基于LonWorks技術(shù)的集中式空調(diào)系統(tǒng)

發(fā)布時間:2008/6/3 0:00:00 訪問次數(shù):392

1 引言

隨著科技進(jìn)步和社會發(fā)展，空調(diào)技術(shù)日新月異，各機關(guān)單位、大廈、酒店等大型建筑物紛紛采用技術(shù)先進(jìn)、節(jié)能環(huán)保的集中式空調(diào)系統(tǒng)，然而由于國外集中式空調(diào)系統(tǒng)控制技術(shù)先進(jìn)成熟，占據(jù)市場壟斷地位。在lonworks技術(shù)廣泛應(yīng)用的今天，應(yīng)抓住難得的契機，利用其良好的兼容性和擴展性開發(fā)出基于lonworks技術(shù)的集中式空調(diào)系統(tǒng)，打破國外壟斷局面。

考慮到lonworks技術(shù)的優(yōu)勢，本文設(shè)計了一個基于lonworks技術(shù)的集中式空調(diào)系統(tǒng)。

2 lonwofks技術(shù)簡介

lonworks是由echelon公司推出的一種全面的現(xiàn)場總線測控網(wǎng)絡(luò)，又稱作局部操作網(wǎng)(localoperating network—lon)。lonworks技術(shù)具有完整的開發(fā)控制網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的平臺，包括設(shè)計、配置安裝和維護(hù)控制網(wǎng)絡(luò)所需的所有硬件和軟件。lonworks網(wǎng)絡(luò)的基本單元是節(jié)點，一個網(wǎng)絡(luò)節(jié)點包括神經(jīng)元芯片(neuron chip)、電源、收發(fā)器和用于連接監(jiān)控設(shè)備接口的i／o電路。

lonworks采用了iso／osi模型的全部7層通信協(xié)議，采用面向?qū)ο蟮脑O(shè)計方法，通過網(wǎng)絡(luò)變量將網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)計簡化為參數(shù)設(shè)置，從而易于實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的互操作性；其通信速率從300 b／s至1.5 mb／s不等，通信距離高達(dá)2700 m；支持雙絞線、同軸電纜、光纖、射頻、紅外線、電力線等多種通信介質(zhì)，并開發(fā)出相應(yīng)的本質(zhì)安全產(chǎn)品。

3 集中式空調(diào)系統(tǒng)概述

集中式空調(diào)系統(tǒng)(又稱集中式水空調(diào)系統(tǒng))包括空氣系統(tǒng)、水系統(tǒng)、集中供熱／制冷設(shè)備機房以及控制系統(tǒng)。

空氣系統(tǒng)(又稱為空氣處理系統(tǒng))包括空氣處理機組、送排風(fēng)管、風(fēng)機驅(qū)動箱、空氣集散流裝置和排氣系統(tǒng)，用于調(diào)節(jié)、輸送、分配處理后的空氣、再循環(huán)空氣、室外新鮮空氣和排放空氣，按室內(nèi)要求控制室內(nèi)環(huán)境；水系統(tǒng)包括冷凍水系統(tǒng)和熱水系統(tǒng)、冷卻水泵和熱水泵、冷卻水系統(tǒng)和冷卻水泵，用于將冷凍水和熱水從機房送到空氣處理機組和風(fēng)機驅(qū)動箱，從冷卻水塔、水井或其它水源輸送冷卻水到中央設(shè)備機房。中央設(shè)備機房包括熱源設(shè)備和冷源設(shè)備，用于降低冷凍水溫度，不加熱成熱水或蒸氣；控制系統(tǒng)包括電子傳感器、微處理器等，用于控制相關(guān)設(shè)備。

4 基于lonworks的集中式空調(diào)系統(tǒng)

4.1 系統(tǒng)總體架構(gòu)

本系統(tǒng)設(shè)計針對某機關(guān)大院的集中式空調(diào)系統(tǒng)，有1 000個待控制點，考慮到今后的擴展及升級，采用兩層結(jié)構(gòu)，分別為管理層和現(xiàn)場控制層。其系統(tǒng)總體架構(gòu)如圖1所示。

管理層總線采用基于lonworks的tcp／ip協(xié)議層完成整個系統(tǒng)的監(jiān)控，這是由計算機實現(xiàn)的。其中路由器連接不同信道之間的lonworks信息，實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)通信量控制，劃分不同網(wǎng)段、增大網(wǎng)絡(luò)容量的目的。管理層主要功能是設(shè)置系統(tǒng)參數(shù)、檢測集中空調(diào)系統(tǒng)控制節(jié)點的狀態(tài)、動態(tài)顯示電子地圖數(shù)據(jù)、打印報警報表及狀態(tài)分析、采集和記錄實時數(shù)據(jù)等。

現(xiàn)場層主要由智能節(jié)點和現(xiàn)場設(shè)備組成，是整個系統(tǒng)的基礎(chǔ)。智能節(jié)點通過lonworks總線與現(xiàn)場空調(diào)機、水泵、冷熱源設(shè)備等相連。接收現(xiàn)場采集的數(shù)字信號和模擬信號，根據(jù)寫入的程序和管理層設(shè)定的參數(shù)控制現(xiàn)場設(shè)備，并將所有信號反饋至管理層。

4.2 硬件設(shè)計

集中式空調(diào)系統(tǒng)智能節(jié)點的硬件結(jié)構(gòu)圖如圖2所示。

4.2.1 cpu

智能節(jié)點的cpu采用neuron tmpn3150神經(jīng)元芯片。neuron芯片提供了完整的系統(tǒng)資源，內(nèi)部集成有3個cpu，第一個用于實現(xiàn)開放互連模型中第1和第2層的功能，稱為媒體訪問控制處理器，實現(xiàn)介質(zhì)訪問控制與處理；第二個用于完成第3～6層的功能。稱為網(wǎng)絡(luò)處理器，用于網(wǎng)絡(luò)變量的尋址、處理、背景診斷、路徑選擇、軟件計時、網(wǎng)絡(luò)管理，并負(fù)責(zé)網(wǎng)絡(luò)通信控制、收發(fā)數(shù)據(jù)包等；第三個是應(yīng)用處理器。執(zhí)行操作系統(tǒng)服務(wù)與用戶代碼。neuron芯片提供11個i／o引腳，通過不同的配置，可最多可提供34種i／o對象(即輸入輸出方式)。本系統(tǒng)設(shè)計中將i／o0～i／o2設(shè)置為輸出，分別驅(qū)動風(fēng)機、水泵、水閥的繼電器或執(zhí)行器，將i／o3～i／o11設(shè)置為輸入，分別采集現(xiàn)場設(shè)備狀態(tài)、報警等數(shù)據(jù)。

4.2.2 程序存儲器

neuron tmpn3150神經(jīng)元芯片無內(nèi)部rom，但具有外部存儲器的接口，尋址空間可達(dá)64 kb。本系統(tǒng)采用帶可編程邏輯的psd9xx存儲器，可擴展收發(fā)器以及相應(yīng)外圍電路，從而形成了具有模入、模出、開入、開出、脈沖、rs-232等多種模塊化接口的多功能lonworks網(wǎng)絡(luò)節(jié)點，ps