LonWorks現場總線技術在樓宇自動化溫度測控系統中的應用

　　目前，智能建筑得以迅猛發展，其關鍵是樓宇自動化系統BAS技術，其中樓宇溫度測控的子系統用以實現室內溫度的合理調節。目前，國內大都采用以單片機為核心組成區域控制系統，但由于這種系統在本質上采用了RS232、RS422/RS485等專用通信協議而形成“自動化孤島”。應用現場總線控制系統FCS將系統的分散控制轉換到現場控制，形成開放性的控制網絡。

　　本文應用LonWorks現場總線技術設計了基于主機的Neuron智能節點，并通過單總線（1-Wire）數字溫度傳感器DS18B20與智能節點構成溫度測控網絡，有效地實現了對室內溫度的實時監控與調節。

1 LonWorks技術

　　1.1LonWorks技術要點

　　LonWorks技術是由美國Echelon公司推出的局部操作網絡，它包含所有設計、配置和維護網絡所需要的技術：3120/3150Neuron芯片、NeuronC編程語言、LonTalk協議、LonWorks收發器、LonBuilder和NodeBuilder開發工具等。LonWorks網絡系統由智能節點組成，節點包括神經元芯片、傳感器、控制設備、收發器和電源等。節點之間通信支持雙絞線、電力線、光纖和紅外線等多種介質，遵守ISO/OSI的7層模型協議，并按照規范的LonTalk協議進行通信，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技術的核心。它既進行通信的管理，同時還具有輸入、輸出和控制的能力。其內部框圖如圖1所示，內有3個8位流水線作業的CPU。介質訪問控制CPU處理LonTalk7層協議的第1～第2層，包括驅動通信子系統硬件和執行MAC算法。網絡CPU處理LonTalk協議的第3層～第6層，包括處理網絡變量尋址事務、權限證實、背景診斷、軟件計時器、網絡管理和路由等，同時還控制網絡通信端口，物理的發送和接收數據包。應用CPU執行用戶用NeuronC語言編寫的代碼以及用戶代碼調用的操作系統命令。3個CPU分別通過片內的網絡緩存器和應用緩存器進行通信。芯片提供從I/O0～I/O10共11個管腳，通過對其編程可設定為34種不同的對象，可用于直接連接各傳感器、A/D、執行器等。CP0～CP4組成的網絡通信端口用以連接收發器，實現網絡的通信功能。3120芯片中包含E2PROM、RAM、ROM，其中在ROM中已帶有LonTalk通信協議固件，可非常方便構成用戶應用程序最大不超過2kB的較小系統;而3150則需外部擴展ROM，其LonTalk通信協議也需要由NodeBuilder工具包配置，用于復雜的應用系統。

2 數字溫度傳感器DS18B20

　　DS18B20是由DALLAS所生產的基于1-Wire新一代數字溫度傳感器。該系列產品有DS1820、DS1822、DS18S20、DS18B20等，DS18B20性能最好，其溫度轉換數據位數可編程到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DS18B20都有一個自己特有的64位芯片ID序列號，可以在一條信號線上掛接任意多個數字式傳感器。表1為分辨率0.0625°C時溫度/數字量關系表。2.1DS18B20特點