng)用在離散控制領(lǐng)域。,24,1.CAN總線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的主要特點(diǎn), CAN協(xié)議遵循 ISO/OSI模型，采用了其中的物理層，鏈路層與應(yīng)用層的三層結(jié)構(gòu)。 CAN的最高通信速率為1Mb/s（通信距離為40m），其最遠(yuǎn)通信距離可達(dá)10km（通信速率為5kbps），最多可掛接設(shè)備數(shù)達(dá)110個(gè)。傳輸介質(zhì)可以是雙絞線(xiàn)，光纖等。 CAN

14、的信號(hào)傳輸采用短幀結(jié)構(gòu)，每一幀有效字節(jié)數(shù)為8個(gè)，這樣傳輸時(shí)間短，受干擾的概率低，每幀信息均有CRC效驗(yàn)和其他檢錯(cuò)措施，通信誤碼率極低。,25, CAN采用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)，一點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)及全局廣播幾種發(fā)送和接收數(shù)據(jù)方式，可實(shí)現(xiàn)全分布式多機(jī)系統(tǒng)，且無(wú)主從之分。 CAN總線(xiàn)可以工作在多主方式，網(wǎng)絡(luò)上任一節(jié)點(diǎn)均可以在任意時(shí)刻向其他節(jié)點(diǎn)發(fā)送信息，從不分主從，通信方式靈活。 CAN采用非破壞性的總線(xiàn)仲裁技術(shù)。 CAN不能支持防爆區(qū)。,26,2. CAN總線(xiàn)的控制方式,CAN自誕生以來(lái)，以其獨(dú)特的設(shè)計(jì)思想，良好的功能特性和極高的可靠性越來(lái)越受到工業(yè)界的青睞。 CAN總線(xiàn)作為一種建筑電氣總線(xiàn)在智能樓宇中的控制方式見(jiàn)圖3-

15、4。,27,圖3-4 CAN總線(xiàn)控制方式,28,3.2.4 BACNET總線(xiàn),BACnet是A Data Communication Protocol for Building Automation and Control Network的簡(jiǎn)稱(chēng)，是一種為樓宇自控網(wǎng)絡(luò)制定的數(shù)據(jù)通訊協(xié)議。 1987年，美國(guó)暖通空調(diào)工程師協(xié)會(huì)組織（ASHARE）的標(biāo)準(zhǔn)項(xiàng)目委員會(huì)調(diào)集了全球20多位業(yè)內(nèi)著名專(zhuān)家，經(jīng)過(guò)8年半時(shí)間，在1995年6月，ASHARE正式通過(guò)全球首個(gè)樓宇自控行業(yè)通訊標(biāo)準(zhǔn)BACnet 。 BACnet標(biāo)準(zhǔn)的目的是為計(jì)算機(jī)控制暖通空調(diào)和制冷系統(tǒng)及其他系統(tǒng)規(guī)定通信服務(wù)和協(xié)議，從而使不同廠(chǎng)家的產(chǎn)品可以在

16、同一個(gè)系統(tǒng)內(nèi)協(xié)調(diào)工作。,29,BACnet是一個(gè)開(kāi)放的建筑電器氣總線(xiàn)，選用一種成熟的局域網(wǎng)技術(shù)，其標(biāo)準(zhǔn)是遵從和參照國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織的開(kāi)放系統(tǒng)互聯(lián)模型，采用了4層結(jié)構(gòu)：應(yīng)用層、網(wǎng)絡(luò)層、數(shù)據(jù)鏈路層和物理層。 BACnet標(biāo)準(zhǔn)體系結(jié)構(gòu)與OSI/ISO的參照?qǐng)D，如圖3-5所示。,30,圖3-5 BACnet體系結(jié)構(gòu)與OSI/ISO的參照?qǐng)D,31,1. BACnet的基本內(nèi)容,樓宇設(shè)備的表示模型對(duì)象 用來(lái)表示樓宇設(shè)備（如輸入/輸出，控制環(huán)等）和與控制過(guò)程有關(guān)的邏輯實(shí)體（如數(shù)據(jù)文件、應(yīng)用程序等）。 訪(fǎng)問(wèn)對(duì)象的操作服務(wù) 分為“確認(rèn)服務(wù)（Confirmed Service）”和“非確認(rèn)服務(wù)（Unconfirme

17、d Service）” 兩類(lèi)。,32,傳輸互操作語(yǔ)義的通信系統(tǒng)局域網(wǎng) 用來(lái)傳輸BACnet服務(wù)數(shù)據(jù)單元。 BACnet標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)性能價(jià)格比定義了4種局域網(wǎng)和1個(gè)遠(yuǎn)程連接技術(shù)： ISO 8802-3（以太網(wǎng)），ARCNET，MS/TP，LonTalk和PTP。 BACnet標(biāo)準(zhǔn)對(duì)應(yīng)的這4種局域網(wǎng)接口見(jiàn)表3-1。,33,BACnet標(biāo)準(zhǔn)的局域網(wǎng)（LAN）接口 表3-1,34,報(bào)文的語(yǔ)法與結(jié)構(gòu)編碼 其作用是將信息表示成無(wú)二義性的二進(jìn)制數(shù)碼“1”和“0”位串，以便在網(wǎng)絡(luò)傳輸介質(zhì)上傳輸 。 協(xié)議的驗(yàn)證和測(cè)試 一致性說(shuō)明（Protocol Implementation Conformance Stateme

18、nt，PICS） 其作用是描述實(shí)現(xiàn)BACnet標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)備具有哪些BACnet特性和功能的文檔。,35,2. BACnet協(xié)議與常用的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議（如Ethernet和TCP/IP）的區(qū)別,BACnet協(xié)議側(cè)重與監(jiān)控設(shè)備之間的通信數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。 Ethernet和TCP/IP則強(qiáng)調(diào)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備間的數(shù)據(jù)傳輸，而且Ethernet和TCP/IP可以在BACnet設(shè)備之間傳送BACnet信息。 在信息管理方面、在上層網(wǎng)之間的互連采用BACnet標(biāo)準(zhǔn)是最佳的方案。,36,3. BACnet的優(yōu)勢(shì), 獨(dú)立于任何制造商，也不需要專(zhuān)用芯片，并得到眾多制造商的支持。 有完善和良好的數(shù)據(jù)表示和交換方法。 按BACnet標(biāo)準(zhǔn)制

19、造成的產(chǎn)品有嚴(yán)格的一致性等級(jí)。 產(chǎn)品有良好的互操作性，有利于系統(tǒng)的擴(kuò)展和集成 。,37,*3.2.5 DeviceNet總線(xiàn),DeviceNet是由Allen-Bradley公司（Rockwell自動(dòng)化）開(kāi)發(fā)的一種基于CAN的開(kāi)放的現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)。 DeviceNet是一個(gè)開(kāi)放性的協(xié)議，每個(gè) ODVA成員都有資格發(fā)行基于 DeviceNet標(biāo)準(zhǔn)開(kāi)發(fā)的后續(xù)產(chǎn)品。 DeviceNet總線(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)和CANopen協(xié)議相比較, 可知兩種協(xié)議可以實(shí)現(xiàn)相類(lèi)似的功能，但是DeviceNet卻更強(qiáng)調(diào)不同的優(yōu)先權(quán)。,38,DeviceNet總線(xiàn)的特點(diǎn), 采用CAN物理層和數(shù)據(jù)鏈路層規(guī)約，使用CAN規(guī)約芯片，得到國(guó)際上

20、主要芯片制造商的支持。 每個(gè)DeviceNet最多可連接64個(gè)節(jié)點(diǎn)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)可以支持無(wú)限多的I/O。主干線(xiàn)/分支線(xiàn)結(jié)構(gòu)。 使用短幀傳送，可選的數(shù)據(jù)傳輸波特率為125kbps、250kbps及500kbps。 適用于點(diǎn)對(duì)點(diǎn)、多主或主/從等各種通信方式。 帶電更換網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，在線(xiàn)修改網(wǎng)絡(luò)配置。當(dāng)一個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)生嚴(yán)重錯(cuò)誤時(shí)具有自動(dòng)關(guān)閉輸出的功能，以免影響總線(xiàn)上其他節(jié)點(diǎn)。 一種低成本、高可靠性的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)。,39, 用無(wú)破壞性的總線(xiàn)優(yōu)先權(quán)仲裁技術(shù)，實(shí)現(xiàn)按優(yōu)先級(jí)發(fā)送信息。 基于生產(chǎn)者/客戶(hù)網(wǎng)絡(luò)模式，這是最現(xiàn)代化的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。 支持選通、輪詢(xún)、循環(huán)、狀態(tài)變化和應(yīng)用觸發(fā)的數(shù)據(jù)傳送。 電源結(jié)構(gòu)的可調(diào)整性，以滿(mǎn)足各類(lèi)應(yīng)用

21、的需要以及大電流容量（每個(gè)電源最大容量可達(dá)到16A）。 適用于連接低端工業(yè)設(shè)備，又能連接像變頻器、人機(jī)終端這樣的智能設(shè)備。 具有通信錯(cuò)誤分級(jí)檢測(cè)機(jī)制，通信故障的自動(dòng)判別和恢復(fù)功能。,40,*3.2.6 Modbus總線(xiàn),Modbus是Modicon公司為該公司生產(chǎn)的PLC設(shè)計(jì)的一種通信協(xié)議，從其功能上看，可以認(rèn)為是一種現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)。 Modbus通過(guò)24種總線(xiàn)命令實(shí)現(xiàn)PLC與外界的信息交換,具有Modbus接口的PLC可以很方便的進(jìn)行組態(tài)。 Modbus傳輸協(xié)議定義了控制器可以識(shí)別和使用的信息結(jié)構(gòu)，而不需考慮通信網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。 Modbus有兩種傳送方式 (1)RTU（Remote Termin

22、al Unit）方式 (2)ASCII方式,41,Modbus的RTU消息幀格式(見(jiàn)表3-2) 它沒(méi)有起始位，也沒(méi)有停止位，而是以至少3.5個(gè)字符間隔時(shí)間（T1-T2-T3-T4）標(biāo)志開(kāi)始和結(jié)束的，信息幀由地址域、功能域、數(shù)據(jù)域和CRC效驗(yàn)域構(gòu)成，所有字符由16進(jìn)制組成。,RTU消息幀格式 表3-2,42,控制器與PLC之間通信,通信內(nèi)容包括主站對(duì)從站的讀取和寫(xiě)入 ，其數(shù)據(jù)通信的一般格式如圖3-6所示。 Modbus規(guī)定，只有主站具有主動(dòng)權(quán)，從站只能被動(dòng)的響應(yīng)，包括回答出錯(cuò)信息 。,圖3-6 Modbus通信格式,43,3.3 現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)在智能建筑中的應(yīng)用,智能大廈包括通訊自動(dòng)化系統(tǒng)、辦公自

23、動(dòng)化系統(tǒng)和樓宇管理自動(dòng)化系統(tǒng)、它的發(fā)展歷程，是伴隨著現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)、現(xiàn)代控制技術(shù)、現(xiàn)代通訊技術(shù)和現(xiàn)代圖形顯示技術(shù)的進(jìn)步，從簡(jiǎn)單監(jiān)控發(fā)展到全面營(yíng)管理的過(guò)程。,44,早期的超高層大樓一般設(shè)備非常多，諸如空調(diào)系統(tǒng)、給排水系統(tǒng)、變配電系統(tǒng)、保安系統(tǒng)、消防系統(tǒng)、停車(chē)場(chǎng)系統(tǒng)等、各種專(zhuān)業(yè)系統(tǒng)同時(shí)共存，僅靠中央監(jiān)控室操作和控制這些系統(tǒng)，不僅滿(mǎn)足不了可靠性要求，而且難以實(shí)現(xiàn)。 20世紀(jì)80年代開(kāi)始，微電腦技術(shù)的崛起，再加上信號(hào)傳送技術(shù)的進(jìn)步，基本上實(shí)現(xiàn)了所有設(shè)備都可以顯示于大樓內(nèi)的中央監(jiān)控室，并且較容易地進(jìn)行操作和管理，從而提高了效率，形成了智能大廈的雛形。,45,隨著計(jì)算機(jī)及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了計(jì)算機(jī)集散式

24、控制系統(tǒng)（Distribute Control System）DCS。 這種集中管理與分散控制相結(jié)合的控制方式能夠適應(yīng)智能建筑“實(shí)時(shí)檢測(cè)與控制的設(shè)備品種多且分散”的特點(diǎn)，而且可靠性、經(jīng)濟(jì)性、可擴(kuò)展性等均比較強(qiáng)，基于這種系統(tǒng)，智能大廈得到了空前發(fā)展，國(guó)內(nèi)外的智能大廈幾乎無(wú)一例外地采用了DCS系統(tǒng)。,46,由于DCS系統(tǒng)整體上采用分級(jí)控制，主站工作量仍較大，中央管理計(jì)算機(jī)擔(dān)負(fù)著整個(gè)建筑的能量控制與管理、防火與保安的監(jiān)控及環(huán)境的控制與管理等關(guān)鍵任務(wù)，24小時(shí)不間斷工作，不能失效，所以必須采用雙機(jī)冗余等措施提高主機(jī)可靠性、加之多級(jí)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議不統(tǒng)一，DCS的開(kāi)放性和互操作性也較差。 鑒于DCS結(jié)構(gòu)存在的固

25、有缺陷，隨著現(xiàn)代控制技術(shù)的發(fā)展出現(xiàn)了現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)控制。,47,現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)控制系統(tǒng)的特點(diǎn)： 一方面突破了DCS系統(tǒng)專(zhuān)用通信網(wǎng)絡(luò)的局限，采用基于公開(kāi)化、標(biāo)準(zhǔn)化的解決方案，克服了封閉系統(tǒng)所造成的缺陷。 另一方面又把DCS系統(tǒng)集中與分散相結(jié)合的集散系統(tǒng)結(jié)構(gòu)變成了新型全分布式結(jié)構(gòu)，把控制功能徹底下放到現(xiàn)場(chǎng)。 將現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)應(yīng)用于智能建筑，不僅提高了系統(tǒng)的準(zhǔn)確性與可靠性，使用戶(hù)具有高度的系統(tǒng)集成主動(dòng)權(quán)，而且其設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)化，功能模塊化，因而設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，易于重構(gòu)，并可節(jié)省硬件數(shù)量與投資、節(jié)省安裝費(fèi)用及維護(hù)開(kāi)銷(xiāo)，現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)目前已廣泛應(yīng)用于智能建筑，必將取代傳統(tǒng)的集散式控制系。,48,3.4 LonWorks技術(shù)及其應(yīng)用

26、,在目前國(guó)際上40多種現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)中,最適合構(gòu)成智能大廈的應(yīng)是Lonworks技術(shù)。 Lonworks現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)以其獨(dú)特的特點(diǎn)已成為目前所有現(xiàn)有的現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)功能最為強(qiáng)大，市場(chǎng)效率最高的總線(xiàn)。,49,3.4.1 LonWorks總線(xiàn)技術(shù)概述,LonWorks（Local Operating Network）是全分布式監(jiān)控系統(tǒng)專(zhuān)用網(wǎng)絡(luò)，它使用了具有分布控制與通信聯(lián)網(wǎng)功能的大規(guī)模集成的神經(jīng)芯片（neuron chips），構(gòu)成各個(gè)智能監(jiān)控節(jié)點(diǎn)（node），通過(guò)網(wǎng)絡(luò)收發(fā)器（Tran Receiver）及網(wǎng)絡(luò)通信媒體將各種節(jié)點(diǎn)構(gòu)成全分布式局部操作網(wǎng)絡(luò)（簡(jiǎn)稱(chēng)LON網(wǎng)）。,50,1LonWorks網(wǎng)絡(luò)的技木

27、特點(diǎn), 智能節(jié)點(diǎn)作為現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)控制器 多種網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)：總線(xiàn)形、星形、環(huán)形、自由形。 多種網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)：主從式、對(duì)等式及 Client Server式。 多種傳輸媒體：雙絞線(xiàn)、動(dòng)力電源線(xiàn)、無(wú)線(xiàn)、光纖、紅外、電話(huà)線(xiàn)等。 介質(zhì)訪(fǎng)問(wèn)方法：帶預(yù)測(cè)P堅(jiān)持CSMA（Carrier Sense Multiple Access，載波監(jiān)聽(tīng)多路訪(fǎng)問(wèn)）。 網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議：基于IS0/OSI七層參考模型的網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議LonTalk通信協(xié)議，系統(tǒng)開(kāi)放。 同異型網(wǎng)絡(luò)的互連方便。,51,LonWorks的通訊介質(zhì)訪(fǎng)問(wèn)控制方式,當(dāng)某一節(jié)點(diǎn)有信息要發(fā)送而試圖占用通道時(shí)，首先在一個(gè)固定的周期Beta l檢測(cè)通道是否處于網(wǎng)絡(luò)空閑。

28、為了支持優(yōu)先級(jí)，還要增加優(yōu)先級(jí)時(shí)間片，優(yōu)先級(jí)越高的所加的時(shí)間片就越少。隨后再根據(jù)網(wǎng)絡(luò)積壓參數(shù)BL產(chǎn)生一個(gè)隨機(jī)等待時(shí)間片w，按理拾到w之間的隨機(jī)數(shù)W=BL*16。當(dāng)延時(shí)結(jié)束時(shí)，網(wǎng)絡(luò)仍空閑，節(jié)點(diǎn)以概率p=1/w發(fā)送報(bào)(如圖3-7)。,圖3-7 LonWorks的優(yōu)先級(jí)帶預(yù)測(cè)P堅(jiān)持CSMA概念示意圖,52,2LonWorks網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)模型,LonWorks采用開(kāi)放式ISO/OSI模型的全部七層通訊協(xié)議結(jié)構(gòu)，具備了局域網(wǎng)的基本功能,與異型網(wǎng)的兼容性比任何現(xiàn)存的現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)都好，被譽(yù)為通用控制網(wǎng)絡(luò)，它還提供了與LAN的接口，從而實(shí)現(xiàn)了二者的有機(jī)結(jié)合。 其各層功能如圖3-8所示。,53,圖3-8 LonWor

29、ks分層模型,54,（1）LonWorks節(jié)點(diǎn) 一個(gè)典型的現(xiàn)場(chǎng)控制節(jié)點(diǎn)主要包括以下幾部分功能模塊：應(yīng)用CPU、I/O處理單元、通信處理器、收發(fā)器和電源。 LonWorks智能節(jié)點(diǎn)主要分兩種類(lèi)型：以神經(jīng)元芯片為核心的控制節(jié)點(diǎn)和采用MIP（Modular Information Processor）結(jié)構(gòu)的控制節(jié)點(diǎn) 。 LonWorks節(jié)點(diǎn)軟件用Neuron C語(yǔ)言編寫(xiě)，開(kāi)發(fā)出基于通用型智能網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的Agent軟件體，使其具有自主性、協(xié)作性、和適應(yīng)性的特點(diǎn)。,3LonWorks網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)組成,55,圖3-9 神經(jīng)元節(jié)點(diǎn)的結(jié)構(gòu)框圖,圖3-9為一個(gè)典型的現(xiàn)場(chǎng)控制節(jié)點(diǎn)。,56,（2）神經(jīng)元芯片,LonWo

30、rks技術(shù)的核心是神經(jīng)元芯片，它包括一套完整的通信協(xié)議，即LonTalk協(xié)議。 神經(jīng)元芯片是由流水線(xiàn)作業(yè)的3個(gè)CPU組成，完全相同的3個(gè)8bit CPU各有分工，CPU-1負(fù)責(zé)通訊媒體訪(fǎng)問(wèn)控制(物理層、數(shù)據(jù)鏈路層)，CPU-2負(fù)責(zé)網(wǎng)絡(luò)(網(wǎng)絡(luò)層、傳輸層、會(huì)話(huà)層、表示層)，CPU-3負(fù)責(zé)與用戶(hù)進(jìn)程相接口的應(yīng)用層。 神經(jīng)元芯片的結(jié)構(gòu)框圖如圖3-10所示,57,圖3-10 神經(jīng)元芯片的結(jié)構(gòu)框圖,58,幾種常見(jiàn)的神經(jīng)元芯片比較如表3-3所示：,表3-3 幾種常見(jiàn)的神經(jīng)元芯片比較,59,（3）LonWorks路由器,路由器是LonWorks技術(shù)的重要組成部分，也是其它現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)所不具備的。 它使LonWor

31、ks總線(xiàn)突破了傳統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)的限制，使其通信不受通信介質(zhì)、通信距離和通信速率的限制。 LonWorks路由器包括中繼器、橋接器等。 采用RTR-10路由器核心模塊構(gòu)成的路由器框圖如圖3-11所示。,60,圖3-11 路由器框圖,61,（4）LonWorks 通信協(xié)議,LonWorks技術(shù)采用LonTalk通信協(xié)議，該協(xié)議為七層協(xié)議，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)變量直接面向?qū)ο笸ㄐ?。該協(xié)議具有以下特點(diǎn)： 發(fā)送的報(bào)文都是很短的數(shù)據(jù)，一般是幾個(gè)字節(jié)到幾十個(gè)字節(jié)； 通信帶寬不高，一般從幾kb/s到20Mb/s； 網(wǎng)絡(luò)上各節(jié)點(diǎn)往往是低成本、低維護(hù)的單片機(jī)； 多節(jié)點(diǎn)； 多介質(zhì)； 可靠性高； 實(shí)時(shí)性高。,62,LonTalk協(xié)議

32、的網(wǎng)絡(luò)地址采用三層結(jié)構(gòu)，即：域(Domain)、子網(wǎng)(Subnet)和節(jié)點(diǎn)(Node)。 域：為第一層結(jié)構(gòu)，它保證在不同域中通信的彼此獨(dú)立性。 子網(wǎng)：為網(wǎng)絡(luò)地址結(jié)構(gòu)的第二層，每一個(gè)域最多有255個(gè)子網(wǎng)，一個(gè)子網(wǎng)可以是一個(gè)或多個(gè)通道的邏輯分組。 節(jié)點(diǎn)：為網(wǎng)絡(luò)地址的第三層，每個(gè)子網(wǎng)最多可以有127個(gè)節(jié)點(diǎn)。 所以一個(gè)域最多可以有255127=32385個(gè)節(jié)點(diǎn)。,63,（5）LonWorks 收發(fā)器,LonWorks技術(shù)的一個(gè)重要特征是它支持多種介質(zhì)通信。根據(jù)通信介質(zhì)的不同，LonWorks技術(shù)可分為以下多種總線(xiàn)收發(fā)器： 雙絞線(xiàn)收發(fā)器 雙絞線(xiàn)是使用最為廣泛的一種介質(zhì)，用于雙絞線(xiàn)介質(zhì)的收發(fā)器主要以下三種

33、：,64,直接驅(qū)動(dòng)收發(fā)器 直接驅(qū)動(dòng)是使用神經(jīng)元芯片的通信端口作為收發(fā)器，同時(shí)加入電阻和瞬態(tài)抑制器作為電流限制和ESD保護(hù) 。 這種方式適合于網(wǎng)絡(luò)上的所有節(jié)點(diǎn)在同一個(gè)大設(shè)備中使用同一個(gè)電源。 EIA-485收發(fā)器 EIA-485接口是現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)中常用的電氣接口，LonWorks同樣也支持該電氣接口。使用EIA-485共模電壓比直接驅(qū)動(dòng)要好，但不如變壓器耦合驅(qū)動(dòng)。 變壓器耦合驅(qū)動(dòng)收發(fā)器 變壓器耦合驅(qū)動(dòng)能滿(mǎn)足系統(tǒng)的高性能、高共模隔離要求，并具有噪聲隔離的作用 。目前相當(dāng)多的網(wǎng)絡(luò)收發(fā)器采用變壓器耦合的方式。,65, 電源線(xiàn)收發(fā)器 電源線(xiàn)是指通信線(xiàn)和電源線(xiàn)纜共用一對(duì)雙絞線(xiàn)。使用電源線(xiàn)的意義在于所有節(jié)點(diǎn)通過(guò)

34、一個(gè)48V直流中央電源供電，這對(duì)于一些電力資源匱乏的地區(qū)具有非常重要的意義；同時(shí)采用通信線(xiàn)和電源線(xiàn)纜共用一對(duì)雙絞線(xiàn)可以節(jié)約一對(duì)雙絞線(xiàn)，也便于系統(tǒng)的安裝和維護(hù)。由于電源線(xiàn)收發(fā)器采用的是直流供電，可以和變壓器耦合的雙絞線(xiàn)直接連接。,66,電力線(xiàn)收發(fā)器 電力線(xiàn)接收器是將通信數(shù)據(jù)調(diào)制成載波信號(hào)或擴(kuò)頻信號(hào)，然后通過(guò)耦合器耦合到220V或其他交直流電力線(xiàn)上，甚至是沒(méi)有電力的雙絞線(xiàn)。這種方式減少了施工布線(xiàn)等建設(shè)費(fèi)用，是一種將神經(jīng)元節(jié)點(diǎn)加入到電力線(xiàn)中簡(jiǎn)單、有效的方法。 但該方法會(huì)遇到電力線(xiàn)通信的普遍問(wèn)題電力線(xiàn)間歇性噪聲大等問(wèn)題，因此需要采用一定的技術(shù)加以解決。,67, 其他收發(fā)器 除上述收發(fā)器外，LonWor

35、ks技術(shù)中還廣泛采用無(wú)線(xiàn)收發(fā)器、光纖收發(fā)器等，以滿(mǎn)足特殊情況需要。,68,（6）LonWorks開(kāi)發(fā)工具,LonWorks技術(shù)包含了一系列開(kāi)發(fā)工具，使節(jié)點(diǎn)開(kāi)發(fā)和系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)開(kāi)發(fā)快速有效主要有節(jié)點(diǎn)開(kāi)發(fā)工具NodeBuilder、節(jié)點(diǎn)和網(wǎng)絡(luò)安裝工具LonBuilder、網(wǎng)絡(luò)管理工具LonManage和LNS技術(shù)。 節(jié)點(diǎn)開(kāi)發(fā)工具NodeBuilder NodeBuilder只能完成節(jié)點(diǎn)開(kāi)發(fā)的功能，不具備網(wǎng)絡(luò)的功能，它只有一個(gè)在線(xiàn)仿真器。,69, 節(jié)點(diǎn)和網(wǎng)絡(luò)安裝工具LonBuilder NodeBuilder是LonWorks技術(shù)中最主要的一個(gè)開(kāi)發(fā)工具，它包括以下幾部分： 節(jié)點(diǎn)開(kāi)發(fā)器：用于Neuron C

36、語(yǔ)言編程開(kāi)發(fā)和網(wǎng)絡(luò)通信仿真等。 網(wǎng)絡(luò)管理器：用于現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)風(fēng)格的邏輯地址分配與連接、子網(wǎng)和網(wǎng)絡(luò)通道定義、路由器安裝、優(yōu)先級(jí)設(shè)定等網(wǎng)絡(luò)安裝、維護(hù)工作。 協(xié)議分析器和報(bào)文統(tǒng)計(jì)器：用于截獲網(wǎng)絡(luò)上所有節(jié)點(diǎn)的通信報(bào)文，分析當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)報(bào)文流量等網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)信息。,70, 網(wǎng)絡(luò)管理工具LonManage LonManage主要由一系列的軟件開(kāi)發(fā)包和接口卡組成，包括：LonManageDDE、LonManage Profile、LonMaker和LonManage協(xié)議分析儀。 LNS(LonWorks Network Service) LNS是Echelon公司最新開(kāi)發(fā)出來(lái)的LonWorks總線(xiàn)開(kāi)發(fā)工具，它為用戶(hù)提供

37、了一個(gè)強(qiáng)大的客戶(hù)/服務(wù)器網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架，是未來(lái)LonWorks總線(xiàn)的可互操作性基礎(chǔ)。,71,4網(wǎng)絡(luò)管理,LonWorks技術(shù)需要網(wǎng)絡(luò)管理工具實(shí)現(xiàn)其網(wǎng)絡(luò)安裝、網(wǎng)絡(luò)維護(hù)和網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控等功能。 網(wǎng)絡(luò)安裝：主要用于網(wǎng)絡(luò)建設(shè)初期網(wǎng)絡(luò)地址的動(dòng)態(tài)分配，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)變量和顯示報(bào)表進(jìn)行設(shè)備間的通信。 網(wǎng)絡(luò)維護(hù)：是指在系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中對(duì)設(shè)備增加或刪除的管理與實(shí)現(xiàn)，通過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)修改網(wǎng)絡(luò)信息即可實(shí)現(xiàn)設(shè)備的增減，而不必修改網(wǎng)絡(luò)上的其他設(shè)備。 網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控：為用戶(hù)提供了一個(gè)系統(tǒng)的檢測(cè)和控制服務(wù)，用戶(hù)可以在因特網(wǎng)上以遠(yuǎn)程方式監(jiān)控整個(gè)系統(tǒng)。,72,3.4.2 LonWorks技術(shù)在智能建筑中的應(yīng)用,目前LonWorks技術(shù)己經(jīng)被廣泛應(yīng)用在智能大廈

38、、家庭自動(dòng)化、保安系統(tǒng)，辦公設(shè)備、運(yùn)輸設(shè)備、工業(yè)過(guò)程控制等行業(yè)，成為發(fā)展最快的現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)之一，尤其在建筑領(lǐng)域，該技術(shù)已成為國(guó)際公認(rèn)的標(biāo)準(zhǔn)。 由LonWorks技術(shù)構(gòu)成的樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖3-12 。,73,圖3-12 LonWorks技術(shù)構(gòu)成的樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu),74,一種基于Lonworks的智能建筑的系統(tǒng)方案（圖3-13）:,圖3-13 基于LonWorks的智能建筑的系統(tǒng)方案示例,75,上圖所示的是兩級(jí)Lonworks網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)形式,一路是路由器，一路是智能節(jié)點(diǎn)，它將每一住戶(hù)設(shè)計(jì)為一個(gè) Lonworks智能節(jié)點(diǎn)，由該智能節(jié)點(diǎn)對(duì)各住戶(hù)室內(nèi)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，完成安全防范系統(tǒng)的大部分功能。 Lon

39、works 總線(xiàn)技術(shù)規(guī)定：一個(gè)Lonworks網(wǎng)絡(luò)最多可以有255個(gè)子網(wǎng)，而每個(gè)子網(wǎng)最多可以有127個(gè)節(jié)點(diǎn)。,76,在上述結(jié)構(gòu)中，每127個(gè)節(jié)點(diǎn)需要一個(gè)路由器以支持更多的節(jié)點(diǎn)。所以L(fǎng)onworks網(wǎng)絡(luò)其節(jié)點(diǎn)數(shù)最多可以達(dá)到 255 127= 32385。 雖然該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，不失為一種較好的結(jié)構(gòu)形式，但也存在著一些缺點(diǎn)： （1）由于神經(jīng)元芯片的I/O口較少，要完成每一住戶(hù)所需的所有控制功能，還必須對(duì)神經(jīng)元芯片進(jìn)行擴(kuò)展，以增加其 I/O能力。 （2）智能節(jié)點(diǎn)的造價(jià)較高,相應(yīng)使得整個(gè)智能社區(qū)的成本也較高。,77,基于LonWorks技術(shù)的數(shù)字化社區(qū)系統(tǒng)方案（圖3-14）,圖3-14 基于LonWor

40、ks技術(shù)的數(shù)字化社區(qū)系統(tǒng)方案示例,78,該系統(tǒng)具有以下特點(diǎn): 1.每一住戶(hù)室內(nèi)裝有一個(gè)用戶(hù)監(jiān)測(cè)器，負(fù)責(zé)整個(gè)住戶(hù)室內(nèi)安全狀態(tài)信息的監(jiān)測(cè)和傳送。 2.對(duì)每一幢居民樓使用一個(gè)智能通信節(jié)點(diǎn)，主要負(fù)責(zé)采集整幢居民樓中每一住戶(hù)室內(nèi)的報(bào)警信號(hào)數(shù)據(jù)以及水、電、氣三表的使用情況，并將這些數(shù)據(jù)通過(guò)LonWorks網(wǎng)絡(luò)上傳至中央監(jiān)控計(jì)算機(jī)。,79,3.整個(gè)系統(tǒng)還包括一個(gè)安裝在智能社區(qū)管理中心的中央監(jiān)控計(jì)算機(jī)，它主要用于負(fù)責(zé)對(duì)整個(gè)智能社區(qū)智能節(jié)點(diǎn)的組網(wǎng)、報(bào)警信息的實(shí)時(shí)顯示、報(bào)警歷史信息的查詢(xún)、三表數(shù)據(jù)的計(jì)量與統(tǒng)計(jì)以及社區(qū)住戶(hù)信息的管理等任務(wù)。 4.智能社區(qū)用戶(hù)數(shù)量最多可以達(dá)到323852568290560戶(hù)，擁有海量

41、用戶(hù)規(guī)模。,80,該系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)： 1.克服了分布式控制系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)所存在的固有缺陷。 2.在網(wǎng)絡(luò)通信中以網(wǎng)絡(luò)變量的形式共享網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)，使得網(wǎng)絡(luò)上的智能節(jié)點(diǎn)之間的通信效率大大提高，從而提高了控制系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性。 3.系統(tǒng)的可靠性高。 4.采用了現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)，增強(qiáng)了系統(tǒng)的開(kāi)放程度和互操作性，同時(shí)還進(jìn)一步擴(kuò)展了系統(tǒng)功能。,81,3.4.3 LonWorks智能樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和實(shí)施,現(xiàn)代智能建筑自動(dòng)化系統(tǒng)是計(jì)算機(jī)、通信和自動(dòng)控制技術(shù)有機(jī)結(jié)合的整體。一個(gè)智能建筑自動(dòng)化系統(tǒng)往往包含成千上萬(wàn)個(gè)現(xiàn)場(chǎng)傳感器、執(zhí)行器，這些傳感器、執(zhí)行器通過(guò)智能控制節(jié)點(diǎn)實(shí)施現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控。,82,1.樓宇自動(dòng)化對(duì)控制系統(tǒng)的要求,樓宇自

42、動(dòng)化對(duì)控制系統(tǒng)的要求包括從系統(tǒng)規(guī)模、系統(tǒng)可靠性、靈活性、系統(tǒng)性能、系統(tǒng)集成、安裝維護(hù)、診斷等各個(gè)方面對(duì)系統(tǒng)提出的要求。 系統(tǒng)規(guī)模及子系統(tǒng)連接 樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)一般包括：暖通、空調(diào)、照明、給排水、供配電、電梯，以及保安門(mén)禁、火災(zāi)報(bào)警等監(jiān)測(cè)控制。系統(tǒng)規(guī)模因大廈規(guī)模及其功能要求而異。,83, 系統(tǒng)可靠性 系統(tǒng)可靠性要求包括可靠傳送信息，控制回路的可靠連接，容錯(cuò)能力及故障隔離和恢復(fù)。為了能可靠地傳輸信息，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和網(wǎng)絡(luò)協(xié)議需能提供多種服務(wù)，包括無(wú)確認(rèn)信息服務(wù)，確認(rèn)服務(wù)和發(fā)送授權(quán)。 系統(tǒng)的靈活性 系統(tǒng)的靈活性主要是指系統(tǒng)擴(kuò)充和修改是否方便，對(duì)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和網(wǎng)絡(luò)的要求是： 要有足夠的可擴(kuò)展的編址空間，連接線(xiàn)纜的

43、距離容易延伸，節(jié)點(diǎn)連線(xiàn)容易，網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)靈活，可支持多種通信媒體(甚至可采用無(wú)線(xiàn)連接)，容易增減設(shè)備。,84,LonWorks的自由拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、電源線(xiàn)和無(wú)線(xiàn)通信媒體使網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展和修改非常方便，采用路由器、重發(fā)器，可以非常容易地延伸網(wǎng)絡(luò)連接線(xiàn)纜(或無(wú)線(xiàn)連接)的距離。 此外，網(wǎng)絡(luò)安裝維護(hù)工具在系統(tǒng)范圍內(nèi)可對(duì)節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行更新，并對(duì)每個(gè)節(jié)點(diǎn)內(nèi)部非易失性存儲(chǔ)器中保存的節(jié)點(diǎn)信息、節(jié)點(diǎn)互連關(guān)系信息等進(jìn)行更新，保證其一致性。,85, 系統(tǒng)性能 系統(tǒng)性能與許多因素有關(guān)，包括:最大數(shù)據(jù)速度：根據(jù)收發(fā)器、通信媒體和藕合電路的性能價(jià)格比，數(shù)據(jù)速率能在一定范圍內(nèi)進(jìn)行選擇(從幾Kbps到超過(guò)1Mbps)對(duì)于大多數(shù)應(yīng)用場(chǎng)合是

44、需要的。 系統(tǒng)集成 從系統(tǒng)集成的角度要求首先是協(xié)議的一致性，即不同廠(chǎng)商的設(shè)備要能夠在同一系統(tǒng)中協(xié)調(diào)運(yùn)作(互操作)。還有就是應(yīng)用層接口的一致性，即應(yīng)用對(duì)象和配置參數(shù)均采用標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用層界面。此外要采用一體化的開(kāi)發(fā)和安裝調(diào)試工具，即節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)、節(jié)點(diǎn)互連、網(wǎng)絡(luò)分析均采用系統(tǒng)級(jí)的安裝調(diào)試工具來(lái)解決。,86, 系統(tǒng)安裝調(diào)試和診斷 系統(tǒng)安裝調(diào)試和診斷對(duì)于系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的要求包括：能支持各種通信媒體；實(shí)驗(yàn)室安裝調(diào)試和現(xiàn)場(chǎng)安裝任務(wù)可以很靈活地分開(kāi)；能方便靈活選擇安裝參數(shù)；系統(tǒng)配置參數(shù)有標(biāo)準(zhǔn)的格式；很容易增加和減少設(shè)備；能進(jìn)行遠(yuǎn)程訪(fǎng)問(wèn)等。,87,2.LonWorks智能樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和實(shí)施, 智能節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì) 一般說(shuō)來(lái)

45、，使用LonWorks技術(shù)組成的自動(dòng)控制網(wǎng)絡(luò)中，檢測(cè)、控制點(diǎn)可分為四類(lèi)，即數(shù)字量(開(kāi)關(guān)量)輸入/輸出，模擬量輸入/輸出。在節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)時(shí)，可以根據(jù)應(yīng)用要求和器件能力，選擇各種輸入輸出的優(yōu)化組合，形成系列產(chǎn)品。 現(xiàn)以VACOM威世達(dá)公司的VCN通用智能節(jié)點(diǎn)系列產(chǎn)品為基礎(chǔ)分別做一簡(jiǎn)要說(shuō)明。,88, 數(shù)字量（開(kāi)關(guān)量）輸入節(jié)點(diǎn) 這類(lèi)節(jié)點(diǎn)在設(shè)計(jì)過(guò)程中主要考慮：如何將各種各樣的數(shù)字量和開(kāi)關(guān)量轉(zhuǎn)換成Neuron芯片能夠接收的信號(hào)，并且這類(lèi)信號(hào)在輸入通道上要加光電隔離器，以提高節(jié)點(diǎn)運(yùn)行的安全性和可靠性。 數(shù)字量輸出節(jié)點(diǎn) 在設(shè)計(jì)這類(lèi)節(jié)點(diǎn)時(shí)，主要是要解決外部高電壓、大電流的提供問(wèn)題。在電路中，同樣也需要進(jìn)行光電隔離，

46、來(lái)提高節(jié)點(diǎn)的可靠性和安全性。,89, 模擬量輸入節(jié)點(diǎn) 主要用于采集網(wǎng)絡(luò)中的模擬信號(hào)。 由于模擬信號(hào)種類(lèi)繁多，所以節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)不同的應(yīng)用場(chǎng)合及其需要選擇適當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)換器來(lái)實(shí)現(xiàn)模擬量到數(shù)字量的轉(zhuǎn)換。 注意：在模擬量輸入節(jié)點(diǎn)的前端應(yīng)增加信號(hào)整理電路。 模擬量輸出節(jié)點(diǎn) 和模擬量輸入節(jié)點(diǎn)一樣。 注意：在實(shí)際的設(shè)計(jì)中還要增加輸出信號(hào)整理電路。,90,（2）智能樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)實(shí)施,建立控制邏輯 即定義監(jiān)控對(duì)象，確定監(jiān)控點(diǎn)，以及監(jiān)控對(duì)象與其他設(shè)備的通信方式。 選擇控制節(jié)點(diǎn)及其它設(shè)備 選擇節(jié)點(diǎn)主要考慮采用何種節(jié)點(diǎn)以適合應(yīng)用要求。節(jié)點(diǎn)可分為兩大類(lèi)：通用節(jié)點(diǎn)和專(zhuān)用節(jié)點(diǎn)。 通用節(jié)點(diǎn)：即可以通過(guò)使用Neuron C編程

47、監(jiān)測(cè)控制多個(gè)輸入/輸出點(diǎn)。 專(zhuān)用控制節(jié)點(diǎn)：即已經(jīng)定義為某種專(zhuān)用的輸入/輸出（如DI、DO、AI、AO）。,91, 通信類(lèi)型 即采用何種通信媒體（雙絞線(xiàn)自由拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、信道電源線(xiàn)、供電線(xiàn)、無(wú)線(xiàn)），要根據(jù)實(shí)際的需要和可能考慮。 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 即確定每一個(gè)控制節(jié)點(diǎn)的位置，網(wǎng)絡(luò)中使用節(jié)點(diǎn)的數(shù)量，及路由器、網(wǎng)橋和重發(fā)器的數(shù)量，網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)型，以及人機(jī)界面，是否采用主監(jiān)控PC等。 布線(xiàn)、安裝、調(diào)試,92,LonWorks技術(shù)體現(xiàn)了控制網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展的最新趨勢(shì)。由于其技術(shù)的特點(diǎn)，以及它被工業(yè)界的廣泛接受，成為控制網(wǎng)絡(luò)的實(shí)際主流標(biāo)準(zhǔn)，使得基于LonWorks平臺(tái)開(kāi)發(fā)真正一體化的智能建筑管理控制系統(tǒng)，不但是現(xiàn)實(shí)可行的，

48、而且是具有廣闊前景的。,93,應(yīng)用實(shí)例:,圖3-15為中山醫(yī)院腫瘤防治中心基于 Lonworks技術(shù)設(shè)計(jì)的BAS系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖。,94,圖3-15 中山醫(yī)院腫瘤防治中心BAS系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖,95,*3.4.4現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)在科研課題中的應(yīng)用實(shí)例,建筑智能化系統(tǒng)控制網(wǎng)絡(luò)硬件及軟件開(kāi)發(fā),96,本課題由國(guó)家建設(shè)部、湖南省科技廳和建設(shè)廳作為2000年科研項(xiàng)目立項(xiàng)；從1999年11月至2000年12月，通過(guò)不懈地努力與攻關(guān)，終于完成了系統(tǒng)各個(gè)部分的研制開(kāi)發(fā)和系統(tǒng)總調(diào)、測(cè)試等工作，并且初步具備了系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)化的能力。該項(xiàng)目主要技術(shù)填補(bǔ)國(guó)內(nèi)空白，技術(shù)水平達(dá)到國(guó)際先進(jìn)，國(guó)內(nèi)領(lǐng)先地位，系統(tǒng)的不少設(shè)計(jì)思想具有獨(dú)創(chuàng)性。,

49、97,本系統(tǒng)采用Lonworks技術(shù)作為控制網(wǎng)絡(luò)主干，研究、開(kāi)發(fā)一系列高可靠性、低成本的網(wǎng)絡(luò)智能控制節(jié)點(diǎn)及路由器設(shè)備；同時(shí)，實(shí)現(xiàn)性能優(yōu)良的控制網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用軟件平臺(tái)，形成一套自主開(kāi)發(fā)的樓宇自動(dòng)化控制網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)?？膳c傳統(tǒng)的RS-485等控制設(shè)備互連，具有較強(qiáng)的通用性和兼容性。它可以滿(mǎn)足樓宇自動(dòng)化和復(fù)雜的工業(yè)過(guò)程控制中多個(gè)控制點(diǎn)的多變量、多耦合環(huán)境，各節(jié)點(diǎn)具備較強(qiáng)的獨(dú)立控制功能；控制系統(tǒng)具有可重構(gòu)性與可擴(kuò)展性。,98,網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)由TMPN3150、PSD913、FTT-10、光電隔離外圍電路等元件構(gòu)成。神經(jīng)芯片TMPN3150與MC143150兼容，它是Lonworks技術(shù)的核心。該芯片內(nèi)部有三個(gè)微處理器：

50、MAC處理器、網(wǎng)絡(luò)處理器和應(yīng)用處理器。MAC處理器完成OSI 七層協(xié)議的第一、二層，即介質(zhì)訪(fǎng)問(wèn)功能。網(wǎng)絡(luò)處理器完成OSI 協(xié)議第3-6 層的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。應(yīng)用處理器完成用戶(hù)的應(yīng)用程序，其中包含用戶(hù)程序?qū)Σ僮飨到y(tǒng)的服務(wù)調(diào)用。,1.Lonworks 網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)：,99,神經(jīng)芯片3150片內(nèi)還有512字節(jié)的E2PROM、2048字節(jié)RAM可用于放置網(wǎng)絡(luò)配置信息和作為通訊、應(yīng)用數(shù)據(jù)緩沖區(qū)等。 節(jié)點(diǎn)片外存儲(chǔ)器固化了Lontalk協(xié)議與系統(tǒng)調(diào)度固件，并下載了自主開(kāi)發(fā)的系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)應(yīng)用程序。一個(gè)控制單元中需要有采集和控制的功能，為此在神經(jīng)元芯片上特設(shè)置11有個(gè)I/O口。這11個(gè) I/O口可以根據(jù)需要配制成RS-232

51、口、并行口、定時(shí)/計(jì)數(shù)、字節(jié)I/O、位I/O等形式。,100,PSD913在一塊芯片上集成了512KB FLASH RAM、16KB SRAM和通用可編程器件并且具有后備電源接口，取代了傳統(tǒng)的通用存儲(chǔ)和可編程芯片；大大地減小了節(jié)點(diǎn)的體積、簡(jiǎn)化了系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、提高了可靠性。目前國(guó)內(nèi)外尚未見(jiàn)此種設(shè)計(jì)方式的產(chǎn)品。所有節(jié)點(diǎn)均帶后備電池，可對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行掉電保護(hù)。,101,Lonworks節(jié)點(diǎn)軟件用Neuro C語(yǔ)言編寫(xiě)，開(kāi)發(fā)出基于通用型智能網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的Agent軟件體，使其具有自主性、協(xié)作性、和適應(yīng)性的特點(diǎn)；同時(shí)，節(jié)點(diǎn)軟件包含PID控制、模糊控制、神經(jīng)元控制等通用控制算法。節(jié)點(diǎn)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)變量與消息的兩種數(shù)據(jù)傳遞

52、方式可以實(shí)現(xiàn)信息的分級(jí)傳遞。,102,Lonworks網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)分為三大類(lèi)：開(kāi)關(guān)量型節(jié)點(diǎn)、模擬量型節(jié)點(diǎn)及網(wǎng)絡(luò)時(shí)鐘節(jié)點(diǎn)。各種類(lèi)型節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)功能原理如下： 開(kāi)關(guān)量型節(jié)點(diǎn)： 它具有八路光電隔離開(kāi)關(guān)量輸入，四路光電隔離開(kāi)關(guān)量輸出，四路脈沖輸入和一個(gè)通用RS-232串口；數(shù)據(jù)可掉電保護(hù)至少五年以上。如圖3-16：,103,圖3-16開(kāi)關(guān)量型節(jié)點(diǎn),104, 模擬量型節(jié)點(diǎn)： 它具有精度均為12位的A/D四路，D/A兩路；光電隔離開(kāi)關(guān)量輸入八路，光電隔離開(kāi)關(guān)量輸出四路；掉電數(shù)據(jù)可至少保存五年以上。模入、模出芯片均采用MAXIM公司的芯片，具有外接電路少，集成度高，穩(wěn)定可靠的特點(diǎn)。模擬量輸入電壓：5V,10V, 0

53、5V,010V可調(diào)；。模擬量輸出電壓：02.5V, 05V可調(diào)。如圖3-17：,105,光電隔離,MAX197,MAX530,數(shù)據(jù)鎖存器,PC0,四路模擬量輸入,兩路模擬量輸入,八路開(kāi)關(guān)量輸入,雙絞線(xiàn),FTT-10收發(fā)器,cp0cp4,四路開(kāi)關(guān)量輸出,光電隔離,IO4IO7,TMPN3150,A0A15,D0D7,PSD913,后備電池,PC1,PC0,圖3-17 模擬量型節(jié)點(diǎn),106, 時(shí)鐘節(jié)點(diǎn)： 它采用已解決2000年問(wèn)題的時(shí)鐘芯片DS12C887，時(shí)間精度可精確到秒級(jí)；可掉電運(yùn)行十年以上。如圖3-18,107,2.Lonworks路由器：,路由器在Lonworks技術(shù)中是一個(gè)主要的部分，

54、這也是其它現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)所不具備的，它使Lonworks總線(xiàn)突破傳統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)的限制-不受通訊介質(zhì)、通訊距離、通訊速率的限制。Lonworks路由器包括以下幾種：中繼器、橋接器、路由器。采用RTR-10路由器核心模塊構(gòu)成的路由器框圖如圖3-19所示：,108,109,3.主從式RS-485控制網(wǎng)絡(luò)多功能節(jié)點(diǎn)：,其主要構(gòu)成元件是Intel80C196KC單片機(jī)系統(tǒng)和RS-485電平轉(zhuǎn)換芯片MAX1487。其軟件上模仿Lonworks技術(shù)，分為通訊、系統(tǒng)調(diào)度固件和可下載的應(yīng)用程序，單個(gè)節(jié)點(diǎn)可在線(xiàn)編程（IAP）。節(jié)點(diǎn)具備隔離八路開(kāi)入、隔離四路開(kāi)出、八路模擬輸入（10位精度）、三路PWM 輸出（可轉(zhuǎn)換為05V

55、D/A輸出）、四路脈沖輸入等功能。節(jié)點(diǎn)帶32K EPROM、32K NVRAM,因而可掉電保護(hù)數(shù)據(jù)五年以上。其功能框圖為圖3-20：,110,111,4.Lonworks網(wǎng)絡(luò)與主從式RS-485網(wǎng)網(wǎng)關(guān)：,網(wǎng)關(guān)主要由三部分組成：神經(jīng)芯片3150、雙口RAM、80C196KC單片機(jī)。其中神經(jīng)芯片、80C196KC分別完成同Lonworks網(wǎng)與RS-485網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)接口；雙口RAM實(shí)現(xiàn)兩者之間的數(shù)據(jù)傳遞。80C196KC可以通過(guò)對(duì)雙口RAM的設(shè)置，決定數(shù)據(jù)發(fā)送完或接收到神經(jīng)芯片的一包有效數(shù)據(jù)。神經(jīng)元芯片和80C196的通信采用查詢(xún)方式或中斷方式。功能框圖如圖3-21：,112,113,5.基于電話(huà)網(wǎng)絡(luò)

56、的遠(yuǎn)程控制器：,鑒于電話(huà)網(wǎng)絡(luò)的普及程度，開(kāi)發(fā)出由AT89C51單片機(jī)和MT8870雙音頻解碼芯片構(gòu)成，通過(guò)電話(huà)或手機(jī)遠(yuǎn)程控制空調(diào)等家電和企業(yè)生產(chǎn)設(shè)備啟動(dòng)或停止的控制器，完善了系統(tǒng)的功能。該控制器有四路開(kāi)關(guān)量輸出。功能框圖如圖3-22：,114,6.系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案, 只包含Lonworks網(wǎng)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案：,115,所有節(jié)點(diǎn)均采用神經(jīng)芯片。網(wǎng)絡(luò)上傳遞的數(shù)據(jù)為：報(bào)警信號(hào)輸入（DI）、系統(tǒng)時(shí)鐘信號(hào)、三表讀數(shù)、溫度輸入等模入信號(hào)（A/D）、電壓輸出等控制信號(hào)（D/A）。數(shù)據(jù)的傳遞方式：各種不同數(shù)據(jù)可以分為不同的優(yōu)先級(jí)別；各優(yōu)先級(jí)別以不同的方式及不同的時(shí)間間隔發(fā)送。此方案的優(yōu)點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)單一；網(wǎng)絡(luò)的配置

57、與管理簡(jiǎn)單。缺點(diǎn)：由于多對(duì)一通訊，容易引起網(wǎng)絡(luò)的阻塞。,116,117, 基于Lonworks網(wǎng)和由80C196節(jié)點(diǎn)構(gòu)成的主從式RS-485網(wǎng)的混合設(shè)計(jì)方案：,網(wǎng)絡(luò)主干采用Lonworks網(wǎng)；支干為主從式RS-485網(wǎng)；Lonworks網(wǎng)絡(luò)與主從式RS-485網(wǎng)網(wǎng)關(guān)用作支路數(shù)據(jù)收集器。此方案的優(yōu)點(diǎn)是：分級(jí)數(shù)據(jù)傳遞，避免了網(wǎng)絡(luò)的擁擠；若需要，可進(jìn)行分級(jí)控制。缺點(diǎn)：結(jié)構(gòu)復(fù)雜化；數(shù)據(jù)多層轉(zhuǎn)發(fā)，傳輸延時(shí)加大。,118, S-485主從式：各主節(jié)點(diǎn)80C196按地址巡檢各從節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)的巡檢周期：報(bào)警信號(hào)（DI）、模入和模出均為不斷巡檢；三表讀數(shù)按需要，可一天或幾天一次。RS-485主從式通訊應(yīng)盡可

58、能少的傳輸數(shù)據(jù)，各房間有狀態(tài)變化時(shí)，才傳輸變化的數(shù)據(jù)。 Lonworks協(xié)議：系統(tǒng)時(shí)間、報(bào)警信號(hào)（DI）、模入和模出均為網(wǎng)絡(luò)變量傳遞；三表讀數(shù)為消息方式。傳輸周期參見(jiàn)方案一。如圖3-24：,119,120,*3.5 BACnet總線(xiàn)技術(shù)的應(yīng)用,BACnet標(biāo)準(zhǔn)的誕生，結(jié)束了樓宇自動(dòng)化領(lǐng)域眾多廠(chǎng)家各自為政的局面。BACnet作為一種標(biāo)準(zhǔn)的開(kāi)放式數(shù)據(jù)通信協(xié)議，使不同廠(chǎng)家的樓宇設(shè)備能夠?qū)崿F(xiàn)互操作，即在一個(gè)系統(tǒng)中，允許混用不同廠(chǎng)家的設(shè)備，并能為這些設(shè)備提供統(tǒng)一的數(shù)據(jù)通信的服務(wù)和協(xié)議的操作平臺(tái)。,121,分散建筑之間采用BACnet實(shí)現(xiàn)分布式網(wǎng)絡(luò)集成的典型方案如圖3-25所示。 該樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)（BAS

59、）對(duì)現(xiàn)場(chǎng)儀表盤(pán)和控制器能實(shí)現(xiàn)分個(gè)人的控制功能，而不再是必須依靠中央控制器。且利用集成網(wǎng)絡(luò)所提供的技術(shù)，快速、便利地傳遞和控制數(shù)據(jù)，通過(guò)網(wǎng)關(guān)在數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)和控制網(wǎng)絡(luò)之間提供界面。,122,圖3-25 采用BACnet的樓宇自動(dòng)化系統(tǒng),123,*3.6 DeviceNet現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)的應(yīng)用,124,3.6.1 DeviceNet現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)協(xié)議,1DeviceNet的通信模式和信息交換 DeviceNet使用先進(jìn)的生產(chǎn)者/消費(fèi)者通信模式，與傳統(tǒng)的源/目的通信模式相比，它利用很窄的帶寬就可以傳送多個(gè)消費(fèi)者需要的相同的數(shù)據(jù)，提高了通信效率。,125,DeviceNet網(wǎng)絡(luò)的通信方式： （1）主/從通信 （2）多主通信 （3）點(diǎn)對(duì)點(diǎn)對(duì)等通信 （4）以上三種通信方式的組合形式 其中點(diǎn)對(duì)點(diǎn)數(shù)據(jù)交換，使任何DeviceNet產(chǎn)品都可生產(chǎn)和消費(fèi)報(bào)文，作為生產(chǎn)者或消費(fèi)者，或同時(shí)作為生產(chǎn)者和消費(fèi)者，通?？蓪⒅?從通信方式定義為點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的子集。,126,2. 非破壞性逐位仲裁機(jī)制 DeviceNet現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)采用了CAN總線(xiàn)先進(jìn)的非破壞性逐位仲裁機(jī)制（CSMA/NBA，Carrier Sense Multiple