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（(海思自動(dòng)化技術(shù)部LonWorks技術(shù)粉絲提供)）

一、概述
  LonWorks現(xiàn)場總線技術(shù)適應(yīng)了控制系統(tǒng)向智能化、網(wǎng)絡(luò)化、分布式發(fā)展的趨勢，成為控制領(lǐng)域的熱點(diǎn)技術(shù)。它采用了 ISO/ OSI模型的全部七層通信協(xié)議和面向?qū)ο笫录?qū)動(dòng)的設(shè)計(jì)方法(When()語句)，物理層支持雙絞線、同軸電纜、光纖、紅外線、電力線等多種通信介質(zhì)。在許多領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用，特別是在現(xiàn)代樓宇控制、智能家居中具有突出的地位和優(yōu)勢。本文介紹一種基于LonWorks技術(shù)的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)和開發(fā)了中央空調(diào)系統(tǒng)末端空調(diào)箱智能控制器，分析了符合LonMark互操作性協(xié)議的空調(diào)箱智能控制器軟件實(shí)現(xiàn)的技術(shù)路線與方案。
二、LonMark規(guī)范描述
    LonWorks技術(shù)使采用不同生產(chǎn)商提供的產(chǎn)品來設(shè)計(jì)增強(qiáng)的控制系統(tǒng)柔性成為可能。Neuron(神經(jīng)元)芯片中的LonTalk協(xié)議是LonWorks互操作性的基石。LonMark互操作性規(guī)范為怎樣設(shè)計(jì)一個(gè)基于LonWorks技術(shù)可互操作的產(chǎn)品提供了詳細(xì)的說明和技術(shù)闡述。對配置、管理和與在LonWorks網(wǎng)絡(luò)上的產(chǎn)品進(jìn)行通訊，LonTalk協(xié)議應(yīng)用層(第7層)提供了詳細(xì)的設(shè)計(jì)規(guī)范，而基于網(wǎng)絡(luò)變量的LonMark對象的使用是應(yīng)用層互操作性的基礎(chǔ)。LonMark對象充分運(yùn)用了能更好的支持互操作性的一套預(yù)定義的標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)變量類型(SNVT)和標(biāo)準(zhǔn)配置參數(shù)類型(SCPT)，使得不同提供商提供的不同產(chǎn)品很容易的滿足可互操作的、友好的通訊接口。

LonMark對象有5種類型：

1、節(jié)點(diǎn)對象－對象0，它允許節(jié)點(diǎn)內(nèi)的對象的功能受到監(jiān)視。傳感器對象，它是可用于任意傳感器類型的通用對象，可為執(zhí)行器和在一個(gè)控制器對象內(nèi)的控制回路提供數(shù)據(jù)。

2、傳感器對象包括有對象1－開環(huán)傳感器對象：適用于檢測絕對值和不要求反饋信息用于校正操作的傳感器設(shè)備；

3、對象2－閉環(huán)傳感器對象：包含有反饋特點(diǎn)使他適用于多個(gè)傳感器控制同一個(gè)執(zhí)行器，同時(shí)使傳感器和執(zhí)行器的實(shí)際狀態(tài)與預(yù)定狀態(tài)保持同步。

4、執(zhí)行器對象包括有對象3－開環(huán)執(zhí)行器對象：適用于執(zhí)行器不提供反饋信息的應(yīng)用場合；

5、對象4－閉環(huán)執(zhí)行器對象：具有的反饋特點(diǎn)使他適用于多個(gè)傳感器設(shè)備與多個(gè)執(zhí)行器綁定的場合，反饋可同步多個(gè)傳感器設(shè)備與多個(gè)執(zhí)行器的實(shí)際狀態(tài)和預(yù)定狀態(tài)。

6、控制器對象－對象5：它在數(shù)據(jù)引入對象（例如傳感器對象）和數(shù)據(jù)消費(fèi)對象（例如執(zhí)行器對象）之間引入控制算法。
三、空調(diào)箱控制對象分析
   空調(diào)箱作為中央空調(diào)系統(tǒng)末端重要的設(shè)備，用于控制建筑內(nèi)工作空間的溫度與新風(fēng)調(diào)節(jié)，是建筑能耗的主要設(shè)備之一，空調(diào)箱控制的要求和合理性等方面十分重要。本文以一種普通空調(diào)箱為例來簡要分析空調(diào)箱的控制策略。

控制需求分析：

①　送風(fēng)溫度檢測；

②　空調(diào)箱的工作狀態(tài)及故障狀態(tài)；

③　空氣濾網(wǎng)的堵塞狀態(tài)及報(bào)警；

④　根據(jù)檢測溫度與設(shè)定溫度的比較，調(diào)節(jié)冷水(暖氣)管電動(dòng)閥的開度；

⑤　控制規(guī)律采用PI(比例積分)，因室內(nèi)溫度的調(diào)節(jié)是一個(gè)大滯后、大慣性環(huán)節(jié)，PI控制是可行的；

⑥　過程變量為送風(fēng)溫度，控制變量為冷水(暖氣)閥閥門開度；

⑦　每臺(tái)風(fēng)機(jī)都安排每天啟動(dòng)和關(guān)機(jī)的時(shí)序控制，時(shí)序表存放在上位機(jī)程序中，可以修改并下載；

⑧　 可改變空調(diào)箱的運(yùn)行模式：制冷模式，加熱模式，通風(fēng)模式和旁路模式（缺省）。

四、程序接口設(shè)置
    空調(diào)箱的程序?yàn)槟K化設(shè)計(jì)，有對外的網(wǎng)絡(luò)變量接口，接口設(shè)計(jì)為標(biāo)準(zhǔn)的符合LonMark互操作性規(guī)范。模塊化的設(shè)計(jì)使得實(shí)際的功能實(shí)現(xiàn)可以根據(jù)需要進(jìn)行組態(tài)和鏈接，增強(qiáng)了各模塊使用的靈活性，使模塊可復(fù)用性強(qiáng)，并且在保持外部接口的穩(wěn)定條件下，可改進(jìn)控制的算法，提高可升級(jí)性。同時(shí)，模塊化的設(shè)計(jì)使得程序的可維護(hù)性和調(diào)試的方便性大大的提高。
表1是各控制模塊的接口變量設(shè)計(jì)的安排，共有PI控制、時(shí)序控制、邏輯控制三個(gè)功能模塊。各模塊均使用了LonMark對象類型，限于篇幅，對以下介紹的控制模塊僅列出了部分變量，并且省去了變量名，變量初值的說明。LonMark對象定義為：

表1

#pragma set_node_sd_string 

AI,5PI,5SCHEDULE,3CONTROLDOAO,5LOGIC,
1CONFIG, FOR AIR CONTIONING.
五、軟件設(shè)計(jì)
1、PI函數(shù)的功能
SNVT_count PI( SNVT_temp_p Setpoint, SNVT _temp_p Spacetemp,
 SNVT_temp_p OutDoortemp, SNVT_temp_p DeadBand,
 SNVT_hvac_mode Mode, SNVT_lev_disc FanState,
 SNVT_time_sec ByPassT, SNVT_lev_percent ByPassV,
 SNVT_count PIDPropor-tion, SNVT_count PIDIntegral,
 SNVT_count PIDInterval)
PI函數(shù)的返回值是nvoPidOut的數(shù)值。
PI函數(shù)內(nèi)部實(shí)現(xiàn)的功能包括：
(1) 制冷狀態(tài)下和加熱狀態(tài)下的控制算法。
(2) 采樣周期和PI周期的關(guān)系是：采樣周期是PI周期的十分之一，經(jīng)過十次采樣后求出采樣的平均值，再進(jìn)行PI運(yùn)算。
(3) PI輸出：輸出是百分比。在開機(jī)時(shí)，先固定閥門開度一定時(shí)間，然后再進(jìn)行PI控制。
2、SCHEDULE函數(shù)
SNVT_lev_disc SCHEDULE（BA_timezone *Timezone; SNVT_time_stamp *Time;
SNVT_date_day Week; )
SCHEDULE函數(shù)的返回值：nvoSchEnable。函數(shù)實(shí)現(xiàn)一年中可設(shè)7個(gè)節(jié)假日，一天中可設(shè)兩個(gè)工作時(shí)間段（由BA_Timezone定義）。每星期可選擇工作日，在工作時(shí)間外可自動(dòng)關(guān)閉空調(diào)，在工作時(shí)間內(nèi)可自動(dòng)打開空調(diào)。
3、邏輯控制
   邏輯控制模塊是最終處理輸出的控制器。所有的信號(hào)均傳遞給邏輯控制器，然后決定控制的輸出。整個(gè)軟件的控制流程如圖2所示：

圖2 邏輯控制流程圖

六、結(jié)束語
    LON控制網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用使得空調(diào)箱控制變得簡單，功能實(shí)現(xiàn)靈活、多樣化。控制算法集成在智能節(jié)點(diǎn)設(shè)備中，適應(yīng)了智能建筑控制對象分散的特點(diǎn)。