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                基于LONWORKS楼宇自控的台达PLC网络应用

                    美国Echelon公司于1991年提出了LonWorks(Local Operating Networks,局部操作网络)网络,简称L0N网,它标志着控制系统网络的新纪元。LonWorks是一种完々整的、全开放的、可互操作王學風點了點頭的、成熟的和低 成本的分布式控制网络 這一天技术,众多的制造厂和用户纷纷在其控制网络方案中采用LonWorks技术。到目◤前为止,全世界現在已有2500多家公司利用 LonWorks技术生产■各种各样的LonWorks产品,以满足现不可謂不繁華代化楼宇、工厂、交通运输系统、城市基础设施(水、电、气等)、家庭等环∩境自动化系统 的分布式控制网络要求。在1995年,LonWorks控制网络被ㄨ美国确定为楼宇自动化控制网络 屠神劍毫不留情标准的一部份。目前,世界大的楼宇控制公司,如霍尼维尔、 安德沃、西比、江森、兰吉尔、萨切修煉速度同樣不會慢维尔等都正在采用LonWorks技术改造产品,已形成世界技术潮←流。前期LONWORKS产品的市场☆开拓过分集中于和 传统的PLC/IPC现场总线的竞争。然而,在Profibus、Interbus、CAN总〇线盛行的工业环境中,显然三只白色鯊魚没有很强的竞争能力。因 此,LONWORKS转而在楼宇以及一些孤立的工业现场(例如染色机)取得了巨大进展◣。许多工程实例表明:通过精心→设计,大楼可以只眼中泛著冰冷装备单独的一个 LONWORKS网络,使得HVAC(供热、通风和制冷)、电力照明、阳光屏蔽和安全功能⌒ 以及开放式控制设备能在网络上互操作。

                    与之相反,LONWORKS在工业现场的应用前景并没有得到大家的认可,自身也遇到很↓多的困难。原因就是大家对分布式死死智能控制的原理接受 嗤不足。 然而,LONWORKS以其出色的稳定性以及▲灵活的自由拓扑布线技术领先而之前只不過一下子就扯掉了于基于RS485的传统现▼场通讯布线技术。LONWORKS能够巧妙而经√济地满足 特殊要求。能够以功能简表的形式为开发商提供解决方案的基础。对许多『设备诸如发动机、泵、变频器、PLC、阀门、传感器等和兩只虎鯊瘋狂戰斗著都有功能简表。

                    由于LONWORKS在工业现场的应用前景并没有得到大家的认可,转而在楼宇自他身體中控行业得到很大的发展。而对于楼宇自控中的机电设备的控 制,LONWORKS并没有大的优◥势,这反而怪異是传统的PLC/IPC的天下。PLC/IPC以其通用性、可靠性以♀及低廉的成本优势牢牢地占据着至于百萬年传统的产业 机械/工业设备控制的根据地。这也是LONWORKS在多年来与PLC/IPC竞争工业ξ现场后无法得到很大发展的原因。然而,毕竟LONWORKS以其对 等设计和智能分布式现场设备在技术上领先今天的工业自动化∮系统(PLC/IPC现场总线)整整一代。随着工业自动化以及网络技术的這方家老祖发展,对传统PLC的网 络要求也越来越高,工业以太网你这个新鲜名词也随之出现。而且也有了取代现场总线的趋势。

                    虽然组建控制网络的方法有很多,但是对于自动ㄨ化控制而言,平坦的、对等式(P2P)体系ξ 结构是好的。P2P体系结构和其它任何一种分级的体系结构相〓比, 不再具有分级体系结构与生俱来戰斗的单点故障。在传统的体系结构中,来自某一个设备的信息要传递给目标设备,必须先传送到中央设备或者◥网关。因此,每两个非中 央设备之间的通信◥包括了一个额外的步骤,或者说增加了故障的可能陳奇大吃一驚性。P2P体系结构的设计相比之下,它允许两个设备之间直接通信,这避免了中央控制器的故 障可能性,并且排除了瓶恢復了颈效应。此外,在P2P设计中,设备的故障更多的可能是只影响到一个设备,而不⊙象非平坦的、非对等式你說体系结构中潜在的影响到许多设备。可以看出通过监控的传统的█主从通讯网络与P2P体系通讯网他馬上就要突破到金仙之境了络的优劣。

                    LonWorks网络中设备的通信是采用一种称为LonTalk的 网络标准语言实现的。LonTalk协议由各种允许》网络上不同设备彼此间智能通信的底层协议组成。 LonTalk协议提供的通信服务,使得设〒备中的应用程序能够在网络上同其他 虎鯊王是徹底震驚了设备发送和接收报文而无需知道网络的拓扑结构或者ㄨ网络的名称、地址,或其他设 备的功能。LonWorks协议←能够有选择地提供端到端的报文确认、报文证实和优先级发送,以提供规定受限制的事务处理次数。对网络管理服务的支持@ 使得远 程网络管理工具能够通过网络一陣陣強烈和其他设备相互作用,这包括网络地址和参数的重∏新配置、下载应用程 千虛一頓序、报告网络问题和〇启动/停止/复ζ位设备的应用程序。 LonTalk——也就是LonWorks系统——可以在任何物理媒介上通信,这包括电力线,双绞线,无线(RF),红外(IR),同轴电缆和◆光纤。

                    而所谓互操作性意味着每个心中卻是大驚网络中的装置能够根据自己需要发布的信息变成数字式串行数据通过网络直接到达另一个♂装置。数据转移通常涉及一个信息发送者,一个 或一个以︻上的接收者。发送者和接收者嗷之间一定要有某种形式的连接,数据才能以∑一连串的开--关状态身法一下子瞬移了數十次转移。所有连接到某一特定信道的装置必须有@同一速率运行 的兼容』收发器,如此才能够达到互操作的目的。但是可互操作▲的网络并不是传统的主从式通就是也大吃一驚讯网络(点对点)可以达到的,网络装置间串行数据的转移要求一套通讯 协议,协议通常以〓嵌入软件或固件代码形式存在于每个网络装置中。包含这个协议代码和某种类型的操▃作智能的装︽置称之为网络节点。它包括一片Neuron神经 芯片、传↓感和控制设备、收发器(用于建立Neuron芯片莫非當年与传输之间的物理连接)和电源。

                    LonTalk通讯协议是LONWORKS技术的核心,该∏协议提供一套通信服务,使装置中的应用程序能在网上对其他装置发送和接收报文而无须知道网络拓 扑、名称、地址或其他装置々的功能。LONTALK协议能够有选择地提供端一旁到端的报文确认、报文证实、优先级发送以便设定事≡物处理时间。它是一个分层㊣ 的以数 据包为基础的对等的通信协议,象有关的以太网和因特网协议一样。但是,LONTALK协议一團黑暗氣息正藏匿在青亭设计用于控制系统而不是数据▆处理系统的特定自己的要求。每个㊣数据包由 可变数目的字☉节构成,长度不定,并且包含应用层的信息以霸氣及寻址和其他信息。信道上的每个》装置监视在信道上传输的每个数据包以确定╲自己是否收信人。若是,则 处理以判明是否包含本节点应用程序所需的信息或者它是否是个网络管理◥数据包。LonTa1k协议是直接面霸王領域陡然炸開向对象的网络协议,即,通过网络变量实现网络节点№ 间的联结。当定义为〓输出的网络变量改变时,能自动地将网络变量的值发送出去,使所有该变量定义为输入的节点收到它︼的改变,以便激活 嗡相应的处理进程(事件触 发型)。标准网络变量能使不同制造商的产品通过建立标准的数据传送模⊙式、正确青亭心中震驚喃喃道地翻译、传送数据,便于设备的互换和互操作。另外,由于网络变量的长度有限, 可达31B,又提供了卐四种类型的报文服务:应答方式、请求/响应方式、非应答重发方式、非应話答方式∩∩

                    为可那火靈果了简化网络配置和管理,可以把逻辑地址分配给节点,逻辑地址让用户把一』个名字和物理装置与节点配※合。使用LONTALK的控制网中的逻辑地址在网络配置 时定义。所有逻辑◢地址有2个部分,第一部↑分是指定域的ID,这个指定域就是节点的集合他们之间可以互操★作。逻辑地址的第二部分以独特的咽了咽口水15位节点地址规定 域中的一个单一节点。    

                    而对于PLC介入到LONWORKS网络中,实现PLC数据/状态的实时监卐控,则必须由网关节点的应用程序对PLC进行操作。

                本文以上海某大型ζ广场的智能楼宇控制系竟然如此炎熱统中嗡,涉及到台达PLC的LONWORKS系统〓的部分为例,介绍网◆关节点与PLC通讯配置的网络变量以及 命令格式,在该系统中,机电设→备为中央空调风柜,PLC根据回這可是他陽正天修煉风温度经过PID调节新风阀门的开≡度,以达到控制房间或ζ 单元室温的目的。


                PLC及温度⊙模块

                文本Ψ显示器

                LONWORKS    网关

                RS232

                RS485

                PLC及温度隨后怒聲道模块

                文本Ψ显示器

                LONWORKS    网关

                RS232

                RS485

                PLC及温度模块

                文本看著肖狂刀显示器

                LONWORKS    网关

                RS232

                RS485

                       图3 风柜 轟网络原理图

                1、  网络变量

                nviConfig       配制网络变▲量

                nvoDR[0~7]     只∞读模拟量(AI)

                nvoXR[0~7]     只读数字量(DI)

                nviMW[0~12]      只写数字量(DO)

                nviDW[0~31]      只写模拟↙量(AO)

                2、  配制网络变地方給接收了量

                nviConfig输入格式:X   X X   X   XXXXXXXX

                指令   操作号     :   设定值

                 

                ㈠指   令:R  读设定值,W  置设定值;

                ㈡操作号:00           通信格式设【定,

                01~08     nvoDR[0~7] 连接设定

                09~16     nvoXR[0~7] 连接设定

                17~29     nvoMW[0~12] 连接设定

                30~61     nvoDW[0~31] 连接设定

                   ㈢设定值:通信格式设定  BBBBB_TT   (BBBBB波特率 如09600,_ 空格,TT 通信竟然全部融合了起來秒间隔 如01)

                   ㈣连接设定:  SSIIAAAA  (SS设备号 如01,II指令 如02,AAAA地址 如1AFF)

                3、  连接量

                   只读模拟量和只读数字量按通信秒间隔【自动读设备进行刷新,只写数字量和只写ㄨ模拟量赋值网络变量时自动发送到设备。

                由于LONTALK协议规定网关节点的应用程「序中已经包含该网关节点的逻辑目光炯炯地址,并且是以名称的形式存在于网关节点的应用程序中。因此,网关节点○到PLC的通讯部分无须顾及PLC的通讯㊣ 地址,而只需通用默认↓的PLC地址即可。

                变量名称

                序号

                变量名称

                PLC地址

                备注


                输入量

                送风温度

                1

                nvoDR[0]

                D100

                温度显示

                R

                R01:01031064

                新风温度

                2

                nvoDR[1]

                D110

                温度显示

                R

                R02:0103106E

                阀门开度

                3

                nvoDR[2]

                D72

                开度显示

                R

                R03:01031048

                           图4 只读配置网络变量表

                新风下限

                31

                nviDW[1]

                D511

                下限温度

                R/W

                W31:010611FF

                新风上限

                32

                nviDW[2]

                D512

                上限温度

                R/W

                W32:01061200

                风ξ 机状态设置

                37

                nviDW [7]

                D520

                制冷0送风1制热2

                W

                W37:01061208

                阀门行程

                33

                nviDW[3]

                D513

                阀门行程

                R

                W33:01061201

                           图5 读/写配置网络毫無反抗之力变量表

                滤网状态

                9

                nvoXR[0]

                X0


                R

                W09:01020400

                运行状态

                10

                nvoXR[1]

                X1


                R

                W10:01020401

                故障状态

                11

                nvoXR[2]

                X2


                R

                W11:01020402

                手自动

                12

                nvoXR[3]

                X3


                R

                W12:01020403

                Alarm

                13

                nvoXR[4]

                X4


                R

                W13:01020404

                           图6 状态配置网络变量表

                图4中,变量规定为只读,在台达PLC的通讯〖协议中,D0对应的ω地址为H1000,则,D100对应的地址为H1064,依此类推。由于 LONTALK协议的网关地址已经在网关节海玉坤就死点的应用程序中得到确定,那么,网关节点与PLC的通讯就变成¤了标准的统一的程序,只需使用PLC默认的通讯地 址即可,如图4、图5、图6所示PLC的通讯㊣ 地址都统一为1。

                  由图3,现∞场的监控由文本显那我董家才有足夠示器TP04G来实现,远端的监王力博眼中溢滿了淚水控通过LONWORKS网关节点来︼实现。这样组目光就緊緊地盯著水元波成一个分布式智能控制系统。远端的上位计算机死死通 过与末端的LON网■关交换数据,网关节点根据从信道中接受到的数据包判断是否是合适本网关的数据包,如是,则网关节点应用程序再将◆数据下达至PLC,完成 远端的监控。

                  虽然LON分布式智能控制系统不√要求末端的PLC提供地址,但是文本显示器与①PLC的地址设置功能大大地方便了程序编写者与现场的调试人员,以下简单※地介 绍该功能的 中品仙器使用:TP04G提供了DELTA Mx的DRIVER,该功能▃适用于DELTA PLC的多地址应用︾场合。我们知道,在标准设备的生产制 深深造中,我们需要的是标准化的程序,以简化现场的调试以及♂方便程序文件的管理。那么,在标准设备的组 网过程中,必不可少地需要改变PLC的地址,以达到组卐网控制的目的。如果通过我和传统的改变PLC程∞序来实现的话,一台标准设备就有一套程序。很不方※便程序的 管理。使用文本显示器的DELTA Mx功能只需在∑ 文本的系统菜单中改变文本的通讯地絕對是仙訣址即可,而文本程序中需要对PLC的D1121设置成相应地址即可实现。

                   文本显示器提供的万年历功能为实现空调系统定时开/关机功能見平靜提供了方便,PLC可以通过万】年历的时间实现对风机的定时开关机控制。网络功能的实现∏为楼宇机 电實力不提升设备的管理者提供了方便,管理人员可以通过网络对位于大楼任何位置的机电设备下达指令,也可以随时通过々LON网络查看任何位置的机电设备的运行状态。实 现了楼宇智〖能控制。

                  LonWorks技术已◥经逐渐成为小区/楼宇智能化系统的基本规范。LonWorks网络非常容易与其他︽网络实现互连,如Internet网络,可以实现 远程操作和控制。LonWorks开放式、可互操作性、成熟和低成本的特点,使得众多的制造厂和用户纷纷在♀其控制网络方案中采用LonWorks技术。另 外,对于〓用户来说,项虎鯊老二瘋狂大吼起來目的初期投资大为减少,系统管理简单,增加新功能又十分简便。由此可以□推断,LonWorks控制网络技术会越来越为人们重视和 推广。PLC作为通用可靠的工业控制器,依然在工○业现场得到广泛的应用,在民用市场本命妖魂的网络要求越来越多的今天,相信日益强大◣的PLC的网络功能一定也会越 来越多地进城主說了算入人们的日常生活中。 

                 

                参考文献:1,埃施朗公司《LONWORKS原理和实∮践概述》

                      2,《Industrial Control》Jurgen W.hertel