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基于LonWorks現場(chǎng)總線(xiàn)的機房監控系統
摘要：文章簡(jiǎn)要介紹LonWorks技術(shù)的特點(diǎn)及其網(wǎng)絡(luò )結構，并根據實(shí)際應用介紹該技術(shù)在機房監控系統中的應用。關(guān)鍵詞：LonWorks節點(diǎn) 模塊機房監控
1 LonWorks技術(shù)特點(diǎn)及系統結構
20世紀90年代初，美國Echelon公司開(kāi)發(fā)了L0aWorks控制網(wǎng)絡(luò )技術(shù)，它是一個(gè)開(kāi)放的控制網(wǎng)絡(luò )平臺。是目前控制領(lǐng)域中應用最廣的通用控制總線(xiàn)技術(shù)之一。該技術(shù)提供一個(gè)平坦的、對等式的控制網(wǎng)絡(luò )架構，給各種控制網(wǎng)絡(luò )應用提供端到端的解決方案。如今。許多知名大公司已向全世界提供各類(lèi)LonMark技術(shù)的產(chǎn)品。LonWorks技術(shù)自1996年進(jìn)入中國，也取得了迅速發(fā)展。
1.1 LonWorks技術(shù)的特點(diǎn)
LonWorks技術(shù)的核心是神經(jīng)元芯片，它包括一個(gè)固化的高級通信協(xié)議(LonTalk)、三個(gè)微處理器、一個(gè)多旺務(wù)操作系統和靈活的輸入／輸出方式。LonTalk協(xié)議提供了OSI參考模型所定義的全部7層協(xié)議，其中l一6層協(xié)議固化在神經(jīng)元芯片中，只有第七層應用層是根據應用對象自行定義，大大節約了開(kāi)發(fā)時(shí)間和成本投入。其主要特點(diǎn)有：
(1)開(kāi)放性和互操作性。LonWorks技術(shù)符合ISO的OSI標準，具有很好的開(kāi)放性、互聯(lián)性和互操作性，符合LonMark標準的不同公司的產(chǎn)品可以相互兼容，系統進(jìn)行擴容十分方便；
(2)分布式無(wú)主站控制。LonWorks網(wǎng)絡(luò )采用無(wú)主站點(diǎn)對點(diǎn)的對等結構，各節點(diǎn)地位均等，每個(gè)節點(diǎn)都能完成控制和通訊功能。部分節點(diǎn)的故障不會(huì )造成系統癱瘓，提高了系統的穩定性，降低了維護難度；
(3)系統結構靈活。LonWorks網(wǎng)絡(luò )拓撲結構靈活多變，可根據具體應用工程的結構特點(diǎn)采用不同的網(wǎng)絡(luò )連接方式，可以最大限度的降低布線(xiàn)系統的復雜性和工作量，提高系統可靠性；
(4)成本低，維護容易。由于分布式結構，節省布線(xiàn)、增加新設備、改變設備地址、調整運行參數、系統升級只需通過(guò)微機設置，不必更改硬件設備，因此可以節省硬件數量與投資，節省安裝與維護費用。
2應用實(shí)例
上海工業(yè)自動(dòng)化儀表研究所從1996年開(kāi)始研究開(kāi)發(fā)LonWorks技術(shù)，已開(kāi)發(fā)出多種LonWorks產(chǎn)品，并成功地將其應用到工業(yè)現場(chǎng)、智能建筑、機房監控、交通運輸等多個(gè)領(lǐng)域。本文就其在成都某通信有限公司機房環(huán)境動(dòng)力監控系統中的實(shí)際應用來(lái)說(shuō)明LonWorks技術(shù)在機房監控中的應用。
2．1系統配置
為保障通信公司各種通信設備的正常不間斷運行，對供電系統和環(huán)境的要求就非常高，對動(dòng)力與環(huán)境實(shí)現自動(dòng)化監控成為必不可少的條件。一般情況下監控系統由上位管理機、網(wǎng)絡(luò )接口以及多個(gè)LonWorks節點(diǎn)模塊及各種現場(chǎng)設備組成。
上位機通過(guò)網(wǎng)絡(luò )接口模塊與LonWorks總線(xiàn)相連，用于整個(gè)系統的集中監控管理、分析與檢測網(wǎng)絡(luò )通信上的節點(diǎn)間的通信包、網(wǎng)絡(luò )變量等的通信狀況，包括通信量的分析、數據包的誤碼率和內容檢測等；LonWorks網(wǎng)絡(luò )接口模塊負責接收上位機下達的指令和上傳本節點(diǎn)的實(shí)時(shí)檢測參數。節點(diǎn)數量可根據監控的需要增減，使用LonWorks現場(chǎng)總線(xiàn)作為控制和通信網(wǎng)絡(luò )把各節點(diǎn)連接成一個(gè)分布式智能控制系統，網(wǎng)絡(luò )拓撲結構采用總線(xiàn)方式，傳輸介質(zhì)采用雙絞線(xiàn)，通信位速率設為78．125Kbps時(shí)，LonWorks總線(xiàn)任意兩節點(diǎn)之間的通信距離可以達到2700m。
工程現場(chǎng)已安裝各種現場(chǎng)檢測設備，包括溫濕度儀4臺、漏水檢測儀l臺、UPS 2臺、電量檢測儀l臺、各種電源開(kāi)關(guān)及消防檢測開(kāi)關(guān)8路(市電電源開(kāi)關(guān)、專(zhuān)用市電電源開(kāi)關(guān)、I#USP電源開(kāi)關(guān)、2#USP電源開(kāi)關(guān)、主機房消防檢測、配電室消防檢測、監控室消防檢測、大樓消防檢測)。根據現場(chǎng)設備情況配置LonWorks系統結構的各個(gè)部分，其系統結構如圖l所示。
2．1．1 LonWorks節點(diǎn)模塊(如表所示)
2．2軟件功能
根據系統要求，在組態(tài)王中進(jìn)行相應編程，該系統實(shí)現的主要功能如下：
2．2．1實(shí)時(shí)監測
實(shí)時(shí)監測包括環(huán)境監測和動(dòng)力參數監測。環(huán)境監測主要是機房?jì)葴�、濕度監測及漏水監測；動(dòng)力參數監測則主要包括電源開(kāi)關(guān)、電量參數(三相電壓、電流、有功功率、無(wú)功功率、功率因數、頻率等)采集和全部UPS工作狀態(tài)監測。
圈l系統結構框圖
LonWorks節點(diǎn)模塊表
LonWorks節點(diǎn)模塊
模擬量輸入模塊(AI)
提供8路單端12位模擬量輸入(o-20mA電流／0-5V電壓)，具有輸入隔離功能。使用全部8路分別進(jìn)行4個(gè)溫濕度儀的數據的收集。
開(kāi)關(guān)量輸入模塊(DI)
基于控制模塊開(kāi)發(fā)，可定時(shí)采集11路干觸點(diǎn)輸入，并提供輸入光電隔離。11個(gè)相互獨立的LED分別顯示每路輸入狀態(tài)。使用其中的9路，用來(lái)采集各種電源開(kāi)關(guān)、消防檢測及漏水檢測的信號。
終結器
為雙絞線(xiàn)信道提供了電氣終端，增加網(wǎng)絡(luò )吞吐量，減少信息包出錯。在采用總線(xiàn)拓撲結構時(shí)，需要安
裝兩個(gè)終結器，并要分別安在總線(xiàn)的兩端。
可編程串行網(wǎng)關(guān)
可以將EIA232或EIA485接口的儀表半雙工或全雙工連接到LonWorks網(wǎng)絡(luò )，從而擴展LonWorks到專(zhuān)用的異步通訊協(xié)議的兼容性。由于電量檢測儀提供485接口，因此這里使用l塊E隊485網(wǎng)關(guān)將電量?jì)x采集的各種電壓、電流、功率等的Modbus寄存器數據轉換為符合I_onMark標準的網(wǎng)絡(luò )變量類(lèi)型。
上位機管理工具
LonMarker集成工具軟件
用于設計、安裝、操
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