現(xiàn)代智能建筑自動(dòng)化系統(tǒng)是計(jì)算機(jī)、通信和自動(dòng)控制技術(shù)有機(jī)結(jié)合的整體。一個(gè)智能建筑自動(dòng)化系統(tǒng)往往包含成千上萬(wàn)個(gè)現(xiàn)場(chǎng)傳感器、執(zhí)行器，這些傳感器、執(zhí)行器通過(guò)智能控制節(jié)點(diǎn)實(shí)施現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控。
智能控制節(jié)點(diǎn)的組網(wǎng)方式一般有兩種：一種是分層結(jié)構(gòu)方式(兩級(jí)或三級(jí)網(wǎng)絡(luò))，即智能控制節(jié)點(diǎn)經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)控制單元，或區(qū)域控制計(jì)算機(jī)組成控制網(wǎng)絡(luò)，然后與PC局域網(wǎng)(信息管理網(wǎng)或企業(yè)網(wǎng)絡(luò))相連。另一種是單層結(jié)構(gòu)方式(一級(jí)網(wǎng))，即智能控制節(jié)點(diǎn)直接組成對(duì)等層點(diǎn)到點(diǎn)(peer－to－peer)通信的分布式控制網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)絡(luò)中的所有節(jié)點(diǎn)(包括實(shí)施監(jiān)控的PC)在網(wǎng)絡(luò)中都處于同等的地位。LonWorks是這種單層結(jié)構(gòu)控制網(wǎng)絡(luò)的典型代表。分層結(jié)構(gòu)方式源于計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展的歷史：傳統(tǒng)的主機(jī)—小型機(jī)—微機(jī)三級(jí)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)在企業(yè)網(wǎng)絡(luò)中幾乎到處可見(jiàn)。如今客戶機(jī)/服務(wù)器的局域網(wǎng)以及加上路由器/網(wǎng)橋組成的局域或廣域網(wǎng)正在取代傳統(tǒng)的分層結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)。
通信和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展使控制網(wǎng)絡(luò)顯得相對(duì)落后，但采用一級(jí)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的分布式控制系統(tǒng)在樓宇自動(dòng)化和工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域已經(jīng)使用，并正在成為控制網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的潮流。
1.樓宇自動(dòng)化對(duì)控制系統(tǒng)的要求
樓宇自動(dòng)化對(duì)控制系統(tǒng)的要求包括從系統(tǒng)規(guī)模、系統(tǒng)可靠性、靈活性、系統(tǒng)性能、系統(tǒng)集成、安裝維護(hù)、診斷等各個(gè)方面對(duì)系統(tǒng)提出的要求。
1.1 系統(tǒng)規(guī)模及子系統(tǒng)
連接樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)一般包括：暖通、空調(diào)、照明、給排水、供配電、電梯，以及保安門(mén)禁、火災(zāi)報(bào)警等監(jiān)測(cè)控制。系統(tǒng)規(guī)模因大廈規(guī)模及其功能要求而異。可能從幾百到幾千個(gè)監(jiān)測(cè)控制點(diǎn)(傳感器、執(zhí)行器)。使用的控制節(jié)點(diǎn)可能從幾十個(gè)到幾百個(gè)(甚至上千個(gè))。系統(tǒng)規(guī)模反映到對(duì)控制網(wǎng)絡(luò)的要求是網(wǎng)絡(luò)編址空間，即每一個(gè)節(jié)點(diǎn)在控制網(wǎng)絡(luò)中都分別可尋址，各個(gè)子系統(tǒng)反映到網(wǎng)絡(luò)上是采用子網(wǎng)的編址方式。單層結(jié)構(gòu)(一級(jí)網(wǎng)絡(luò))支持整個(gè)系統(tǒng)的編址要求，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)級(jí)路由器，可在邏輯上分段。路由器對(duì)于節(jié)點(diǎn)應(yīng)用是透明的，而且不妨礙網(wǎng)絡(luò)安裝調(diào)試診斷程序?qū)φ麄€(gè)系統(tǒng)范圍的直接訪問(wèn)。分層結(jié)構(gòu)(二級(jí)或三級(jí)網(wǎng)絡(luò))提供的地址空間較小，當(dāng)接線改變時(shí)，其應(yīng)用級(jí)路由器或網(wǎng)關(guān)需要對(duì)應(yīng)用程序作相應(yīng)的修改，而且這些路由器或網(wǎng)關(guān)需要有自己的網(wǎng)絡(luò)管理工作，因而不同廠商的產(chǎn)品之間不能互操作。
1.2 系統(tǒng)可靠性
系統(tǒng)可靠性要求包括可靠傳送信息，控制回路的可靠連接，容錯(cuò)能力及故障隔離和恢復(fù)。為了能可靠地傳輸信息，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和網(wǎng)絡(luò)協(xié)議需能提供多種服務(wù)，包括無(wú)確認(rèn)信息服務(wù)，確認(rèn)服務(wù)和發(fā)送授權(quán)。無(wú)確認(rèn)服務(wù)在某些情況下，例如需要將更新信息同時(shí)送到大量的節(jié)點(diǎn)，或者對(duì)于無(wú)法返回確認(rèn)信息的設(shè)備是必須的。因?yàn)榈却_認(rèn)會(huì)造成網(wǎng)絡(luò)不可容忍的延遲或發(fā)送——等待循環(huán)。對(duì)于單個(gè)節(jié)點(diǎn)或一組節(jié)點(diǎn)發(fā)送信息時(shí)，單個(gè)節(jié)點(diǎn)或成組節(jié)點(diǎn)的確認(rèn)可增加系統(tǒng)的可靠性，發(fā)送授權(quán)對(duì)于要求安全保密的應(yīng)用場(chǎng)合無(wú)疑是很有價(jià)值的。容錯(cuò)可以通過(guò)冗余收發(fā)器、連線甚至冗余網(wǎng)絡(luò)來(lái)實(shí)現(xiàn)。將控制網(wǎng)絡(luò)連成環(huán)路，可在電纜因故障斷開(kāi)時(shí)網(wǎng)絡(luò)仍然正常工作，當(dāng)然這樣會(huì)在收發(fā)器設(shè)計(jì)和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)增加復(fù)雜性。一級(jí)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，節(jié)點(diǎn)獨(dú)立可編程及網(wǎng)絡(luò)管理維護(hù)工具，為系統(tǒng)故障的隔離和恢復(fù)提供了非常方便的手段。
1.3 系統(tǒng)的靈活性
系統(tǒng)的靈活性主要是指系統(tǒng)擴(kuò)充和修改是否方便，對(duì)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和網(wǎng)絡(luò)的要求是：要有足夠的可擴(kuò)展的編址空間，連接線纜的距離容易延伸，節(jié)點(diǎn)連線容易，網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)靈活，可支持多種通信媒體(甚至可采用無(wú)線連接)，容易增減設(shè)備。樓宇自動(dòng)化控制系統(tǒng)在整個(gè)大樓的生命周期可能要多次擴(kuò)充和修改，如大樓內(nèi)部布局和功能的改變，控制設(shè)備的增加或減少，陳舊設(shè)備的更新?lián)Q代等都要求對(duì)控制系統(tǒng)進(jìn)行擴(kuò)充或修改。
LonWorks的自由拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、電源線和無(wú)線通信媒體使網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展和修改非常方便，采用路由器、重發(fā)器，可以非常容易地延伸網(wǎng)絡(luò)連接線纜(或無(wú)線連接)的距離。此外，網(wǎng)絡(luò)安裝維護(hù)工具在系統(tǒng)范圍內(nèi)可對(duì)節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行更新，并對(duì)每個(gè)節(jié)點(diǎn)內(nèi)部非易失性存儲(chǔ)器中保存的節(jié)點(diǎn)信息、節(jié)點(diǎn)互連關(guān)系信息等進(jìn)行更新，保證其一致性。
1.4 系統(tǒng)性能
系統(tǒng)性能與許多因素有關(guān)，包括：最大數(shù)據(jù)速度：根據(jù)收發(fā)器、通信媒體和藕合電路的性能價(jià)格比，數(shù)據(jù)速率能在一定范圍內(nèi)進(jìn)行選擇(從幾Kbps到超過(guò)1Mbps)對(duì)于大多數(shù)應(yīng)用場(chǎng)合是需要的。
媒體訪問(wèn)模式：對(duì)于全部節(jié)點(diǎn)采用平等訪問(wèn)，但可對(duì)少數(shù)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)賦予優(yōu)先權(quán)的媒體訪問(wèn)模式，較之只根據(jù)優(yōu)先權(quán)順序的模式對(duì)于系統(tǒng)整體性能而言是較優(yōu)的，后者可能造成低優(yōu)先權(quán)節(jié)點(diǎn)無(wú)法訪問(wèn)網(wǎng)絡(luò)，從而使整體性能降到不能接受的程度。
最大分組(包)尺寸：決定了分組的數(shù)目，因而決定了完成一次事務(wù)處理所需的時(shí)間。對(duì)于各種不同類型的系統(tǒng)、不同類型的傳感器、執(zhí)行器和支持設(shè)備，數(shù)據(jù)域的大小有很大區(qū)別。隨著傳感器、執(zhí)行器智能化程度提高，分組數(shù)據(jù)的尺寸會(huì)隨之增加。因此，最好是系統(tǒng)分組尺寸的最大值高一些，且能在0～最大值之間根據(jù)需要進(jìn)行剪裁。
點(diǎn)到點(diǎn)通信：點(diǎn)到點(diǎn)通信結(jié)構(gòu)使通信直接經(jīng)由控制網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行，不需要中央控制器，去掉了通信的瓶頸。點(diǎn)到點(diǎn)通信要求傳感器和執(zhí)行器節(jié)點(diǎn)有足夠的智能，可以根據(jù)傳感器輸入執(zhí)行控制算法，采取必要?jiǎng)幼?，而非從中央控制器接受命令。路由選擇：網(wǎng)絡(luò)級(jí)的路由選擇由網(wǎng)絡(luò)協(xié)議執(zhí)行，路由器對(duì)于應(yīng)用節(jié)點(diǎn)透明，這對(duì)系統(tǒng)性能提高是很重要的，如果連接子網(wǎng)之間的路由選擇由應(yīng)用層實(shí)現(xiàn)，會(huì)造成路由器延遲。
1.5 系統(tǒng)集成
系統(tǒng)集成需要了解系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、協(xié)議、開(kāi)發(fā)工具及現(xiàn)場(chǎng)安裝維護(hù)工具。系統(tǒng)集成的難易程度對(duì)系統(tǒng)成本有直接影響 。從系統(tǒng)集成的角度要求首先是協(xié)議的一致性，即不同廠商的設(shè)備要能夠在同一系統(tǒng)中協(xié)調(diào)運(yùn)作(互操作)。還有就是應(yīng)用層接口的一致性，即應(yīng)用對(duì)象和配置參數(shù)均采用標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用層界面。此外要采用一體化的開(kāi)發(fā)和安裝調(diào)試工具，即節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)、節(jié)點(diǎn)互連、網(wǎng)絡(luò)分析均采用系統(tǒng)級(jí)的安裝調(diào)試工具來(lái)解決。從開(kāi)發(fā)的系統(tǒng)(實(shí)驗(yàn)室系統(tǒng))到現(xiàn)場(chǎng)系統(tǒng)的移植都保持系統(tǒng)結(jié)構(gòu)一致性。
1.6 系統(tǒng)安裝調(diào)試和診斷系統(tǒng)
安裝調(diào)試和診斷對(duì)于系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的要求包括：能支持各種通信媒體；實(shí)驗(yàn)室安裝調(diào)試和現(xiàn)場(chǎng)安裝任務(wù)可以很靈活地分開(kāi)；能方便靈活選擇安裝參數(shù)；系統(tǒng)配置參數(shù)有標(biāo)準(zhǔn)的格式；很容易增加和減少設(shè)備；能進(jìn)行遠(yuǎn)程訪問(wèn)等。由于系統(tǒng)安裝成本往往占總成本中相當(dāng)大的比例，因此系統(tǒng)是否易于安裝對(duì)降低系統(tǒng)成本有很大的影響。
在樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)中，往往需要根據(jù)應(yīng)用系統(tǒng)的要求選用不同類型的通信媒體。在采用結(jié)構(gòu)化綜合布線的設(shè)計(jì)中，主干電纜通?？煽紤]使用光纜。保安和火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)需用電池供電或使用備用電源，信道電源線就比較適合。在其他子系統(tǒng)中，為降低成本，可采用雙絞線自由拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、無(wú)極性的通信媒體。而電源線和無(wú)線媒體則在重新裝修或改造的系統(tǒng)中使用，以減少工程施工造成的麻煩。在考慮選用通信媒體時(shí)，最重要的因素是成本，但其他因素，如防止電磁干擾、直流、高壓信號(hào)的隔離等也必須考慮。
1.7 生命周期成本
從生命周期成本考慮，對(duì)系統(tǒng)的要求包括：必須考慮到主要控制設(shè)備部件甚至維修的元器件有多個(gè)貨源，單一貨源的產(chǎn)品容易受制于人，且由于產(chǎn)品的不斷更新造成維修和擴(kuò)充的困難。要有系統(tǒng)開(kāi)發(fā)工具，很容易進(jìn)行開(kāi)發(fā)調(diào)試；要采用開(kāi)放性系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，具有互操作性；很容易集成系統(tǒng)；很容易與現(xiàn)有系統(tǒng)連接。
2 LonWorks技術(shù)的核心－Neuron芯片和LonTalk協(xié)議
長(zhǎng)期以來(lái)，控制系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)和集成商尋求一種一體化的解決辦法，即將所有的監(jiān)測(cè)控制功能：如環(huán)境監(jiān)測(cè)、保安、安全、供配電、給排水等等集成于一個(gè)控制系統(tǒng)中，換句話說(shuō)，就是將控制系統(tǒng)通過(guò)一條通用的控制總線連成一個(gè)控制網(wǎng)絡(luò)。但是由于各公司、團(tuán)體各自獨(dú)立去解決各自的需要，因出現(xiàn)了各種彼此不兼容的控制總線：如現(xiàn)場(chǎng)總線、設(shè)備總線、傳感器總線和各種控制系統(tǒng)，形成各種控制網(wǎng)絡(luò)“孤島”。隨著計(jì)算機(jī)和控制系統(tǒng)連網(wǎng)的要求以及微處理器技術(shù)的發(fā)展，在各種不同的控制系統(tǒng)或網(wǎng)絡(luò)之間采用網(wǎng)關(guān)或網(wǎng)橋連接起來(lái)，組成一個(gè)網(wǎng)絡(luò)，已經(jīng)成為現(xiàn)實(shí)可能。
LonWorks技術(shù)提供了“一個(gè)網(wǎng)絡(luò)”的解決辦法，同時(shí)也提供了與現(xiàn)存各種控制網(wǎng)絡(luò)連接的解決辦法。 LonWorks技術(shù)滿足各種現(xiàn)場(chǎng)總線、設(shè)備總線、傳感器總線和其他網(wǎng)絡(luò)的要求，適用于控制領(lǐng)域的各方面應(yīng)用，如樓宇自動(dòng)化、工廠自動(dòng)化、工業(yè)過(guò)程自動(dòng)化、家庭自動(dòng)化和設(shè)備自動(dòng)化等。
LonWorks技術(shù)的核心是Neuron芯片MC143120和MC143150。它主要應(yīng)用于使用LonWorks技術(shù)的自動(dòng)檢測(cè)與控制系統(tǒng)中。Echelon公司已經(jīng)為使用LonWorks技術(shù)和上述兩種芯片設(shè)計(jì)出了一套完整的開(kāi)發(fā)工具和軟件。許多廠商為LonWorks技術(shù)的具體應(yīng)用、方便用戶更快地將此技術(shù)應(yīng)用于樓宇自動(dòng)化和工業(yè)控制工程項(xiàng)目中，設(shè)計(jì)了多種通用或?qū)Ｓ玫幕?/FONT>Neuron芯片的智能檢測(cè)和控制節(jié)點(diǎn)。這些都為LonWorks技術(shù)的普及和應(yīng)用提供了極為方便的條件。
MC143120和MC143150兩個(gè)芯片都實(shí)現(xiàn)了與OSI參考模型兼容的LonTalk通信協(xié)議。它們之間的不同之處在于它們的存儲(chǔ)器配置的類型及容量，前者主要用于造價(jià)較低、范圍較小的應(yīng)用場(chǎng)合。而后者可應(yīng)用于較復(fù)雜的應(yīng)用環(huán)境和具有較高要求的系統(tǒng)中。兩個(gè)芯片內(nèi)部都包括三個(gè)處理器，兩個(gè)用于通信，一個(gè)用于執(zhí)行應(yīng)用程序。Neuron芯片所提供的各種I/O接口，都可以很簡(jiǎn)單地用高級(jí)語(yǔ)言來(lái)調(diào)用，以實(shí)現(xiàn)各種傳感器、執(zhí)行器、定時(shí)及計(jì)數(shù)等設(shè)備的連接。
LonTalk協(xié)議分為七層。每一層都是面向控制網(wǎng)絡(luò)的，并和OSI參考模型一致。LonTalk協(xié)議是嵌入Neuron芯片內(nèi)部固件中的，它是使用LonWorks技術(shù)組網(wǎng)的基礎(chǔ)。Echelon公司提供的開(kāi)發(fā)系統(tǒng)可以幫助我們利用各種基于Neuron芯片的智能節(jié)點(diǎn)很容易地使用LonTalk協(xié)議組成一個(gè)智能分布式控制網(wǎng)絡(luò)。 LonTalk協(xié)議提供各種服務(wù)以加強(qiáng)可靠性。如16位CRC，對(duì)接收方端到端的應(yīng)答，Watchdog定時(shí)器，片內(nèi)E2PROM內(nèi)容的校驗(yàn)和保護(hù)、失敗報(bào)文的通告以及每個(gè)節(jié)點(diǎn)分組錯(cuò)誤的記錄等。另外協(xié)議還提供鑒別服務(wù)以滿足發(fā)送者的有效識(shí)別。在鑒別服務(wù)中，通過(guò)由收發(fā)方使用的傳輸關(guān)鍵字來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的保護(hù)。由于LonTalk協(xié)議是在芯片內(nèi)部的，所以用戶不必?fù)?dān)心它的一致性。這樣用戶可以不必花費(fèi)大量的時(shí)間，來(lái)建立其內(nèi)部的標(biāo)準(zhǔn)。正是由于它的這一特性，使得它可以以很小的代價(jià)，適應(yīng)于各種不同的應(yīng)用場(chǎng)合。
在LonTalk協(xié)議中網(wǎng)絡(luò)流量的預(yù)測(cè)和避免擁塞的方法，使得在最壞情況下的響應(yīng)時(shí)間得到了控制。為報(bào)文提供優(yōu)先級(jí)的方式，可以大大提高高優(yōu)先級(jí)報(bào)文的響應(yīng)時(shí)間，其支持高達(dá)1.25Mbps的傳輸速率，并可支持各種實(shí)時(shí)的應(yīng)用。應(yīng)用程序裝載很簡(jiǎn)單，可以節(jié)約大量調(diào)試時(shí)間，容易實(shí)現(xiàn)各種新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用。 LonTalk協(xié)議的高層——應(yīng)用層協(xié)議的數(shù)據(jù)稱為網(wǎng)絡(luò)變量。它可以是任何單個(gè)的數(shù)據(jù)項(xiàng)，也可以是結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)。應(yīng)用程序的設(shè)計(jì)者只需使用關(guān)鍵字“NETWORK”來(lái)定義這些變量，那么在網(wǎng)絡(luò)中的任何節(jié)點(diǎn)都可與之相聯(lián)系。例如，一個(gè)網(wǎng)絡(luò)變量定義為“OUTPUT”，一旦此變量在節(jié)點(diǎn)中被賦于一個(gè)新值，在Neuron芯片內(nèi)的固件就會(huì)自動(dòng)地將其發(fā)送出去。這意味著應(yīng)用程序設(shè)計(jì)者不必關(guān)心緩沖管理、報(bào)文初始化、報(bào)文分析和錯(cuò)誤處理等。
3 LonWorks智能樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和實(shí)施
采用LonWorks網(wǎng)絡(luò)使得從封閉的依賴于單個(gè)廠商的控制系統(tǒng)到完全可以互操作的智能樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)的轉(zhuǎn)變成為現(xiàn)實(shí)。作為智能樓宇自動(dòng)化產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)者，或系統(tǒng)集成者，可以以LonWorks技術(shù)為依托，開(kāi)發(fā)LonWorks兼容的通用智能控制節(jié)點(diǎn)，各種專用節(jié)點(diǎn)，以及各種智能傳感器、執(zhí)行器；也可以從LonWorks兼容的不同廠商的硬件和軟件中按照應(yīng)用的要求配置，靈活選用，完全沒(méi)有必要依賴于單一的貨源。 LonWorks的開(kāi)放性和互操作性使得不同廠商的產(chǎn)品很容易集成于一個(gè)功能齊全、結(jié)構(gòu)靈活、容易安裝、維護(hù)和擴(kuò)充的一體化的智能建筑管理控制系統(tǒng)。
3.1 智能節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)
一般說(shuō)來(lái)，使用LonWorks技術(shù)組成的自動(dòng)控制網(wǎng)絡(luò)中，檢測(cè)、控制點(diǎn)可分為四類，即數(shù)字量(開(kāi)關(guān)量)輸入/輸出，模擬量輸入/輸出。
在節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)時(shí)，可以根據(jù)應(yīng)用要求和器件能力，選擇各種輸入輸出的優(yōu)化組合，形成系列產(chǎn)品。
數(shù)字量(開(kāi)關(guān)量)輸入節(jié)點(diǎn)數(shù)字量(開(kāi)關(guān)量)輸入節(jié)點(diǎn)主要用于檢測(cè)外部數(shù)字信號(hào)和具有開(kāi)關(guān)狀態(tài)的信號(hào)，比如檢測(cè)繼電器的閉合狀態(tài)，某些開(kāi)關(guān)的狀態(tài)，電平信號(hào)的輸入等，這類節(jié)點(diǎn)在設(shè)計(jì)過(guò)程中主要考慮的問(wèn)題是如何將各種各樣的數(shù)字量和開(kāi)關(guān)量轉(zhuǎn)換成Neuron芯片能夠接收的信號(hào)，并且這類信號(hào)在輸入通道上要加光電隔離器，以提高節(jié)點(diǎn)運(yùn)行的安全性和可靠性。
數(shù)字量輸出節(jié)點(diǎn)：在LonWorks網(wǎng)絡(luò)中，很多的控制機(jī)制都是通過(guò)數(shù)字量輸出節(jié)點(diǎn)來(lái)完成的，比如繼電器的驅(qū)動(dòng)，各種顯示器的驅(qū)動(dòng)等。在設(shè)計(jì)這類節(jié)點(diǎn)時(shí)，主要是要解決外部高電壓、大電流的提供問(wèn)題。在電路中，同樣也需要進(jìn)行光電隔離，來(lái)提高節(jié)點(diǎn)的可靠性和安全性。
模擬量輸入節(jié)點(diǎn)模擬量輸入節(jié)點(diǎn)主要用于采集網(wǎng)絡(luò)中的模擬信號(hào)。由于模擬信號(hào)種類繁多，如電壓信號(hào)、電流信號(hào)等，而這類信號(hào)根據(jù)應(yīng)用的場(chǎng)合和使用的傳感器不同，其范圍也不盡相同，如電壓信號(hào)可以是0～5V、0～10V、－5～＋5V、－10V～＋10V，電流信號(hào)可以是0～10mA，4～20mA等，所以模擬量輸入節(jié)點(diǎn)的前端應(yīng)增加信號(hào)整理電路，以使這些信號(hào)處于一個(gè)合理的范圍內(nèi)，便于采集。
由于Neuron芯片所提供的I/O接口只有11個(gè)引腳，所以在節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)中，大多都采用串行接口的A/D轉(zhuǎn)換器，而Neuron芯片中的IO8～IO10提供了標(biāo)準(zhǔn)的SPI總線，為串行A/D到Neuron芯片的連接提供了方便條件。當(dāng)然為了在節(jié)點(diǎn)中進(jìn)一步提高數(shù)據(jù)采集速度，也可以使用并行接口的A/D器件，只是這種器件連接到Neuron芯片時(shí)，要使用較多的I/O口。另外在節(jié)點(diǎn)中使用串行A/D器件可以比較容易地實(shí)現(xiàn)光電隔離、而在使用并行A/D時(shí)要實(shí)現(xiàn)光電隔離，由于速度和使用數(shù)量等方面的原因比較困難。在進(jìn)行模擬輸入節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)時(shí)，還可以使用其他類型的A/D變換形式，比方說(shuō)在A/D速度要求不高，精度要求較高的場(chǎng)合可以使用V/F變換來(lái)實(shí)現(xiàn)模擬量到數(shù)字量的轉(zhuǎn)換。
模擬量輸出節(jié)點(diǎn)：模擬量輸出節(jié)點(diǎn)對(duì)于驅(qū)動(dòng)某些控制設(shè)備是必需的，比如步進(jìn)馬達(dá)的控制、一些調(diào)節(jié)閥的控制等。和模擬量輸入節(jié)點(diǎn)一樣，在這類節(jié)點(diǎn)中使用最多的還是串行的D/A變換器件。根據(jù)所控制對(duì)象的不同，可能要求模擬量輸出節(jié)點(diǎn)提供不同的信號(hào)，如電壓信號(hào)、電流信號(hào)等，所以在實(shí)際的設(shè)計(jì)中，要增加輸出信號(hào)整理電路。節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)中的抗干擾措施過(guò)程通道是前向接A/D等)，后向接口(D/A等)與Neuron芯片或Neuron芯片之間進(jìn)行信息傳輸?shù)穆窂?，在過(guò)程通道中長(zhǎng)線傳輸?shù)母蓴_是主要因素。隨著系統(tǒng)主振頻率越來(lái)越高，系統(tǒng)過(guò)程通道的長(zhǎng)線傳輸越來(lái)越不可避免。例如，按照經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算，當(dāng)主機(jī)主振頻率為1MHz時(shí)，傳輸線大于0.5m或主振為4MHz時(shí)，傳輸線大于0.3m,即作為長(zhǎng)線傳輸處理。為保證長(zhǎng)線傳輸?shù)目煽啃?，主要措施有光電耦合隔離、雙絞線傳輸、阻抗匹配等。比如在上述的節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)中，一般都增加了光電隔離電路，一方面提高了節(jié)點(diǎn)的安全性，同時(shí)也增加了節(jié)點(diǎn)的抗干擾能力。
在LonWorks網(wǎng)絡(luò)中傳輸媒體大多使用雙絞線，它保證了信號(hào)傳遞的質(zhì)量，從而可以使信號(hào)傳送到足夠遠(yuǎn)的地點(diǎn)。另外在使用雙絞線時(shí)，網(wǎng)絡(luò)端點(diǎn)的阻抗匹配也是影響信號(hào)質(zhì)量及傳輸距離的重要因素，在設(shè)計(jì)網(wǎng)絡(luò)時(shí)要格外注意。
3.2 智能樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)實(shí)施
在實(shí)施樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)時(shí)，一般遵循下列步驟：建立控制邏輯；選擇控制節(jié)點(diǎn)和其他設(shè)備；網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；布線；安裝調(diào)試。建立控制邏輯：即定義監(jiān)控對(duì)象，確定監(jiān)控點(diǎn)，以及監(jiān)控對(duì)象與其他設(shè)備的通信方式。
樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)一般監(jiān)控對(duì)象包括：暖通空調(diào)、照明、保安門(mén)禁、火災(zāi)報(bào)警、能源監(jiān)測(cè)等，以及和大廈信息管理系統(tǒng)的接口。控制邏輯是根據(jù)應(yīng)用系統(tǒng)的監(jiān)控要求確定的，例如，公共地段的照明按時(shí)間開(kāi)關(guān)，辦公室照明在有人進(jìn)入時(shí)打開(kāi)，公共門(mén)禁和HVAC按時(shí)間程序開(kāi)關(guān)，保安系統(tǒng)使用動(dòng)目標(biāo)傳感器等等。監(jiān)控對(duì)象的性質(zhì)和監(jiān)控要求決定了監(jiān)控點(diǎn)的數(shù)目和類型(模擬量輸入AI，模擬量輸出AO，數(shù)字量輸入DI，數(shù)字量輸出DO等)，以及這些輸入輸出之間的關(guān)系。選擇控制節(jié)點(diǎn)及其它設(shè)備：在確定好控制邏輯之后，就可以開(kāi)始選擇節(jié)點(diǎn)。選擇節(jié)點(diǎn)主要考慮采用何種節(jié)點(diǎn)以適合應(yīng)用要求。為簡(jiǎn)單起見(jiàn)，我們將節(jié)點(diǎn)分為兩大類：通用節(jié)點(diǎn)和專用節(jié)點(diǎn)。通用節(jié)點(diǎn)是可以通過(guò)使用Neuron C編程監(jiān)測(cè)控制多個(gè)輸入/輸出點(diǎn)。專用控制節(jié)點(diǎn)是已經(jīng)定義為某種專用的輸入/輸出(如DI、DO、AI、AO)，如電梯樓層顯示節(jié)點(diǎn)、呼梯節(jié)點(diǎn)及轎箱節(jié)點(diǎn)、電動(dòng)門(mén)鎖控制節(jié)點(diǎn)、能量計(jì)費(fèi)節(jié)點(diǎn)等。
通信類型即采用何種通信媒體(雙絞線自由拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、信道電源線、供電線、無(wú)線)，要根據(jù)實(shí)際的需要和可能考慮。一般來(lái)說(shuō)，雙絞線自由拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)成本較低；信道電源線在需要使用電池或備用電源時(shí)比較適合；供電線在裝修改造的工程中可能比較經(jīng)濟(jì)；無(wú)線在無(wú)法使用其他通信媒體時(shí)(例如無(wú)法連線時(shí))提供解決辦法。
在考慮通信類型時(shí)，還需要考慮是否需要采用路由器、網(wǎng)橋或重發(fā)器。網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：即確定每一個(gè)控制節(jié)點(diǎn)的位置，網(wǎng)絡(luò)中使用節(jié)點(diǎn)的數(shù)量，及路由器、網(wǎng)橋和重發(fā)器的數(shù)量，網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)型，即是否要有多個(gè)域(Domain)、子網(wǎng)(Subnet)、組(Group)，哪些節(jié)點(diǎn)屬于哪個(gè)域和組。還有人機(jī)界面，是否采用主監(jiān)控PC等。
布線、安裝、調(diào)試：布線是一項(xiàng)復(fù)雜的工程，樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)與結(jié)構(gòu)化布線技術(shù)的結(jié)合使布線更加規(guī)范化。采用雙絞線自由拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)收發(fā)器的LonWorks節(jié)點(diǎn)很容易使用結(jié)構(gòu)化布線的普通雙絞線或屏蔽雙絞線作為其通信媒體。除了網(wǎng)絡(luò)布線外，電源、傳感器、變送器、執(zhí)行器的輸入/輸出連線、空調(diào)控制線、門(mén)鎖、照明設(shè)備控制線等等都需要加以確定。在確定設(shè)備位置和布線要求后，制定布線計(jì)劃和細(xì)節(jié)，即可實(shí)施布線、安裝。調(diào)試過(guò)程是反復(fù)多次進(jìn)行的過(guò)程，包括節(jié)點(diǎn)程序的調(diào)試、設(shè)備功能調(diào)試及網(wǎng)絡(luò)聯(lián)調(diào)。使用開(kāi)發(fā)系統(tǒng)及網(wǎng)絡(luò)安裝調(diào)試工具進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)模擬調(diào)試，無(wú)疑可以減少現(xiàn)場(chǎng)安裝調(diào)試的工作量，從而節(jié)省調(diào)試成本。
