产品描述
LonTalk通信协议是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络中对其他装置接受或发送数据而无需知道网络拓扑、名称、地址或其他装置的功能。该协议能有选择的提供端对端的报文确认、报文证实和优先级确认，是一个分层的以数据包为基础的对等的通信协议，使用类似于以太网所用的“CSMA”算法来处理网上报文冲突。
LonTalk控制网中每个节点都分配有自己的逻辑地址，该地址有两部分组成，第一部分是*域的域ID，第二部分是节点地址。节点和节点之间的通信首先要知道逻辑地址，然后通过绑定的网络变量来实现。网络变量（NV）是任何数据项（温度、压力或者调节阀开度给定等），它们是一个特定装置的应用程序期望从网上其它装置得到的（输入NV）或者提供给其它装置的（输出NV）。装置中应用程序根本不用知道输入NV来自何处或者输出NV走向何处，因为在网络设计和安装期间会有一个变量“捆绑”的过程，这样在一个装置的输入NV和另一个装置的输出NV之间建立了逻辑连接，可以理解成为建立了“”。逻辑和每个节点提供的网络变量都固化在神经元芯片中。
LonTalk协议在设计上是独立于介质的，这使LonWorks系统可以在任何物理传输介质上通信，常用的信道类型有TP/XF –1250、 TP/XF –78、TP/FL –10、PL-2X（电力线）等，传输的*大速率可达1.25Mbps。
（三） STEC2000控制器简介
STEC2000控制器是北京硕人时代科技有限公司自主研发的嵌入式控制器，是以嵌入式技术为基础，采用Motorola 32位高速CPU和嵌入式实时LINUX操作系统，集现场采集、显示操作、控制、通讯为一体，可广泛应用于市政（热力、自来水、煤气等）、楼宇自动化（空调、安防等）等领域。STEC2000控制器采用模块化体系结构，可根据需求灵活组配几个点到上百个点的现场控制设备。
CPU主控模块采用32位主频为66MHz的CPU，内部嵌入公司自主裁减的实时Linux操作系统，并且带有8M的FLASH芯片，以及16M的电子盘，在背扳上带有8个扩展槽，可根据需要配置不同的I/O模块；模拟输入（AI）模块带有8路模拟量输入通道，每一通道采用差分输入电路，可有效的抑制共模干扰，可接受电流4-20mA电压0-10V等多种常用的模拟输入信号；模拟输出（AO）模块带有4路模拟量输出通道，可以通过跳线选择输出电流或者电压信号，来控制现场的各种设备；数字输入（DI）模块带有12路数字量输入通道，接受现场的干结点开关状态，其中前三路可以当作脉冲计数器；数字输出（DO）模块带有8路继电器输出通道，继电器容量 130VAC/1A 、125VDC/1A；液晶和键盘操作模块带有5寸256色液晶显示器以及薄膜键盘，用于现场人机交互。
4.3.2.1 测量功能
STEC2000控制器采集温度、压力、热量等一次仪表参数并进行坏数过滤。本控制器支持按用户定义的方式将采集的电流电压数据变换为相应物理量。数据扫描周期可以在0.05-2秒之间进行设定。
4.3.2.2 存储功能
物理量数据每隔一段时间如1分钟（可组态设定）保存一次，掉电后不会丢失。具有不小于8M的存储空间。
4.3.2.3 显示功能
STEC2000控制器支持一个5寸的彩色液晶屏。用户可以其对显示画面和参数进行自由组态。
4.3.2.4 通讯功能
STEC2000控制器内置Socket Server, 标准串口（9针）、RJ45以太网接口、RJ11电话接口等硬件设施。控制器支持TCP/IP、ModBus、PPP等协议，Soket连接，232/484通讯，以太网通讯，电话拨号通讯及无线通讯连接（GSM、GPRS等）。
4.3.2.5 自检功能
STEC2000控制器上电后，自动检查主板、外围设备和I/O设备是否正常，如有异常给出报警。
4.3.2.6 控制功能
STEC2000控制器支持PID控制、逻辑控制、模糊控制等多种控制方式，可通过简单的组态进行选择。控制器还支持用户以脚本语言方式进行二次开发。
控制扫描周期小于200ms（可定义扫描周期）。
4.3.2.7 故障报警
发生报警事件时，STEC2000控制器会通过相应的通讯方式向上位机报警直至收到上位机的确认信息，报警内容包括：故障发生时间、故障内容、故障参数值（或状态）等信息。同时会在液晶的报警信息栏显示此故障信息，当多个报警存在时，报警信息会滚动显示。
4.3.2.8 人机交互
用户可以通过STEC2000控制器的键盘进行人机交互：选择控制方式，设定参数值，取消报警等。
4.3.2.9 Web访问
STEC2000控制器内置Web Server对控制器运行状态进行网页发布，用户可从任何地方通过电话线或以太网等方式登陆浏浏览网页以了解控制器运行情况。本功能受用户密码保护。
4.3.2.10 远程配置
STEC2000控制器支持远程配置更新和程序控制。例如，用户可以通过电话、以太网等方式与控制器建立连接，然后就如同本地一样对控制器进行组态。本功能受用户密码保护。
4.3.2.11 灵活配置
1个CPU主控模块*多可以支持8个扩展模块。用户可以根据所要采集数据的类型自由配置I/O模块。
4.3.2.12 完善的组态功能
STEC2000控制器提供bbbbbbs操作平台下运行的可视化图形组态环境以支持数据、控制程序、显示操作、报警、通讯管理、数据存储等各种功能的组态。
（一） 实际工程应用
宁夏哈纳斯天然气热电有限公司宁夏哈纳斯天然气热电有限公司在银川市内兴建60座（暂定）天然气锅炉房，为了实现无人值守，需在每一个锅炉房内建立本地控制室，并建立一座中心主控机房，对这60个本地控制室进行集中监控。
为了实现集中监控，除了现场的温度、压力以及各个水泵的控制外，需要同燃气流量计以及锅炉控制器进行通讯。燃气流量计采用了浙江天信仪表，具体的通信协议同厂家联系，这里不再赘述。锅炉采用德国菲斯曼的锅炉，锅炉控制器是Victronic 333，采用Lonworks通讯总线，STEC2000没有哪个神经元芯片，所以要想办法转换总线接口，现把实现方法介绍如下。Modbus总线是*常用的，所以可以用一个网关实现Lonworks总线与Modbus总线的转换。网关里面嵌入神经元芯片，使用专门的软件可以实现锅炉控制器与网关变量的绑定，比如说室外温度可以绑定在网关中的第25、26个字节，系统供水温度绑定在第7、8个字节等，网关的另外一个接口是RS485接口，可以实现与STEC2000的通讯，
近年来，随着社会和经济的发展，给人们带来舒适工作及生活环境的楼宇自动化系统的市场越来越大，而楼宇自动化系统本身也日趋智能化、网络化、复杂化。但是目前在这个领域中的国内厂商大都是系统集成商，核心技术和知识产权多为国外少数的楼宇自控厂商所有。为了满足市场对产品性能和价格等多方面的需求，浙江浙大中控信息技术有限公司在丰富的整体设计、系统集成和工程实施的经验基础上，依托中控集团雄厚的自动化技术、信息技术积累，自主研发出了采用LonWorks现场总线技术的可用于楼宇自动化系统的SUPCON OptiSYS PCS400分散式可编程控制系统。
一、BAS和LonWorks现场总线概述
楼宇自动化系统（Building Automation System,简称BAS），实际上是一套*监控系统。它通过对建筑物（或建筑群）内的各种电力设备、空调设备、冷热源设备、防火、防盗设备等进行集中监控，达到在确保建筑内环境舒适、充分考虑能源节约和环境保护的条件下，使建筑内的各种设备状态及利用率均达到*佳的目的。
LonWorks（Local Operating Networks）现场总线是美国Echelon公司推出的局部操作网络，目前被广泛地应用在航空/航天、测量测控、能源管理、过程控制、无线通信、楼宇控制等领域。LonWorks平台是一种开放的分布式控制系统，支持设备间的无网关的对等式和/或主从式通信。与以往和当前的现场总线技术相比，LonWorks总线主要有以下突出的特点：
1.完整合理的网络控制技术。面向对象的LonTalk网络协议基于完整的ISO/OSI七层协议，并可在物理层使用如双绞线、同轴电缆、光纤、无线电波、电力线以及红外光波等等多种通信媒介，根据媒介的不同，具有从300b/s～1.25Mb/s的率，满足了不同应用领域对通信速率的需求。另外，其通信的每帧有效字节数可从0到228个字节不等，一个LonWorks网络上的节点数可达32000个，完全可以满足不同楼宇控制网络的要求。
通过Echelon公司的多种智能收发器可提供包括了典型的拓扑结构系统和任意自由拓扑结构，无需服务器的对等分布网络，实现真正的点对点通讯，为楼宇控制网络的安装应用和扩展提供了极大的方便。并且只需常见的安装测试工具，就可访问所有的网络设备。
正是LonWorks具有的这个特点，当其应用在所控的机电设备分布非常分散的场合，LonWorks技术就优于传统的BA联网拓扑结构和组态布线方式。
2.总线的开放性和设备间的可操作性强。LonTalk协议的标准化实施和符合行业标准的对象使得不同供应商系统实现互操作性成为可能。众多厂商特别是领先的厂商的支持确保可以提供不同供应商和不同市场的解决方案。
3.降低楼控自动化系统开发和使用成本。有内嵌LonTalk协议和物理层收发器的集成电路可供选择，降低了开发难度，缩短了开发时间和成本；单一协议带来的开发、安装和测试工具的简化；的双绞线自由拓扑；可使用的组件；互操作性带来的价格竞争使用户得到更优惠。
4.LonWorks技术核心的载体是神经元芯片（Neuron Chip），它和通信收发器（例如FT-X1）一起成为一个的收发器基准。通常的神经元芯片采用8位总线，*高主频10MHz，当需要完成复杂的测控功能的时候，还可以采用MCU或者PC作为主机来处理测控，这样神经元芯片仅需完成总线通讯的功能。
借助开放并且基于标准的LonWorks平台，可以使厂商、继承商和用户三方都得到更多的好处，所以，尽管目前受到各种条件限制使得LonWorks技术优势还不能完全发挥出来，但是它确实给楼宇自控系统的开发配置提供了一个很好的选择，目前，LonWorks己经发展成为应用于楼宇自动化系统中的居于领导地位的现场总线。并且，中国智能建筑推广中心也已把LonWorks技术作为推荐采用的控制网络技术在智能建筑中推广应用。
二、SUPCON OptiSYS PCS400系列分散式可编程控制系统的概述
浙江浙大中控信息技术有限公司成立于1999年，是中控科技集团下属子公司，致力于智能楼宇、智能交通、水务工程、校园网络等信息技术领域，是一家集开发、设计和工程技术服务为一体的企业。依托浙江大学多学科的综合优势，多年来在工业自动化国家工程研究中心的支持下，加快信息技术产业化的步伐，以SUPCON为主品牌的系列产品已经在国内的自动化中确立了领先的地位。
中控信息自主开发的SUPCON OptiSYS PCS400系列分散式可编程控制系统主要包括基于LONWORKS总线的PCS400系列可编程控制器以及AdvBMS监控系统软件、AdvOPC系列OPC数据集成服务器软件。它面向以分散型数据采集与控制为主的公用工程自动化项目，能够实现逻辑控制、顺序控制、过程控制、数据采集等控制任务，可广泛应用于智能楼宇、智能交通、给排水、水文水利、环境保护、工业自动化、农业自动化等领域。SUPCON是主品牌，OptiSYS是Optimization和System的合成，表示*优化的系统，PCS是Programmable Control System的缩写。
除了所述LonWorks总线共有的特点之外， PCS400系列还具有以下技术特征：
（1） 符合LonMark标准，提供标准网络变量和功能块，采用SUPCON LonWorks专用协议Slave功能，16个地址可选；
（2） 目前由浙江浙大中控信息技术有限公司研发生产的PCS400系列产品线完备。比如电源模块分为20W、36W和48W不等，控制器模块也有不同用户程序空间和数据空间的选择。数字量及模拟量输入输出模块除点数不同的之外，其余区分可见表1；
（3） 控制器模块CPU采用32位ARM7处理器，并且模块除了1个FT3150 LonWorks总线接口之外，还有1个RS232接口，1个可选的RS485接口和1个10M/100M自适应以太网接口；
（4） 随系统可提供的编程开发软件和OPC SERVER软件；控制器模块全面支持TCP/IP协议，可以直接接入以太网。
另外，PCS400系列沿用SUPCON JX系列集散控制系统的高可靠性、模块化设计和完善的制造工艺，具有极高的可靠性和完善的系统功能；22.5mm/45mm的统一厚度，所有模块均能通过总线连接器直接安装在DIN导轨上面，接线端子可以直接连接外部线缆（0.2～2.5mm2），无需增加转接端子，节省安装空间；监控系统软件采用纯B/S模式设计，既可本地监控，又能实现基于互联网和浏览器的远程监控；具有OPC、DDE等开放性数据接口，内置VBA语言，集成能力强、扩展方便。
以上借予LonWorks总线以及自身拥有的技术特点，使得PCS400完全可适应在BAS等公用工程中的应用。
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