基于LonWorks现场总线的楼宇自动化系统设计
文摘 本文探讨了LonWorks技术，分析了将其运用到楼宇自动化的意义，并将这一技术运用到某智能楼宇的楼宇自动化系统，一是为在新兴的技术领域中作一些初步探索，二是相比以前的传统方案，充分体现到该技术的优越性，为把该技术推向今后项目的控制系统中打下基础。本文的分以下几个部分，第一部分简要介绍了楼宇自动化系统的现状和现场总线及现场总线控制系统。将FCS和DCS做了比较，说明了FCS应用到楼宇自动化的意义；第二部分介绍了LonWorkS现场总线控制系统的基础知识；第三部分给出了某智能楼宇的楼宇自动化系统的设计方案；第四部分介绍了系统的硬件结构；第五部分介绍了系统的LDN网络的软件实现；第六部分简要介绍了系统的上位机监控系统的开发。
关键词 现场总线；楼宇自动化；监控软件；LonWorks
楼宇自动化系统，其实质是运用计算机技术、通讯技术、控制技术、电子技术和传感器等技术，对整个大厦的建筑设备—空调、照明、供电、供水、电梯、消防等进行自动控制与管理，从而提高大厦的技术与信息含量，增强其整体竞争力。随着信息技术的迅速发展，人们对各类建筑物的使用功能要求越来越高，楼宇自动化系统越来越复杂。早在20世纪50年代初期，一些发达国家就在楼宇中采用电子器件组成控制系统，各种仪表、信号灯以及操作按键通过各种线路接至分散在现场的机电设备上，用来集中监控设备的运行情况，并对各种机电系统实现手动或自动控制。到了20世纪00年代末，开始出现数字式自动化系统。20世纪70年代，采用专用计算机系统进行管理、控制和显示。随着微电子技术的发展，20世纪80年代中期开始，采用计算机完成常规控制技术无法完成的任务，达到常规控制技术无法达到的性能指标，实现楼宇的智能化。如今，智能楼宇经过多年的发展，已进入了“绿色建筑”新境界的更高智能阶段。在真正实现“以人为本”的前提下，通过对楼宇智能功能的配备，来达到节约能源、保护环境和实现可持续发展的目标，强调高效率、低能耗、低污染。另一方面，随着IT产业的迅速发展，智能楼宇的内涵和面貌也日新月异，作为智能建筑核心的楼宇系统集成，要求的是网络化的集成，而不再是仅仅以处理器或服务器为中心。计算机环境也正从Client/Server逐步向Browser/Server或Client/Network的方向发展。集成系统的开发也从面向过程而更多地转向面向对象，密切结合应用需求，强调综合集成。从信息交互上来看，也已经从简单的状态信息组合和基于监控的处理，发展到基于内容的检索、处理和融合，以及基于虚拟和多媒体技术的人机接口。
目 录
文摘....................................................................................................................................................1
引言…………………………………………………………………………………………………1
1 现场总线技术……………………………………………………………………………………1
1.1现场总线的国内发展概况及LDN现场总线…………………………………….………1
1.2现场总线控制系统﹙FCS﹚……………………………………………………………..2
1.3现场总线控制系统的体系结构………………………………………………………….4
1.4现场总线控制系统应用于楼宇的意义………………………………………………….4
1.5本课题研究的内容……………………………………………………………….............5
2 LonWorks技术…………………………………………………………………………………...5
2.1概述………….………………………………………………………………...5
2.2 Neuron芯片………………………………………………………………………………5
2.2.1 Neuron芯片硬件…………………………………………………………………..5
2.2.2 Neuron芯片软件…………………………………………………………………..7
2.3收发器……………………………………………………………………………………..7
2.4路由器……………………………………………………………………………………..7
2.5网络接口…....……………………………………………………………………………..8
2.6 LonTalk协议………………………………………………………………………………8
2.6.1 LonTalk简述……………………………………………………………………….8
2.6.2 LonTalk协议的寻址方式………………………………………………………….8
2.6.3网络变量和显示报文……………………………………………………………...8
2.7 LonWorks的开发工具…………………………………………………………………....9
2.7.1 Neuron C语言……………………………………………………………………..9
2.7.2 LonBuilder/NodeBuilder开发平台………………………………………………10
2.8 LonWorks的互操作性…………………………………………………………………...11
2.9 LonWorks总线控制系统结构…………………………………………………………...11
3 楼宇自动化系统总体设计概述……………………………………………………………..…11
3.1系统综述………………………………………………………………………………. .11
3.2系统功能及控制要求…………………...………………………………………………13
3.2.1冷热源系统……………………………………………………………………….13
3.2.2空调系统………………………………………………………………………….14
3.2.3照明系统……………………………………………………………………….....15
3.2.4变配电系统…………………………………………………………………….....15
4 系统的硬件设计………………………………………………………………………………..16
4.1 系统的网络体系结构…………………………………………………………………..16
4.2 系统硬件说明…………………………………………………...…………………...…17
4.2.1系统监控中心主机说明………………………………………………………….17
4.2.2 LonWorks网络接口说明………………………………………………………...17
4.2.3区域节点控制单元NCU说明……………………………………………………18
4.2.4成套的控制系统—空调控制系统……………………………………………….19
4.3 NCU节点的抗干扰措施………………………………………………………………..22
4.4 应注意的几个问题…………………………………………………………………....22
5系统的LON网络的软件实现………………………………………………………………….23
5. 1 LON节点的开发………………………………………………………………………23
5. 1. 1 LON系统开发平台—LonBuilder………………………………………..……..23
5. 1. 2 LON节点开发工具—NodeBuilder…………………………………………….24
5.2 LON网络管理的设计………………………………………………………………….24
5.2. 1 LNS概述…………..……………………………………………………………..24
5. 2. 2 LNS构架……………………………………………..………………………….25
5. 2. 3 LNS网络服务……....…………………………………………………………...26
5.3 LON网络的开发步骤………………………………………………………………………...26
5. 4本系统中基于LON-EU2042节点的新风机系统的开发实例……………………….27
5. 4. 1新风机系统分析...................................................................................................28
5. 4. 2监控点在LON--EU2042节点上的分布说明……………………………………28
5. 4. 3程序功能模块划分和说明……………………………………………………...29
5. 4. 4主要变量定义说明…………………………………………………...…………30
5. 4. 5主要变量定义说明………………………………………………...………..…..31
6 本系统上位机监控的设计……………………………………………………………………..34
6.1监控软件总体设计……..………………………………………………………………34
6.2.1 InTouch8.0简介………………………………………………………………......34
6.2.2数据库的设计…………………………………………………………………….35
6.2.3标记名字典的建立……………………………………………………………….36
6.2.4 InTouch和LON通信的实现…………………………………………………….37
6.2.5系统的监控界面………………………………………………………………….38
7 结束语…………………………………………………………………………………………40
参考文献 …………………………………………………………………………………………41
致谢………………………………………………………………..………………………………42
附录A……………………………………………………………………………………………...42
参考文献
1 阳宪惠·现场总线技术及应用·北京：清华大学出版社，1999
2 顾洪军等·工业企业网与现场总线技术及应用·北京：人民邮电出版社，2002
3 李林·智能大厦系统工程 ·北京：电子工业出版社，1998
4 张振昭等·楼宇智能化技术·北京：机械工业出版社，2000
5 罗国杰·智能建筑系统工程·北京：机械工业出版社，2000
6 杨育红·LON网络控制技术及应用·北京：西安电子科技大学出版社，1999
7 杨育红·LON网络程序设计·西安：西安电子科技大学出版社，2001
8 马莉·智能控制与LON网络开发技术·北京：北京航空航天大学出版社，2003
9 http://www.echelvn.corn.cnl
http://www.euict.com/gxzj .htm
http ://www. gongkang. cam/
http : // www.loncontrol .com/
http://www.bysj360.com/ http://www.bysj360.com/html/5215.html http://www.bylw520.net
