LonWorks現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)在樓宇自動(dòng)化溫度測(cè)控系統(tǒng)中的應(yīng)用

　　目前，智能建筑得以迅猛發(fā)展，其關(guān)鍵是樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)BAS技術(shù)，其中樓宇溫度測(cè)控的子系統(tǒng)用以實(shí)現(xiàn)室內(nèi)溫度的合理調(diào)節(jié)。目前，國(guó)內(nèi)大都采用以單片機(jī)為核心組成區(qū)域控制系統(tǒng)，但由于這種系統(tǒng)在本質(zhì)上采用了RS232、RS422/RS485等專用通信協(xié)議而形成“自動(dòng)化孤島”。應(yīng)用現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)FCS將系統(tǒng)的分散控制轉(zhuǎn)換到現(xiàn)場(chǎng)控制，形成開放性的控制網(wǎng)絡(luò)。

　　本文應(yīng)用LonWorks現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)設(shè)計(jì)了基于主機(jī)的Neuron智能節(jié)點(diǎn)，并通過(guò)單總線（1-Wire）數(shù)字溫度傳感器DS18B20與智能節(jié)點(diǎn)構(gòu)成溫度測(cè)控網(wǎng)絡(luò)，有效地實(shí)現(xiàn)了對(duì)室內(nèi)溫度的實(shí)時(shí)監(jiān)控與調(diào)節(jié)。

1 LonWorks技術(shù)

　　1.1LonWorks技術(shù)要點(diǎn)

　　LonWorks技術(shù)是由美國(guó)Echelon公司推出的局部操作網(wǎng)絡(luò)，它包含所有設(shè)計(jì)、配置和維護(hù)網(wǎng)絡(luò)所需要的技術(shù)：3120/3150Neuron芯片、NeuronC編程語(yǔ)言、LonTalk協(xié)議、LonWorks收發(fā)器、LonBuilder和NodeBuilder開發(fā)工具等。LonWorks網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)由智能節(jié)點(diǎn)組成，節(jié)點(diǎn)包括神經(jīng)元芯片、傳感器、控制設(shè)備、收發(fā)器和電源等。節(jié)點(diǎn)之間通信支持雙絞線、電力線、光纖和紅外線等多種介質(zhì)，遵守ISO/OSI的7層模型協(xié)議，并按照規(guī)范的LonTalk協(xié)議進(jìn)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(shù)的核心。它既進(jìn)行通信的管理，同時(shí)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(gè)8位流水線作業(yè)的CPU。介質(zhì)訪問控制CPU處理LonTalk7層協(xié)議的第1～第2層，包括驅(qū)動(dòng)通信子系統(tǒng)硬件和執(zhí)行MAC算法。網(wǎng)絡(luò)CPU處理LonTalk協(xié)議的第3層～第6層，包括處理網(wǎng)絡(luò)變量尋址事務(wù)、權(quán)限證實(shí)、背景診斷、軟件計(jì)時(shí)器、網(wǎng)絡(luò)管理和路由等，同時(shí)還控制網(wǎng)絡(luò)通信端口，物理的發(fā)送和接收數(shù)據(jù)包。應(yīng)用CPU執(zhí)行用戶用NeuronC語(yǔ)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(gè)CPU分別通過(guò)片內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)緩存器和應(yīng)用緩存器進(jìn)行通信。芯片提供從I/O0～I(xiàn)/O10共11個(gè)管腳，通過(guò)對(duì)其編程可設(shè)定為34種不同的對(duì)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(luò)通信端口用以連接收發(fā)器，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)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(gòu)成用戶應(yīng)用程序最大不超過(guò)2kB的較小系統(tǒng);而3150則需外部擴(kuò)展ROM，其LonTalk通信協(xié)議也需要由NodeBuilder工具包配置，用于復(fù)雜的應(yīng)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(zhuǎn)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(gè)DS18B20都有一個(gè)自己特有的64位芯片ID序列號(hào)，可以在一條信號(hào)線上掛接任意多個(gè)數(shù)字式傳感器。表1為分辨率0.0625°C時(shí)溫度/數(shù)字量關(guān)系表。2.1DS18B20特點(diǎn)