现场总线技术在楼宇自动化温度测控系统中的应用

位ISA总线LonWorks接口卡，系统中通信介质为双绞线。网络采用基于LonWorks总线的网络模型，节点数量可根据监控的需要进行开放增减。网络拓扑结构采用总线方式，通信位率设为78.125kbps时，LonWorks总线任意两节点之间的通信距离可以达到2700m，完全可以满足楼宇自动化系统的通信要求。上位机通过LonTalk适配器与LonWorks总线相连，用于整个系统的集中监控、管理、分析及网络通信检测等。

图2网络结构图

3.2智能温度节点设计

系统采用基于主机的LonWorks智能节点，如图3所示。选用ATMEL增强型Flash单片机AT89S52作为主处理器以完成主要的测控任务，其内嵌8kFlashROM，软硬件上兼容AT89C52，但其最大的特点是集成了ISP接口，可直接在目标板上进行在系统编程，为用户带来了极大的方便；单总线上挂接的DS18B20采用外接VCC方式而未用寄生供电，以便除了正常测量各点室温外，还可在火灾初期等异常情况下能准确工作；利用8155扩展I/O，以对显示、键盘、超温报警等电路进行接口，此外还通过温控输出单元对空调机组进行新回风、送排风、喷淋管等阀门进行控制，达到控温的目的；Neuron芯片采用CYPRESS的CY53120，以其为核心再通过收发器FFT-10A完成LonTalk协议的数据传输，并通过事件调度完成用户定义的各种计算、I/O事件处理及网络报文处理等功能；收发器通过与Lon网接口负责将节点连入网络。

图3智能温度节点原理框图

单片机AT89S52与Neuron芯片CY53120采用并行通信。8051的P1口与3120的IO0~IO7相连为8位的数据总线；P3.2与3120的IO8相连为单片机请求发送数据的信号线和接收3120温度转换命令的应答线；P3.3与IO9相连为3120接收数据的应答信号线；P3.4与IO10相连为3120发送温度转换命令的信号线，保证了8051与3120通信的严格同步。

4系统软件设计
4.1软件结构设计

本系统软件包括3个部分。第1部分是以PC机节点为管理中心的上位机的软件设计，采用VB6.0开发，既可使系统与LAN进行链接，又实现了友好的人机操作界面，用户可以在主控室内设置大楼内各房间的运行参数，查询各房间的温度及控制设备的运行情况，查看历史运行纪录和实时运行费用等。第2部分是以AT89S52为控制核心的下位机的软件设计，采用汇编语言开发，主要完成键盘扫描与输出显示，现场温度数据的采集，超限声光报警，配置3120的工作模式，AT89S52与3120进行通信，温度控制算法及对调温设备的控制等。第3部分是以CY53120为核心的通信程序设计，采用NeuronC开发，完成节点外与网络其它节点及上位机进行信息交互，内与AT89S52进行通信。

4.2程序流程图及源程序

图4给出了温度测控软件的流程图。需要说明的是温控子系统是现代建筑的耗能大户，为了节能而在温度控制算法模块中采用了增量型PID控制算法与模糊控制算法相结合，当偏差较大时执行前一算法，使温度快速回到设定值附近，而当偏差较小时执行后一算法，以避免控制装置对被控温度过于敏感而频繁动作或振荡，此外还采取了变新/回风比例自动控制、变频调速进行变风量空调控制、舒适性空调温度上限设定值提高等节能措施，达到节能目的。



图4 AT89S52温度测控程序流程图

5结束语

本系统采用LonWorks现场总线技术，使楼宇自动化系统中通信可靠、便捷；采用基于单总线数字温度传感器DS18B20，使系统简单、灵活、方便，在常温测量中有较大优势；实际应用在DS18B20采用9位数字量转换时分辨能力达到±0.5℃,采用数字处理更可达到±0.0625℃，满足智能建筑不同程度的控制要求。该系统在常温测控应用中具有明显的优势。