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基于LonWorks技术的建筑设备监控系统开发

发布时间:2019-11-28 15:17:08被阅次数:83 来源:
基于LonWorks技术的建筑设备监控系统开发

摘要:针对智能建筑控制系统的特点,本文介绍了LonWorks网络技术,并结合智能节点、管理软件开发实践,阐述了基于LonWorks技术的智能建筑设备监控系统的软硬件设计与实现方法。

关键词:LonWorks 智能节点 BAS

1.  引言

建筑设备监控系统(BAS)是现代智能建筑必备的重要系统,通过它使建筑内的各种机电设备进行自动控制,实现建筑物内的冷热源系统、空调系统、变配电系统、给排水系统、通排风系统、电梯系统、计量节能等,并在集成平台上与消防报警系统、安全防范系统、停车场管理系统等实现建筑的智能化。以创建安全、方便、舒适、经济、节能的工作和生活环境,为客户提供周全、便利的服务,提高工作效率、节省能源、增加附加值,适应未来社会的进步和发展。

LON(Local Operating NetWorks)总线是美国Eehelon公司1991年推出的局部操作网络,LonWorks(Local Operating Network)技术是Echelon公司推出用于开发监控网络系统的一个完整的技术平台。LonWorks是一种全新的现场总线技术,其网络系统由智能节点组成,每个智能节点可具有多种型式的I/O功能,节点之间可通过不同的传输媒介进行通信,并遵守ISO/OSI的7层模型。

2.  建筑设备监控系统结构

集散式控制是目前BAS主要采用的体系结构,如图1所示。它主要由管理级、监控级和现场执行级构成。现场执行级直接负责现场控制,包括现场数据采集处理、执行控制等。监控级对现场执行级进行监控。中央站通过人机交互及友好的界面,对整个系统进行集中监控和在线管理,完善系统运行组态软件和数据库管理。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

图1 BAS架构体系

 

Lonworks现场总线控制网络改变了以往分布式系统的三层主从结构模式,而把中央站的功能下放到现场智能控制设备,现场设备将采集到的数据通过现场总线传到控制器中的控制设备上。中央站的控制设备监视各现场设备运行状态,保存各设备上传数据,同时完成少量现场设备无法完成的高级控制功能。

3.  智能节点开发

基于LonWorks技术可以构建一个完整的控制网络平台,包括网络的设计、开发、安装和调试、监控等一整套工具,以及从神经元芯片、智能收发器、网络接口、路由器、中继器、IP网络连接设备、网络操作系统一整套完整的端到端解决方案。LonWorks网络系统由智能设备或智能节点组成,主要用于数据采集、执行控制及通过不同的通信介质与其他节点进行通信。典型的智能节点(图2)包括:Neuron神经元芯片、通过网络介质通信的收发器及监控设备接口的应用电路和电源。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

图2 智能节点硬件结构图

LonWorks控制模块是智能节点的核心部件,其核心技术是LonTalk协议和神经元芯片。智能节点对其进行编程、下载应用程序和测试。我们通过采用ECHELON公司的FTC-10模块(含有32kB的程序存储器),内含3150神经元芯片,时钟为10MHz,通过编写设备应用程序来实现智能节点的功能。我们利用LonWorks提供的编译环境,采用Neuron C语言进行应用程序的开发。Neuron C语言是一种专门为神经元芯片设计的程序设计语言,是ANSI C的扩展,并增添了网络变量类型、事件处理、报文传送及分布式数据目标等。

智能节点开发步骤如图3所示:

 

 

图3智能控制器开发步骤

4.  监控系统的开发

监控系统采用LonMaker、LNS DDE Server及组态软件进行开发,LNS(LonWorks Networks Services)是Echelon提供的一个专为Lonworks网络服务的网络操作系统。其封装了LonWorks网络的各种操作,在Window环境下,LNS提供了基于ActiveX和COM组建方式的开发接口。LNS DDE Server是基于LNS操作系统的软件包,能与DDE兼容到LonWorks网络的接口,与很多HMI软件包均兼容。通过LNS DDE Server,Windows应用程序可方便的与LonWorks网络上设备交换信息。上位机采用组态软件能实现对控制器和现场部件进行监测和控制,通过DDE(动态数据交换)和其它应用程序进行数据交换。

在监控系统中,上位机的监控组态软件可监测LonWorks网络节点中的实时数据,显示各节点设备的工作状况,对历史数据进行分析,实现数据的存储分析,同时,上位机也可以对LonWorks网络进行控制,直接向现场设备发送控制指令。

5.  总结

LonWorks技术具有开放性、灵活性、安全性和可靠性等诸多优点,为BAS的开发提供了强有力的技术平台,现已被越来越多的BAS产品采用。本文通过对建筑设备监控系统的开发实践介绍,阐述了智能节点的开发、上位机监控软件的实现。总之,从技术和市场来看,基于LonWorks技术的建筑设备监控系统有着广阔的应用前景。

(延华智能技术中心:王东伟、翁志勇、龚航)

 

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