LonWorks現(xiàn)場總線技術在樓宇自動化溫度測控系統(tǒng)中的應用

　　目前，智能建筑得以迅猛發(fā)展，其關鍵是樓宇自動化系統(tǒng)BAS技術，其中樓宇溫度測控的子系統(tǒng)用以實現(xiàn)室內(nèi)溫度的合理調(diào)節(jié)。目前，國內(nèi)大都采用以單片機為核心組成區(qū)域控制系統(tǒng)，但由于這種系統(tǒng)在本質上采用了RS232、RS422/RS485等專用通信協(xié)議而形成“自動化孤島”。應用現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)FCS將系統(tǒng)的分散控制轉換到現(xiàn)場控制，形成開放性的控制網(wǎng)絡。

　　本文應用LonWorks現(xiàn)場總線技術設計了基于主機的Neuron智能節(jié)點，并通過單總線（1-Wire）數(shù)字溫度傳感器DS18B20與智能節(jié)點構成溫度測控網(wǎng)絡，有效地實現(xiàn)了對室內(nèi)溫度的實時監(jiān)控與調(diào)節(jié)。

1 LonWorks技術

　　1.1LonWorks技術要點

　　LonWorks技術是由美國Echelon公司推出的局部操作網(wǎng)絡，它包含所有設計、配置和維護網(wǎng)絡所需要的技術：3120/3150Neuron芯片、NeuronC編程語言、LonTalk協(xié)議、LonWorks收發(fā)器、LonBuilder和NodeBuilder開發(fā)工具等。LonWorks網(wǎng)絡系統(tǒng)由智能節(jié)點組成，節(jié)點包括神經(jīng)元芯片、傳感器、控制設備、收發(fā)器和電源等。節(jié)點之間通信支持雙絞線、電力線、光纖和紅外線等多種介質，遵守ISO/OSI的7層模型協(xié)議，并按照規(guī)范的LonTalk協(xié)議進行通信，其通信速率在300bps～1.5Mbps范圍之間。

　　1.2Neuron芯片

　　Neuron芯片有3120與3150兩大系列，是Lon-Works技術的核心。它既進行通信的管理，同時還具有輸入、輸出和控制的能力。其內(nèi)部框圖如圖1所示，內(nèi)有3個8位流水線作業(yè)的CPU。介質訪問控制CPU處理LonTalk7層協(xié)議的第1～第2層，包括驅動通信子系統(tǒng)硬件和執(zhí)行MAC算法。網(wǎng)絡CPU處理LonTalk協(xié)議的第3層～第6層，包括處理網(wǎng)絡變量尋址事務、權限證實、背景診斷、軟件計時器、網(wǎng)絡管理和路由等，同時還控制網(wǎng)絡通信端口，物理的發(fā)送和接收數(shù)據(jù)包。應用CPU執(zhí)行用戶用NeuronC語言編寫的代碼以及用戶代碼調(diào)用的操作系統(tǒng)命令。3個CPU分別通過片內(nèi)的網(wǎng)絡緩存器和應用緩存器進行通信。芯片提供從I/O0～I/O10共11個管腳，通過對其編程可設定為34種不同的對象，可用于直接連接各傳感器、A/D、執(zhí)行器等。CP0～CP4組成的網(wǎng)絡通信端口用以連接收發(fā)器，實現(xiàn)網(wǎng)絡的通信功能。3120芯片中包含E2PROM、RAM、ROM，其中在ROM中已帶有LonTalk通信協(xié)議固件，可非常方便構成用戶應用程序最大不超過2kB的較小系統(tǒng);而3150則需外部擴展ROM，其LonTalk通信協(xié)議也需要由NodeBuilder工具包配置，用于復雜的應用系統(tǒng)。

2 數(shù)字溫度傳感器DS18B20

　　DS18B20是由DALLAS所生產(chǎn)的基于1-Wire新一代數(shù)字溫度傳感器。該系列產(chǎn)品有DS1820、DS1822、DS18S20、DS18B20等，DS18B20性能最好，其溫度轉換數(shù)據(jù)位數(shù)可編程到12位。DS18B20采用3腳TO-92封裝為主，其外形如小功率三極管。因每一個DS18B20都有一個自己特有的64位芯片ID序列號，可以在一條信號線上掛接任意多個數(shù)字式傳感器。表1為分辨率0.0625°C時溫度/數(shù)字量關系表。2.1DS18B20特點