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基于LonWorks現(xiàn)場總線的機(jī)房監(jiān)控系統(tǒng)
摘要：文章簡要介紹LonWorks技術(shù)的特點(diǎn)及其網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，并根據(jù)實(shí)際應(yīng)用介紹該技術(shù)在機(jī)房監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用。關(guān)鍵詞：LonWorks節(jié)點(diǎn) 模塊機(jī)房監(jiān)控
1 LonWorks技術(shù)特點(diǎn)及系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
20世紀(jì)90年代初，美國Echelon公司開發(fā)了L0aWorks控制網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，它是一個(gè)開放的控制網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)。是目前控制領(lǐng)域中應(yīng)用最廣的通用控制總線技術(shù)之一。該技術(shù)提供一個(gè)平坦的、對等式的控制網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，給各種控制網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用提供端到端的解決方案。如今。許多知名大公司已向全世界提供各類LonMark技術(shù)的產(chǎn)品。LonWorks技術(shù)自1996年進(jìn)入中國，也取得了迅速發(fā)展。
1.1 LonWorks技術(shù)的特點(diǎn)
LonWorks技術(shù)的核心是神經(jīng)元芯片，它包括一個(gè)固化的高級(jí)通信協(xié)議(LonTalk)、三個(gè)微處理器、一個(gè)多旺務(wù)操作系統(tǒng)和靈活的輸入／輸出方式。LonTalk協(xié)議提供了OSI參考模型所定義的全部7層協(xié)議，其中l(wèi)一6層協(xié)議固化在神經(jīng)元芯片中，只有第七層應(yīng)用層是根據(jù)應(yīng)用對象自行定義，大大節(jié)約了開發(fā)時(shí)間和成本投入。其主要特點(diǎn)有：
(1)開放性和互操作性。LonWorks技術(shù)符合ISO的OSI標(biāo)準(zhǔn)，具有很好的開放性、互聯(lián)性和互操作性，符合LonMark標(biāo)準(zhǔn)的不同公司的產(chǎn)品可以相互兼容，系統(tǒng)進(jìn)行擴(kuò)容十分方便；
(2)分布式無主站控制。LonWorks網(wǎng)絡(luò)采用無主站點(diǎn)對點(diǎn)的對等結(jié)構(gòu)，各節(jié)點(diǎn)地位均等，每個(gè)節(jié)點(diǎn)都能完成控制和通訊功能。部分節(jié)點(diǎn)的故障不會(huì)造成系統(tǒng)癱瘓，提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性，降低了維護(hù)難度；
(3)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)靈活。LonWorks網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)靈活多變，可根據(jù)具體應(yīng)用工程的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)采用不同的網(wǎng)絡(luò)連接方式，可以最大限度的降低布線系統(tǒng)的復(fù)雜性和工作量，提高系統(tǒng)可靠性；
(4)成本低，維護(hù)容易。由于分布式結(jié)構(gòu)，節(jié)省布線、增加新設(shè)備、改變設(shè)備地址、調(diào)整運(yùn)行參數(shù)、系統(tǒng)升級(jí)只需通過微機(jī)設(shè)置，不必更改硬件設(shè)備，因此可以節(jié)省硬件數(shù)量與投資，節(jié)省安裝與維護(hù)費(fèi)用。
2應(yīng)用實(shí)例
上海工業(yè)自動(dòng)化儀表研究所從1996年開始研究開發(fā)LonWorks技術(shù)，已開發(fā)出多種LonWorks產(chǎn)品，并成功地將其應(yīng)用到工業(yè)現(xiàn)場、智能建筑、機(jī)房監(jiān)控、交通運(yùn)輸?shù)榷鄠�(gè)領(lǐng)域。本文就其在成都某通信有限公司機(jī)房環(huán)境動(dòng)力監(jiān)控系統(tǒng)中的實(shí)際應(yīng)用來說明LonWorks技術(shù)在機(jī)房監(jiān)控中的應(yīng)用。
2．1系統(tǒng)配置
為保障通信公司各種通信設(shè)備的正常不間斷運(yùn)行，對供電系統(tǒng)和環(huán)境的要求就非常高，對動(dòng)力與環(huán)境實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化監(jiān)控成為必不可少的條件。一般情況下監(jiān)控系統(tǒng)由上位管理機(jī)、網(wǎng)絡(luò)接口以及多個(gè)LonWorks節(jié)點(diǎn)模塊及各種現(xiàn)場設(shè)備組成。
上位機(jī)通過網(wǎng)絡(luò)接口模塊與LonWorks總線相連，用于整個(gè)系統(tǒng)的集中監(jiān)控管理、分析與檢測網(wǎng)絡(luò)通信上的節(jié)點(diǎn)間的通信包、網(wǎng)絡(luò)變量等的通信狀況，包括通信量的分析、數(shù)據(jù)包的誤碼率和內(nèi)容檢測等；LonWorks網(wǎng)絡(luò)接口模塊負(fù)責(zé)接收上位機(jī)下達(dá)的指令和上傳本節(jié)點(diǎn)的實(shí)時(shí)檢測參數(shù)。節(jié)點(diǎn)數(shù)量可根據(jù)監(jiān)控的需要增減，使用LonWorks現(xiàn)場總線作為控制和通信網(wǎng)絡(luò)把各節(jié)點(diǎn)連接成一個(gè)分布式智能控制系統(tǒng)，網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)采用總線方式，傳輸介質(zhì)采用雙絞線，通信位速率設(shè)為78．125Kbps時(shí)，LonWorks總線任意兩節(jié)點(diǎn)之間的通信距離可以達(dá)到2700m。
工程現(xiàn)場已安裝各種現(xiàn)場檢測設(shè)備，包括溫濕度儀4臺(tái)、漏水檢測儀l臺(tái)、UPS 2臺(tái)、電量檢測儀l臺(tái)、各種電源開關(guān)及消防檢測開關(guān)8路(市電電源開關(guān)、專用市電電源開關(guān)、I#USP電源開關(guān)、2#USP電源開關(guān)、主機(jī)房消防檢測、配電室消防檢測、監(jiān)控室消防檢測、大樓消防檢測)。根據(jù)現(xiàn)場設(shè)備情況配置LonWorks系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的各個(gè)部分，其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖l所示。
2．1．1 LonWorks節(jié)點(diǎn)模塊(如表所示)
2．2軟件功能
根據(jù)系統(tǒng)要求，在組態(tài)王中進(jìn)行相應(yīng)編程，該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的主要功能如下：
2．2．1實(shí)時(shí)監(jiān)測
實(shí)時(shí)監(jiān)測包括環(huán)境監(jiān)測和動(dòng)力參數(shù)監(jiān)測。環(huán)境監(jiān)測主要是機(jī)房內(nèi)溫、濕度監(jiān)測及漏水監(jiān)測；動(dòng)力參數(shù)監(jiān)測則主要包括電源開關(guān)、電量參數(shù)(三相電壓、電流、有功功率、無功功率、功率因數(shù)、頻率等)采集和全部UPS工作狀態(tài)監(jiān)測。
圈l系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖
LonWorks節(jié)點(diǎn)模塊表
LonWorks節(jié)點(diǎn)模塊
模擬量輸入模塊(AI)
提供8路單端12位模擬量輸入(o-20mA電流／0-5V電壓)，具有輸入隔離功能。使用全部8路分別進(jìn)行4個(gè)溫濕度儀的數(shù)據(jù)的收集。
開關(guān)量輸入模塊(DI)
基于控制模塊開發(fā)，可定時(shí)采集11路干觸點(diǎn)輸入，并提供輸入光電隔離。11個(gè)相互獨(dú)立的LED分別顯示每路輸入狀態(tài)。使用其中的9路，用來采集各種電源開關(guān)、消防檢測及漏水檢測的信號(hào)。
終結(jié)器
為雙絞線信道提供了電氣終端，增加網(wǎng)絡(luò)吞吐量，減少信息包出錯(cuò)。在采用總線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)時(shí)，需要安
裝兩個(gè)終結(jié)器，并要分別安在總線的兩端。
可編程串行網(wǎng)關(guān)
可以將EIA232或EIA485接口的儀表半雙工或全雙工連接到LonWorks網(wǎng)絡(luò)，從而擴(kuò)展LonWorks到專用的異步通訊協(xié)議的兼容性。由于電量檢測儀提供485接口，因此這里使用l塊E隊(duì)485網(wǎng)關(guān)將電量儀采集的各種電壓、電流、功率等的Modbus寄存器數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為符合I_onMark標(biāo)準(zhǔn)的網(wǎng)絡(luò)變量類型。
上位機(jī)管理工具
LonMarker集成工具軟件
用于設(shè)計(jì)、安裝、操
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