基于LON总线的智能节点的设计与应用

湖南大学基于LON技术的智能低压配电系统[1]

基于ＬＯＮ技术的智能低压配电系统湖南师范大学汪鲁才戴瑜兴一、前盲智能低压配电系统可以看作是若干个智能型开关柜通过通信网络联接而成，具有遥测、遥控、遥讯和遥调功能。

其主要特点是改善低压配电系统的管理：对潜在的事故进行预报警，并及时处理：数据显示，提供运行资料，以提高工作效率，常见的智能低压配电系统结构如图１所示。

图１智能低压配电系统结构图分为三级结构：（１）主计算机。

主要用于对智能型元件及控制设备的监控保护和控制通信。

（２）通信网络。

主要包括主机接口、子网络监控器和网卡。

主计算机通过主机接口对整个通信网络实施控制。

（３）智能型开关柜。

也就是采用了带有通信接口的智能型控制器或智能型电器元件的低压配电和设备控制。

目前在智能低压配电系统中应用的基本上是屏蔽的双绞线。

在通信网络的介质方面；硬件接口为ＲＳ４８５通信接口。

配信协议采用国际上应用较多的总线协议：Ｐｒｏｆｉｌｂｕｓ总线、基金会总线和ＣＡＮｂｕｓ总线等。

通信网络的性能一般为传输距离１０００ｍ以上，所带设备可达１０００台套，通信速率可达几百Ｋ波特率。

在监控方面，系统具有如下功能：・６２３・（１）系统具有对各配电网络的电流、电压、功率、频率因数等参量以及运行状态进行遥测的功能，并能把这些状态和数据在上位机进行处理、分析、判断和湿示。

（２）系统具有根据各配电回路的运行状态及指令对智能型控制器、断路器进行远距离遥控操作的功能。

（３）系统具有上位机与智能型开关柜之间进行通信的功能。

（４）系统具有遥调功能。

本文介绍了一种基于ＬＯＮ技术的低压配电系统。

二、基本ＬＯＮ技术的智能低压配电系统美国Ｅｅｈｌｏｎ公司于一九九三年最新推ＬＯＮ局部操作网络技术，这种技术是一个完整的平台，在ＬＯＮ阿络中，大批被称为一次元件的设备（传感器、执行器、断路器等）和环境配合，使用一种基于信息的控制协议，经过多种媒体进行相互之间的通信，灵活组成各种各样的分布式智能控制系统，基到ＬＯＮ技术的智能低压配电系统的结构图如图２所示。

基于Lon总线的智能小区节点的设计与开发

维普资讯
科黑江技信息 — 龙— — —
姜姗
信息科学Ｊ
高安邦关士岩
基于Ｌｎｏ总线的智能小区节点的设计与开发
（、尔滨理工大学机械动力工程学院，１哈黑龙江哈尔滨１０８２淮安信息职业技术学院电气工程系，苏淮安２３０）５００、江２０３
ａｉｈｅｉｂｌｙ，ｎｅｃａｇｆｉ【ＯｐｎｓｎＳｎ，ｖｒｏｎｈｄｓｄａｔｇｓｏｈｒｄｉｏａｙｔｍｓｏｓｈｇｒｌｉｔＩｔｒｈｎｅｂｌｙ，ｅｅｓａｄＯｏｏｅｃｍｉｇｔｅｉａｖｎａｅｆｔｅｔａｔｎｌｓｅｆＤＣＳａｉｄｉｉｓ．Ｋｅｙｗｏｒｓ：ｏｂｓｉｔｌｇｎｅｄｓｒｔｄｓｇｎｄｖｌｐｎｄＬｎｕ；ｎｅｌｅｃｉｔｃ；ｅｉｎａｄｅｅｏｍｅｔ代的产物，随着我国国民经济和人民生活水平的不断提高，居民对居住环境的要求也越来越高，生活的舒适、温馨、信息畅通、安全尤其是安全成为人们不惜花重金追求的目，智能小区是我国住宅小区发展标的必然方向… 目前国内一些监控系统大都采用。以单片机为核心的区域控制器以及以Ｒ一３Ｓ２２或Ｒ一８Ｓ４５串行通讯总线为标７伟的系统链接，虽然可以满足大多数用户的要求，但由于它的集成度较低、规范性差，而且又无统一标准，要解决上述问题，就要合理选择一种现场总线，使其具有开放性、互操作性，易于网络的维护和

LonWorks现场总线及应用实例

LonWorks现场总线及应用实例LonWorks 是美国Echelon 公司推出的现场总线技术，它采用Lon Talk协议，封装在Neuron 神经元芯片。

Neuron 芯片上集成了3 个CPU，其中一个CPU 作为控制器，可以处理现场I/O，另两个CPU 处理网络通信，因此LonWorks 的最大优势是网络处理能力。

它采用ISO/OSI 模型的全部7 层通信协议及面向对象的设计方法，通过网络变量把网络通信设计简化为参数设置，其通信速率范围为3kb/s~1. 5Mb/s，直接通信距离可达2. 7 阳。

LonWorks 的物理层可以使用多种介质，如EIA485、双绞线、无线电，红外线，等等。

使用双绞线时最高传输速率为1. 25M 胁，最大传输距离为1. 2km，一个网中可以有255 个网段，每个双绞线网段可连接64 个节点;1..onWorks 网上的每个控制节点，称为LON 节点或1..onWorks 智能设备，它包括一块神经元芯片(Neuron)、收发器、νo 网络通信接口及电源等功能块，LonWorks 网由多个节点组成，节点通过收发器接入网络总线。

1.LonWorks 特点LonWorks 是唯一涵盖全部3 个层次(Sensor Bus、Device Bus 和Field Bus)，符合ISO/OSI7 层参考模型的现场总线技术。

在一个多种层次的现场总线产品并存竞争的现实环境下，LonWorks 兼收并蓄，成为连接过去、包容现在、面向未来的工业总线技术。

LonWor ks 技术的核心是以固件形式实现7 层通信协议，遵循元中心控制的真正分散模式;结点应用程序编写简易，开发系统完备;实行开放结构，具备良好的互操作性;另外，还有网关可方便构成局域网，甚至与Internet 相连，实现远程预览现场设备数据的应用。

LonWorks 技术在楼宇自控系统中的技术上的优势是显而易见的:(1)直接互联性。

基于LonWorks现场总线的电能监测智能节点设计

基于LonWorks 现场总线的电能监测智能节点设计李正明,王国余,周新云(江苏理工大学电气信息工程学院,江苏镇江 212013)摘要:介绍了LonWorks 现场总线技术与神经元芯片的结构,提出了采用单片机与神经元芯片构成电能监测智能节点的设计方案。

讨论了通过令牌巡回协议实现神经元芯片与其它CPU 的并行数据交换的软件设计方法。

关键词:现场总线; 智能节点; 神经元芯片中图分类号:TM933.4 文献标识码:B 文章编号:1003 4897(2001)10 0045 03图1 MC143120神经元芯片组成框图现场总线技术的兴起,改变了控制系统的结构。

由于现场总线技术适应了控制系统向网络化、智能化、分散化发展的趋势,因而显示出强大的生命力,成为控制领域的热点技术。

近年来,我国电力系统自动化技术发展十分迅速,现场总线已开始应用到各电力系统自动化领域中,智能节点是构筑现场总线控制系统的基础,它直接关系到能否将测控功能真正分散到现场设备中去,基于现场总线的配网自动化系统,变电站综合自动化系统中的主要现场测控单元(RTU,FTU 等)将成为典型的现场总线智能节点。

本文主要介绍采用LonWorks 现场总线的电能监测智能节点的构成原理及通过令牌巡回协议实现神经元芯片与其它CPU 的并行数据交换。

1 LonWorks 现场总线与神经元芯片LonWorks 是Echelon 公司1991年推出的现场总线,它采用了ISO/OSI 模型的全部7层协议,采用了面向对象的设计方法,通过网络变量将网络通信设计简化为参数设置,其通信速率为78.125kbps 或1.25Mbps,直接通信距离可达2700m(78.125kbps,双绞线);LonW orks 支持双绞线、同轴电缆、光纤、无线射频、红外线、电力线等多种通信介质,被誉为通用控制网络。

LonWorks 现场总线技术的核心包含:通信协议 LonTalk 、神经元芯片MC143150或MC143120、开发语言Neuron C 、网络开发工具 LONB UILDER 和节点开发工具 NODE B UI LDER,神经元芯片是构成LonWorks 节点的关键部分。

一种应用LONWORKS控制模块的现场智能节点的设计

一种应用LONWORKS控制模块的现场智能节点的设计（上海大学自动化系，上海200072）［摘要］本文首先简要地介绍了LonWorks现场总线技术以及LonWorks控制模块，在此基础上提出了一种LonWorks控制模块与MCS－51单片机并行通信节点的组成原理及其设计与实现。

［关键词］现场总线 LonWorks 并行通信神经元芯片1 引言现场总线是在自动化领域中出现的一种崭新的控制技术，它以其全数字化、全分散式、全开放性、互操作性以及开放式的互连网络等特点为传统的自动控制系统带来了革命性的变革，已成为未来控制系统的发展方向。

在众多流动的现场总线中，由美国Echelon公司研制的LonWorks现场总线是唯一遵循了国际标准化组织ISO定义的开放系统互连OSI全部7层模型的现场总线标准，因其能充分满足未来发展对测控网络的要求，具有广阔的应用前景。

Lon Works现场总线技术的优势在于其高性能低成本的网络接口产品、含3个CPU的超大规模Neuron 芯片、固化的LonTalk通信协议以及方便的开发调试服务工具。

实现LonWorks 技术的关键是LonWorks智能设备，即控制网络节点的应用开发。

本文将着重讨论并提出了一种LonWorks控制模块与MCS－51单片机并行通信节点的组成原理及其设计与实现。

2 原理2.1 神经元芯片神经元芯片是LonWorks技术的核心，它有3个CPU，每个CPU各自分工不同，如图2—1所示。

CPU－1是介质访问控制处理器，处理LonTalk协议的第一和第二层，包括驱动通信子系统硬件和执行MAC算法。

CPU-2是网络处理器，它实现LonLalk协议的第三到第六层，包括处理网络变量、寻址、事件处理、软件计时器、网络管理和路由等，同时还控制网络通信端口，发送和接收数据包。

CPU－3是应用处理器，它执行用户的代码以及用户代码调用的操作系统命令。

CPU－1和CPU－2用共享存储区中的网络缓存区进行通信。

基于LonWorks现场总线技术的多功能智能节点设计

１引言
随着控制系统规模的日益扩大，布式控制网络分的应用越来越广泛。自从９０年代以来，现场总线技术已经成为控制系统的一股发展潮流，的优点是设计、它安装、调试简单，成本低廉，同时系统的重构也很方便。在Ｌｎｒｓ场总线控制网络中，同时用到各种各ｏＷｏ现ｋ会样的模拟设备和数字设备，此要求智能节点可以实因
可以有效地降低维护费用。
关键词：场总线；￣ＷｏｓＡＤ转换；／现ｌｎｒ；／＿ｋＤＡ转换；能节点智中图分类号：Ｐ１Ｔ３６文献标识码：Ｂ文章编号：０６７６（０６１．２２０１０ —１７２０）０１４ —４
应用输入输出口和可执行ＬｎａｏＴｋ协议的网络通信口。ｌ本文采用的ＴＰ１０内没有ＲＭ，有外部存储器总Ｍ３５Ｏ但线，以便支持复杂功能的应用。
传感
（／ｔｏ）
总线技术，以设计同时实现多路模拟量和数字量的可输入输出的通用型智能节点。
２Ｌｎｒｓ场总线的特点ｏＷｏｋ现
美国Ｅｈｌｃｅｎ公司推出的Ｌｎｒｓ场总线在采ｏｏＷｏｋ现
（）络信口ｆＩ口网通接＿
Ｎｕｎ芯片ｅｒｏｌ一
网
用开放式网络互连７层模型（Ｓ）构的基础上开发ＤｅｉｎＢａｅｎＬｎｏｋｉｌｂｓＴｅｈｉｕｅＩｔｌｇｎｄｓｇｓｄｏｏＷｒｓＦｅｄｕｃｎｑｅｉ

基于Lon Works总线柴油发电机组智能控制器的设计方案

温、缸温等）转换编制的，包括激活ＡＤ功能、中通／选
道号，并且调用滤波子程序来得到柴油发电机组的
各个参数值，同时通过调用报警判断子程序，来决定
柴油发电机组的各个参数值是否超出报警限；
滤波子程序是对ＡＤ测量值和转速值的处理程／
图３单片机与上位机通讯原理图
在这种工作方式下，要求有３组软件：
３１单片机程序．
单片机程序包括转速测量和控制程序、初始化
ＡＤ转发电机组的电压调节。对下一部研究提出建议。具体程序、／换程序、滤波处理程序、键盘处理和显ＰＤ控制子程序、积分子程序、警、闸子程变报跳框图如图１（）（。利用ＬｎＷｏｋ现场总线的优越示、Ｉ１、））ｃｏｒｓ性，在设计数字负载分配器、电压调节器时，其能支序等程序。使其中，主控程序是单片机控制软件的框架部分，持ＬｎＷｏｋ现场总线，者有机的结合，使整个ｏｒｓ三将控制系统具有调速、压、数监测、网等功能。调参并是控制系统的基本构成，括了系统的初始化，包各部分子功能的激活和初始化，制系统状态的检测，控柴
作者简介：刘起武（９Ｏ）男，１７一，江西永新人，工程师，方向：助理研究电力系统及自动化；志萍（９２）女，罗１７一，江西丰城人，大专，研究方向：电力系统及自动化。

基于LON总线技术的智能节点研究与开发

本系统硬件部分开发，要侧重于用户表的信主
号采集部分和智能节点部分硬件设计，其它的收发能。智能仪表具有自己的ＣＵ，过各种接口和软器模块、由器及其它接口卡均使用Ｅｈｌｎ公司Ｐ通路ｃｅｓｏ件开发可以实现基本控制、数补偿、参参数修改、报和第三方的具有互操作性的产品。警、示等功能，应了分布式的要求。显适ＬＮ总线是当前最流行的现场总线之一。为Ｏ支持ＬＮ总线，ｅｅｏ司开发研制了ＬｎｏｋＯＥｈｌｎ公ｏｗｒｓ技术，为ＬＮ总线设计、品化提供了一套完整它Ｏ成的开发平台。Ｌｎｏｋ术的通讯协议称为Ｌｎｏｗｒｓ技ｏ—
动仪表控制系统、电动单元组合式模拟仪表控制系动化，得未来的控制进一步分散化，现现场总使实统、接数字控制系统和集散控制系统（Ｃ）直ＤＳ等不线的联网控制。同阶段，们被统称为传统控制系统。而现场总线它本文结合某高档豪华住宅小区的自动抄表系技术的产生促成了一种全新的网络集成式全分布统，出开发符合ＬＮＡＫ协议的ＬＮＲＳ提ＯＴＬＯＷＯＫ控制系统—— 现场总线控制系统ＦＳＦｅｂｓ智能节点，实现智能节点开发的基础之上，用Ｃ（ｉｄｕｌ在利ＣｎｏＳｓｍ）它将成为继传统控制系统之后的ＬＳＮＤＢＩＤＲ等开发工具进行组网，发出ｏｔｌｙｅ，ｒｔＮ、０ＥＵＬＥ开新一代自动控制系统Ｅ。网络监控系统，用ＬＳ中提供ＤＥ数据源，利ＮＤ用现场总线是在生产现场、机化测量控制设备Ｖ微Ｂ开发出实时数据库系统及相应的管理系统，便之间实现双向串行多节点数字通信的系统，开放构成了一个ＬＮＲＳ现场总线系统，现小区是ＯＷＯＫ实的、数字化、点通信的底层控制网络。现场总线多的抄表、据库管理和网络管理。数

LONWORKS总线技术的应用

LONWORKS总线技术的应用摘要在现代住宅小区内、智能通信接口中、智能传感器等方面，LONWORKS神经元片具有独特的优势。

文章主要介绍了LONWORKS总线应用于现代住宅小区内智能节点和其它节点的情况。

1前言随着计算机技术、通讯技术、自动化控制技术及大规模器件技术的发展，加速了计算机数据网的发展，同时也产生了计算机控制网络。

现场总线综合了数字通信技术、计算机技术、自动控制技术、网络技术和智能仪表等多种技术手段，其数据通信具有较高的可靠性、实时性和灵活性。

在现场总线控制网络中，系统的各种设备通过多个节点连接到一根公共总线上，使得各个节点之间可以实现点对点的对等通讯和系统中信息资源的共享，同时也大大减少了系统中的连接线。

LONWORKS现场总线是美国Ｅｃｈｅｌｏｎ公司推出的局部操作网络，它具有统一性、开放性、互操作性及支持多种通信介质等优良性能，是当今最流行的现场总线之一。

现代住宅小区，就是给传统住宅小区加上“灵敏”的神经系统和“聪明”的头脑，以提高人们的居住质量，给住户带来多元化信息和安全、舒适、便利的生活环境。

现代住宅小区首先必须具备一套先进的楼宇设备控制系统，以营造一种温馨、回归大自然的生活环境；其次必须具备一套结构化布线系统，将整座大楼或整个小区的数据通信、语音通信、多媒体通信融为一体；第三必须具备一个现代化的通讯系统，以满足现代信息社会高效率的工作需求；最后必须具备一个对整个小区内的强电设备和弱电系统进行统一监视和管理的系统集成平台，为住户提供良好的物业管理和一流服务。

现代住宅小区是一个国家的综合国力和科技水平的具体体现之一，目前世界各国都在加大力度发展现代住宅小区，中国也把现代住宅小区的建设纳入了重要的议程。

有关权威专家认为，随着网络技术、视频技术、通信技术等新技术的发展，使未来现代住宅小区正朝着集约化、系统化、标准化的方向发展，绿色、环保、节能是现代住宅小区发展的主流方向，另外，在现代住宅小区的建设中，应避免重技术、轻管理，重硬轻软的情况，才能创造出以人为中心的数字化的高效家居及办公环境。

基于现场总线Lonworks技术的智能节点的开发与设计

中图分类号：２３ＴＰ７
文献标识码：Ａ
基于现场总线Ｌｎｏｋ技术ｏｗｒｓ的智能节点的开发与设计
孙君曼１马莉２，
（．郑州轻工学院信息与控制工程系，河南郑州１４００；５０２
２．郑州轻工学院计算机科学与工程系，河南郑州
ａｌｚｄ．Ｔｈｒｎａｙｅｅｈａｄｗａｅｃｒｕｔｓｒｔｅｏｆｔｅｓａｔｎｄｅｉｉｃｓｄｅｐｈｉａｌｒｉｃｉｔｕｃｒｈｍｒｏｓｄｓｕｓｅｍａｔｃｌｙ．Ｔｈｅｓａｔｎｄｅｉｅｅｏｄａｓｇｎｄ，ｍｒｏｓｄｖｌｐｅｎｄｄｅｉｅ
采集监控报警等功能的智能节点模块。
关键词：现场总线；Ｌｎｏｋ；智能节点；据采集ｏｗｒｓ数
ＤｅｅｏｖｌｐｍｅｔａｓｇｎｎｄＤｅｉｎｏｆＳｍａｔＮｏｅｒｄＢａｅｎＦｉｌｓＬｏｓｄｏｅｄＢｕｎｗｏｋｓＴｅｈｎｌｇｒｃｏｏｙ
２Ｄｐ．ｏｍｐｔｒＳｉｎｅａｄＥｇｎｅｉｇＺｈｎｚｏｎｔｏｉｇｔＩｄｓｒ，Ｚｈｎｚｏ４００，Ｃｈｎ；．ｅｔｆＣｏｕｅｃｅｃｎｎｉｅｒ，ｎｅｇｈｕＩｓ．ｆＬｎｈｎｕｔｙｅｇｈｕ５０２ｉａ）
ｈｖｎｈｕｃｉｎｆｄｔｌｃｉｎｔｎｉｄｏａｂｎｍｏｏｉｅｍｏｉｒｎｎｌｒｎａｉｇｔｅｆｎｔｓｏａａｃｌｔｏａｎｏｒｃｒｏｎｘｄ，ｏｏｅｏｎｔｉｇａｄａａｍｉｇｏＫｅｒｓｆｌｕ；Ｌｎｒｓｓｒｎｄ；ｄｔｏｌｃｉｎｙｗｏｄ：ｉｄｂｓｅｏｗｏｋ；ｍａｔｏｅａａｃｌｔｅｏ

智能家居系统(lon)指导书

第一章．系统概述 (1)第二章．技术参数 (1)第三章．实训内容 (2)第四章．实训操作 (2)实训一.LONWORKS总线技术的认识与应用 (2)1.1 神经元芯片(NeuronChip) (2)1.2 LonTalk协议 (2)实训二．LONMAKER 3.1软件的安装和使用 (3)第一步BA调试中的常用软硬件、常用工具准备 (3)第二步LON网络的软硬件安装 (3)第三步Lon网卡的属性配置、通讯测试 (27)第四步导入资源文件 (30)第五步拷贝节点程序注册插件程序 (37)第六步LONMAKERS 3.1的应用 (42)实训三.DDC直接数字控制器认识和应用 (55)3.1 模块特点 (55)3.2 功能特性 (56)3.3 结构特征和工作原理 (56)3.4 模块的安装和接线 (57)第五章．注意事项 (66)第六章．故障排除 (66)智能家居系统（lon总线）实训指导书第一章．系统概述智能家居，或称智能住宅，是以住宅为平台，兼备建筑设备、网络通信、信息家电和设备自动化，集系统、结构。

服务、管理为一体的高效、舒适、安全、便利、还报道居住环境。

智能家居也可以定义为一个过程或者一个系统，即利用先进的计算机技术、网络通信技术和综合布线技术，将与家居生活有关的各个子系统有机的结合在一起，通过统筹管理，让家居生活更加舒适、安全、有效。

与普通家居相比，智能家居不仅具有传统的居住功能，提供舒适、安全、高平位且宜人的家庭生活空间，而且还由原来被动静止结构转变为具有能动智慧的工具，提供全方位的信息交换功能，帮助家庭与外部保持信息交换畅通，优化人们的生活方式，帮助人们有效的安排时间，增强家居的安全性，甚至为各种资源费用节省资金。

智能家居是楼宇自动化必不可少的配套设施，也是智能楼宇管理自动化的设施。

“YL－708－J－C型智能家居系统”是根据目前智能楼宇自动化的内容精心设计的综合实训系统，结合当前智能家居的技术要点和LONWORKS总线技术，控制系统采用ＤＤＣ直接控制器为控制主机，根据实训内容的灵活配置，实现了多种模块关系，系统稳定可靠。

基于LonWorks技术的智能节点设计

ｔｎｐｏｅｓｒＡｎｈｉｒｃｓｏ．ｄｔｅＴＭＳ２Ｆ４，ｉｈｅｈｎｅｒａｌｈｏｔｏｎａａｐｏｅｓｃｐｂｌｙｏｅＬｏＷｏｋｏ３０２０ｗｈｃｎａｃｓｇｅｔｙｔｅｃｎｒｌａｄｄｔｒｃｓａａｉｉｆｔｎｔｈｒｓ
ＴｈｔｌｅｔｄａｅｎＬｎｏｋｅＩｅｎｌｎｉｇＮｏｅＢｓｄｏｏＷｒｓ
ＹＥｅｇＬｕ・ｏＬＵＪｎｈａＦｎ，ＩＣｈｎｍａ，Ｉｕ－ｕ
（ｏｔｗｅｔｉｏｏｇＵｎｖｒｉ，ｅｇｕ６０３ｈｎＳｕｈｓＪａｔｎｉｅｓｔＣｈｎｄ０Ｃｉａ）ｙ１１
重要的组成部分，它包括一个神经元芯片、ＬｎｌｏＴａｋ收
发器、存储器、电源和外围电路。Ｌｎｏｋ节点具有ｏＷｒｓ两种类型：基于芯片（ｈｐ～Ｂｓｄ的节点和基于主机Ｃｉａｅ）（ｓＨｏｔ— Ｂｓｄ的节点。一个神经元芯片加上一个收ａｅ）发器构成一个典型的基于芯片的节点，负责现场设备它
业过程控制、交通运输等等很多方面。它采用了ＩＯ／ＳＯＳＩ模型的全部７层通信协议，ＬｎＴａｋ来实现。用Ｏｌ
仅作为通信处理器，微处理器完成复杂的数据处理及用
控制功能。
智能节点的总体设计
Ｌｎｒｓ能节点是ＬｎｒｓｏＷｏｋ智ｏＷｏｋ现场总线中一个非常

基于LonWorks总线的某高校节能监管平台设计

干环网与ｎＷｏｒｋｓ分布式实时控制网络的无缝连接
式监控与集中管理。关键词：ＬｏｎＷｏｒｋｓ；现场总线；校园；节能；监管；平台设计；Ｃ／Ｓ架构；Ｂ／Ｓ架构
中图分类号：ＴＵ２０１．５文献标识码：Ａ
构建现代化校园节能监管平台。系统由监管中心、主
干通信网络、现场监控网络、各种智能计量装置、智
能网关等组成。整体系统结构如图１所示。节能监管平台由重点建筑能耗监测、供水管网监
ＤｅｓｉｇｎｏｆＥｎｅｒｇｙＣｏｎｓｅｒｖａｔｉｏｎａｎｄＳｕｐｅｒｖｉｓｉｏｎＰｌａｔｆｏｒｍｆｏｒａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙＢａｓｅｄｏｎＬｏｎＷｏｒｋｓＢｕｓ
校节能监管平台，在确保校园正常教学与科研能源需求的前提下，实现有效节能、可靠控制、掌握校园建
筑能耗的实时数据。以对校园各种能源系统进行分布
预留。本系统的整体方案设计是充分利用校园已有光纤资源．采用分布式控制网络系统技术。通过光纤主
ｔｈｅｃａｍｐｕｓｂｕｉｌｄｉｎｇｓａｒｅｒｅａｌｉｚｅｄ，ＳＯａｓｔｏｐｅｒｆｏｍｒｄｉｓｒｉｔｂｕｔｅｄｓｕｐｅｖｉｒｓｉｏｎａｎｄｃｅｎｒａｔｌｉｚｅｄｍａｎａｇｅｍｅｎｔｏｎ

Lon总线多点I-O智能节点的开发

Lon总线多点I/O智能节点的开发Lon总线多点I/O智能节点的开发摘要：介绍了智能节点在现场总线控制系统中的重要性，给出了扩展智能节点的I/O点数的方法和电路原理图以及采用该智能节点组建的基于Lonworks技术的现场总线控制设备的应用实例。

关键词：Lonworks智能节点I/O扩展Lonworks现场总线由美国Echelon公司于1993年推出，由于其开放的网络操作系统、标准的网络通信协议、丰富的介质接口模板、支持多种介质之间相互通信等特点，在工业控制领域得到了广泛响应。

目前已有多种支持Lonworks技术的芯片，Echelon公司的神经元芯片NeuronC31是一种集3个8位CPU及网络通信协议（LonTalk协议）为一体的芯片。

采用该芯片构成的智能节点在Lonworks 现场总线控制网络中起着举足轻重的作用，它能使现场设备之间相互通信，快速地交换信息，以满足系统实时监控的要求。

但由于3150神经元芯片只提供11个通用I/O口，不能满足采集量和控制量要求较多的现场设备的要求，因此研究和开发基于神经元芯片的多点I/O的智能节点，是一项有意义的工作。

1NeuronC3150神经元芯片的特点 NeuronC芯片既是Lonworks技术的核心也是智能节点的核心，目前由Toshiba和Motorola两家公司生产，主要包括NeuronC3150和NeuronC3120两种系列。

3150芯片中包括E2PROM和RAM存储器，同3120芯片区别在于它无内部ROM，但具有访问外部存储器的接口，寻址空间可达64Kbyte。

从这一点来说，3150比3120在节点开发上具有更好的灵活性。

3150芯片内部带有3个8位微处理器：一个用于链路层的控制，另一个用于网络层的控制，第三个用于执行用户的应用程序。

该芯片还包含11个I/O口和完整的LonTalk通信协议，它同时具有通信和控制功能。

2基于神经元芯片智能节点的开发方法基于神经元芯片开发的智能节点具有结构简单、成本低等优势，其开发方法可分为两种：（1）基于控制模块的硬件设计方法。

基于LonWorks技术的校园电力能耗监控系统的研究与实现

基于LonWorks技术的校园电力能耗监控系统的研究与实现刘莉莉;段中兴【摘要】To effectively manage and save electrical energy on campus, a college power consumption monitoring and control system based on LonWorks technology I. Lon Smart Server 2. 0 is designed according to the construction of "saving electricity consumption monitoring and control system on campus". The monitoring system includes system network structure, key technologies and final implementation. The test verifies that the system can achieve power saving, monitoring and management.%为了有效地管理与节约校园电能耗,以“节约型校园电力能耗监控系统”的建设为背景,设计了基于LonWorks技术i.Lon Smart Server 2.0某高校的电力能耗监控系统,包括系统网络结构、使用的关键技术、系统最终实现.通过对系统进行测试验证,结果表明系统能够实现电力节能和监控管理功能.【期刊名称】《现代电子技术》【年(卷),期】2012(035)005【总页数】4页(P153-155,166)【关键词】LonWorks;电能耗;监控系统;节能【作者】刘莉莉;段中兴【作者单位】西安建筑科技大学信息与控制工程学院,陕西西安710055;西安建筑科技大学信息与控制工程学院,陕西西安710055【正文语种】中文【中图分类】TN711-340 引言电力能源是人们生活不可或缺的关键能源。

Lon总线多点IO智能节点的开发

Lon 总线多点 IO 智能节点的开发摘要介绍了智能节点在现场总线控制系统中的重要性，给出了扩展智能节点的点数的方法和电路原理图以及采用该智能节点组建的基于技术的现场总线控制设备的应用实例。

关键词智能节点扩展现场总线由美国公司于 1993 年推出，由于其开放的网络操作系统、标准的网络通信协议、丰富的介质接口模板、支持多种介质之间相互通信等特点，在工业控制领域得到了广泛响应。

目前已有多种支持技术的芯片，公司的神经元芯片 31 是一种集 3 个 8 位及网络通信协议协议为一体的芯片。

采用该芯片构成的智能节点在现场总线控制网络中起着举足轻重的作用，它能使现场设备之间相互通信，快速地交换信息，以满足系统实时监控的要求。

但由于 3150 神经元芯片只提供 11 个通用口，不能满足采集量和控制量要求较多的现场设备的要求，因此研究和开发基于神经元芯片的多点的智能节点，是一项有意义的工作。

13150 神经元芯片的特点芯片既是技术的核心也是智能节点的核心，目前由和两家公司生产，主要包括 3150 和 3120 两种系列。

3150 芯片中包括 2 和存储器，同 3120 芯片区别在于它无内部，但具有访问外部存储器的接口，寻址空间可达 64。

从这一点来说，3150 比 3120 在节点开发上具有更好的灵活性。

3150 芯片内部带有 3 个 8 位微处理器一个用于链路层的控制，另一个用于网络层的控制，第三个用于执行用户的应用程序。

该芯片还包含 11 个口和完整的通信协议，它同时具有通信和控制功能。

2 基于神经元芯片智能节点的开发方法基于神经元芯片开发的智能节点具有结构简单、成本低等优势，其开发方法可分为两种 1 基于控制模块的硬件设计方法。

采用这一方法的优势是可缩短产品的开发周期，因为控制模块通常都集成了神经元芯片、程序存储器、收发器以及等，用户只需设计自己的应用电路即可完成节点开发。

LonWorks总线技术中智能节点的设计

LonWorks总线技术中智能节点的设计
刘波;王睿杰
【期刊名称】《中国仪器仪表》
【年(卷),期】2002(000)006
【摘要】LonWorks是一具有强劲实力的现场总线技术,它所采用的LonTalk协议被封装在称之为Neuron的神经元芯片中得以实现,它以Neuron芯片为核心构成智能节点,为测控系统智能化设备的设计提供了很强的实现手段.本文介绍了LonWorks总线技术中智能节点的硬件和软件设计方法.
【总页数】3页(P13-15)
【作者】刘波;王睿杰
【作者单位】东北电力学院自动化系,吉林,吉林市,132012;东北电力学院自动化系,吉林,吉林市,132012
【正文语种】中文
【中图分类】TP3
【相关文献】
1.基于LonWorks现场总线技术的多功能智能节点设计 [J], 吴坚;马世娅
2.LonWorks总线智能节点的设计与实现 [J], 焦敏;王振臣;孙智涛
3.基于LonWorks现场总线技术的智能节点设计 [J], 黄玉豪
4.基于Lonworks总线的嵌入式智能节点的设计 [J], 王振臣;颜旭斌;王树贤
5.LonWorks总线技术中智能节点的设计 [J], 刘波;王睿杰
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基于 LonWorks 的高校智能节电及管理系统的设计

基于 LonWorks 的高校智能节电及管理系统的设计任静;张平;陈继斌;曹祥红【摘要】针对目前高校教室浪费电的现象，基于 LonWorks 技术，利用 DDC 控制器及组态王软件设计了高校智能节电及管理系统：该系统根据教室人数、光照度参数等情况，对照明灯具进行分布式控制与集中管理，适时地智能调控教室照明，同时实现教务管理、防盗报警等功能。

测试结果表明，该系统操作界面友好，安装方便，运行稳定，达到了预期目的。

%In view of electricity being wasted in the classrooms at university,the intelligent power saving and management system in colleges was designed based on LonWorks with the use of DDC controller and Kingview.The system could regulate and control the lighting in the classroom intelligently according to the number ofstudents,illumination parameters,etc.At the same time,it realized the function of educational administration,anti-theft alarm,etc.The test results showed that the system was good in operation,easy to set up and ran stably,and achieved the purpose of saving electricity.【期刊名称】《郑州轻工业学院学报（自然科学版）》【年(卷),期】2015(000)003【总页数】5页(P133-137)【关键词】LonWorks;DDC;智能节电;组态王;LNS DDE Server【作者】任静;张平;陈继斌;曹祥红【作者单位】郑州轻工业学院建筑环境工程学院，河南郑州 450002;郑州轻工业学院电气信息工程学院，河南郑州 450002;郑州轻工业学院建筑环境工程学院，河南郑州 450002;郑州轻工业学院建筑环境工程学院，河南郑州 450002【正文语种】中文【中图分类】TU852近年来，我国社会用电量极速增长，但在电力供应紧张的同时又存在着大量浪费现象[1].在各种节电渠道与方法中，照明节电具有良好的经济效益.高校是人群高度集中、照明用电量较大的场所，根据不完全统计，教室中人走灯不关、白天亮灯，以及人少时教室灯全部开启等浪费电的现象相当严重.目前，针对高校智能节电所研发的系统主要分为两种类型，一种以单片机作为智能控制的核心，将智能节电器安装在各个教室，可以根据教室人数、光照度及时间参数分时分量地控制照明灯具，但各个教室分散控制，管理人员无法掌握教学楼中所有教室灯具的开启情况，也无法远程控制灯具，适时性和自动化程度较低[2]；另一种设计是基于各种现场总线的，这种系统多采用CAN，LonWorks现场总线，通过上位机监控系统实现对整栋教学楼的集中控制，但系统在控制灯具时所考虑的因素不够全面，比如系统是“灯随人开”，当教室人数较少，或者学生坐位比较分散时，灯具开启数量较多，没有将电量节省做到最大化.针对上述情况，本文拟基于LonWorks设计高校智能节电及管理系统，该系统采用“以人找灯”的设计原则，通过检测教室内人数及光照度参数，对照明灯具进行分布式控制与集中管理，以实现对现场照明的智能调控.同时，管理员可以通过上位机软件远程监控教室照明情况,并对教室灯具进行人工控制.LonWorks总线是美国Echelon公司在1990年代推出的一种综合测控网络，采用面向对象的开放式通信协议，支持多种传输介质及所有的网络拓扑结构.智能节点之间通过网络变量和显式报文进行通信，互操作性强，节点之间能够实现快速通信.神经元芯片是LonWorks技术的核心，每个神经元芯片都有3个8 b的CPU处理器，这3个处理器实现了ISO/OSI七层协议的1—6层.因此，用户在使用时，无需关心底层协议是如何实现的，只要对最上面的应用层进行编程配置，即可实现相应的功能，从而降低开发难度,缩短开发时间.神经元芯片通过11个I/O引脚与外部硬件连接，用户可以根据实际应用将这些引脚组成34种不同的I/O对象，以满足设计需求.通过多种介质的收发器，神经元芯片可实现与外部的通信，并可通过网络设备接口连接至LonWorks网络[3].在当前各种现场总线技术中，LonWorks是兼容性最强、支持几乎所有的网络拓扑结构及传输介质的现场总线，所以其应用领域也是最广泛的.从图1所示系统结构图中可以看出，系统的硬件部分主要由多个集成了DDC控制模块、数据采集单元及执行单元的智能节点组成.其中数据采集单元包括人数检测与防盗模块、红外控制模块、照度检测模块,执行单元包括灯具驱动模块、强制控制模块、广播模块.硬件设计流程如图2所示.软件部分主要包括下位机底层控制网络的设计、上位机监控及管理软件的设计，以及LNS DDE Server连接.3.1 DDC控制模块HW-BA5201 DDC控制模块采用LonWorks现场总线技术与外界进行通信，具有11路通用输入端口，可采集多种类型的模拟量信号与不同电平的开关量信号，并对其进行不同方式的处理；同时还具有4路开关量输出端口，通过插针跳线和软件配置，可将各通道配置成直接输出、延时输出、脉冲输出等多种形式的开关量控制信号[4].通过对DDC控制模块主机底板上的跳线进行设置，可修改其输入输出信号的属性.3.2 人数检测与防盗模块人数检测与防盗模块主要负责教室人数检测，根据教室人数计算需要开启的灯具数目，并将信号传送至DDC控制模块输出端口；晚上教学楼停止使用后，利用该模块的人体检测功能，还可以检测是否有人进入教室，从而实现防盗功能.人数检测与防盗功能通过两对红外对射器实现，其工作原理如图3所示.两对红外对射器发射方向相反的两条平行红外线，一条作为“进”的信号标志，一条作为“出”的信号标志.若无人通过时，红外对射发射器与接收器之间的红外线没有遮挡，接收器的输出信号为常闭；若有人通过时，红外对射发射器与接收器之间的红外线被遮挡，接收器接收不到红外线信号，输出信号为常开[5].当对射1的a射线先被遮挡、对射2的b射线后被遮挡时，判断为“进入”；当对射2的b射线先被遮挡、对射1的a射线后被遮挡时，判断为“离开”.通过计数软件对两个信号进行累加计数，得到教室内进出人数数据.通过长期调研得出，学生上自习时出于独立性的要求，座位分布较上课时分散，且教室内人数不超过满负荷人数的70%，因此设定每8人开启一盏灯具.3.3 红外探测模块红外探测模块利用被动红外微波双鉴探测器检测照明区域是否有人存在.若无人,则自动关闭照明灯具;若有人，则根据所在区域的优先级及教室人数开启灯具.被动红外微波双鉴探测器工作原理如图4所示，探测器防拆开关压下时亮灯，表示正常状态；弹起时灭灯，表示被拆状态.正常状态和通电状态下的被动红外微波双鉴探测器C-NC为常闭状态，触发状态或断电状态或被拆状态都将使C-NC断开，进入报警状态.3.4 照度检测模块照度检测模块利用光照度传感器完成现场照度值的检测.按照《建筑照明设计标准》规定，当教室中的光照度值低于300 lx时，应开启灯具.光照度传感器采集到照度数据，经内部放大电路后输入DDC控制模块进行处理.光照度传感器除了需要DC24 V电源外，其接线原理与被动红外微波双鉴探测器基本一致.3.5 灯具驱动模块由于照明场所不同区域的照度值不同，为了最大限度地利用自然光源,对灯具进行智能控制时需要对灯具设定开启优先级.本设计将教室分为三个区域,靠近窗户一侧的区域优先级最高，远离窗户一侧的区域优先级最低.根据红外探测器值、光照度值及教室人数，首先驱动高优先级的灯具开关，保持某一区域照度值恒定不变.由于输出控制信号的电压不能直接控制灯具，因此系统需通过继电器控制灯具.当DDC模块输出控制信号时，将开关量信号加在继电器线圈两端，继电器线圈通电，常开/常闭触点动作，灯具做出相应动作.3.6 强制控制模块强制控制模块采用红外遥控的方式向DDC模块输入强制控制信号，在有特殊情况时，管理人员可使用遥控器向DDC主机发出控制信号，强制控制灯具的亮或灭. 3.7 广播模块广播模块的功能是系统自动通过广播通知将分散在各教室内的学生集中在优先级高的区域学习，最大限度地利用光源，进一步提高节能效果.4.1 底层LonWorks控制网络设计系统采用Echelon公司的LonMaker for Windows集成工具来进行底层控制网络的设计开发，采用LonWorks现场总线通过网卡连接并控制DDC模块中的3150神经元芯片，为系统中5个输入模块及 5个输出模块选择端口并进行参数设置，使DDC模块可实现对开关量信号和模拟量信号的采集，并且对各种模拟量以及开关量设备进行控制.底层控制网络设计图如图5所示.图中对应的I/O端口信息如表1所示.4.2 上位机监控及管理软件的设计系统利用组态王软件进行上位机监控及管理软件的设计.4.2.1 定义硬件设备LNS DDE Server用于在LonWorks网络与Windows应用之间交换网络变量或显式消息.在客户应用程序中通过向LNS DDE服务器发送报文或轮询等方式，来获得网络变量的更新值，实现LonWorks网络与客户应用程序之间的数据通信[6].当启动DDE服务器后，可以看到已经成功组网的所有LonWorks应用，选择所需要的应用程序名，即可自动启动其对应的LNS DDE服务器.而DDE Server与组态王的连接需要在组态王中新建一个以DDE为服务器的DDE设备，从LNS DDE服务器复制一个网络变量，加上NV，作为新建设备的话题名进行标准交换，当新建设备的所有参数设置完成后，即可实现组态王与DDC设备的数据通信.4.2.2 添加工程变量组态王中的工程变量分为两种类型,即I/O变量和内存变量.I/O变量是指可与外部数据采集程序直接进行数据交换的变量，可以实时更新;内存变量是指不需要与其他应用程序交换数据，也不需要从下位机得到数据，只在组态王内需要的变量.该系统主要工程变量如表2所示.除此之外，通过监控及管理软件，管理员可以随时将相关数据生成报表并保存至数据库，以供日后查询.4.2.4 编写命令语言通过组态王软件编写命令语言可以定义每个对象的执行条件、动作等属性，完整实现对象的相应功能.灯具智能控制的命令语言如下所示：“事件描述”\\本站点\教室101人数>=1&&\\本站点\教室101被动红外==1&&\\本站点\教室101照度值<=300“存在时”\\本站点\教室101灯具1=1;if(\\本站点\教室101人数<=5){\\本站点\教室101灯具2=0;\\本站点\教室101灯具3=0;\\本站点\教室101灯具4=0;}系统开发完毕后，将DDC控制模块、人数与防盗检测模块、红外探测模块、照度检测模块、灯具驱动模块等外围电路安装在一个模拟的教室环境中.启动上位机监控软件，通过LNS DDE Server服务器建立连接，对系统功能进行测试.经测试，在I/O设备设置合理、参数配置正确的情况下，布置在现场的智能照明节点能够采集到现场照度值，并由LonWorks网络传输至监控上位机，通过在组态王中对每个数据建立数据库变量，软件系统可以显示并监控下位机传感器采集到的数据.将采集到的数据与所设置的参数进行比较，可以判断灯具是否需要开启，并能直观地显示教室灯具的开启情况，供管理人员及时了解每个教室内人数情况和系统中所有照明回路的工作状态.同时，用户可将当前数据保存至数据库中，通过查看监控界面的“历史查询”界面，了解不同时刻智能照明系统的工作状况.在上位机监控界面中，也可通过切换手动、自动控制按钮，实现不同的控制方式.在手动控制模式下，用户可通过监控软件远程开启或关闭照明灯具；在自动控制模式下，系统会根据传感器采集到的数据，参照用户设置的相关参数，自动开启或关闭灯具，并启动广播系统.测试结果表明，该智能节电及管理系统能够正确地采集环境数据、控制灯具,系统性能可靠、运行稳定，达到了预期设计的要求.针对目前高校教室浪费电的现象，基于LonWorks技术，利用DDC控制器及组态王软件完成了高校智能节电及管理系统的设计.该系统依据教室内学生人数、光强等参数自动控制相应数量的照明灯具，灯具开启按照最优化照度分配，利用语音调度，使教室内较少的人数合理集中到优先级高的区域，优化配置，实现“以人找灯”就坐的方式.管理员通过管理主机可以监视灯具的开闭状况,远程控制各教室灯具的功能，此外，系统还具有无线遥控强制控制照明灯具的功能.在管理方面,系统可以根据计数器测得的教室人数的多少生成报表，并将数据上传至管理中心，更加方便教务管理和考勤；系统还具有防盗功能.测试表明，该系统操作界面友好，安装方便，运行稳定,达到了预期目的.【相关文献】[1] Zografakis N,Karyotakis K,Tsagarakis K P.Implementation conditions for energy saving technologies and practices in office buildings(Part 1):Lighting[J].Renewable and Sustainable Energy Reviews,2012,12(6):4165.[2] 胡兴军.发展中的智能照明系统[J].光源与照明,2004(3):44.[3] 刘艳.基于LonWorks的智能照明系统设计[D].南京:南京理工大学,2009.[4] 张扬吉,赵智聪.直接数字控制器在楼宇自控系统教学实验中的应用[J].中国电力教育,2012(32):90.[5] 涂平平.红外APC乘客计数精度改进及公交客运量预测模型研究[D].重庆:重庆大学,2008.[6] 王忠民,蒋平.基于LNS的LonWorks组网与监控软件开发[J].测控技术,2002,21(1):37.。