基于LonWorks現(xiàn)場總線的機(jī)房監(jiān)控系統(tǒng)

基于LonWorks現(xiàn)場總線的機(jī)房監(jiān)控系統(tǒng)

摘要文章簡要介紹LonWorks技術(shù)的特點(diǎn)及其網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，并根據(jù)實際應(yīng)用介紹該技術(shù)在機(jī)房監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞LonWorks節(jié)點(diǎn)模塊機(jī)房監(jiān)控

1LonWorks技術(shù)特點(diǎn)及系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

20世紀(jì)90年代初，美國Echelon公司開發(fā)了L0aWorks控制網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，它是一個開放的控制網(wǎng)絡(luò)平臺。是目前控制領(lǐng)域中應(yīng)用最廣的通用控制總線技術(shù)之一。該技術(shù)提供一個平坦的、對等式的控制網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，給各種控制網(wǎng)絡(luò)應(yīng)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。

LonWorks技術(shù)的特點(diǎn)

LonWorks技術(shù)的核心是神經(jīng)元芯片，它包括一個固化的高級通信協(xié)議(LonTalk)、三個微處理器、一個多旺務(wù)操作系統(tǒng)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(wèi)一6層協(xié)議固化在神經(jīng)元芯片中，只有第七層應(yīng)用層是根據(jù)應(yīng)用對象自行定義，大大節(jié)約了開發(fā)時間和成本投入。其主要特點(diǎn)有

(1)開放性和互操作性。LonWorks技術(shù)符合ISO的OSI標(biāo)準(zhǔn)，具有很好的開放性、互聯(lián)性和互操作性，符合LonMark標(biāo)準(zhǔn)的不同公司的產(chǎn)品可以相互兼容，系統(tǒng)進(jìn)行擴(kuò)容十分方便；

(2)分布式無主站控制。LonWorks網(wǎng)絡(luò)采用無主站點(diǎn)對點(diǎn)的對等結(jié)構(gòu)，各節(jié)點(diǎn)地位均等，每個節(jié)點(diǎn)都能完成控制和通訊功能。部分節(jié)點(diǎn)的故障不會造成系統(tǒng)癱瘓，提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性，降低了維護(hù)難度；

(3)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)靈活。LonWorks網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)靈活多變，可根據(jù)具體應(yīng)用工程的結(jié)構(gòu)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系統(tǒng)的復(fù)雜性和工作量，提高系統(tǒng)可靠性；

(4)成本低，維護(hù)容易。由于分布式結(jié)構(gòu)，節(jié)省布線、增加新設(shè)備、改變設(shè)備地址、調(diào)整運(yùn)行參數(shù)、系統(tǒng)升級只需通過微機(jī)設(shè)置，不必更改硬件設(shè)備，因此可以節(jié)省硬件數(shù)量與投資，節(jié)省安裝與維護(hù)費(fèi)用。

2應(yīng)用實例

上海工業(yè)自動化儀表研究所從1996年開始研究開發(fā)LonWorks技術(shù)，已開發(fā)出多種LonWorks產(chǎn)品，并成功地將其應(yīng)用到工業(yè)現(xiàn)場、智能建筑、機(jī)房監(jiān)控、交通運(yùn)輸?shù)榷鄠€領(lǐng)域。本文就其在成都某通信有限公司機(jī)房環(huán)境動力監(jiān)控系統(tǒng)中的實際應(yīng)用來說明LonWorks技術(shù)在機(jī)房監(jiān)控中的應(yīng)用。

2．1系統(tǒng)配置

為保障通信公司各種通信設(shè)備的正常不間斷運(yùn)行，對供電系統(tǒng)和環(huán)境的要求就非常高，對動力與環(huán)境實現(xiàn)自動化監(jiān)控成為必不可少的條件。一般情況下監(jiān)控系統(tǒng)由上位管理機(jī)、網(wǎng)絡(luò)接口以及多個LonWorks節(jié)點(diǎn)模塊及各種現(xiàn)場設(shè)備組成。

上位機(jī)通過網(wǎng)絡(luò)接口模塊與LonWorks總線相連，用于整個系統(tǒng)的集中監(jiān)控管理、分析與檢測網(wǎng)絡(luò)通信上的節(jié)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(shù)據(jù)包的誤碼率和內(nèi)容檢測等；LonWorks網(wǎng)絡(luò)接口模塊負(fù)責(zé)接收上位機(jī)下達(dá)的指令和上傳本節(jié)點(diǎn)的實時檢測參數(shù)。節(jié)點(diǎn)數(shù)量可根據(jù)監(jiān)控的需要增減，使用LonWorks現(xiàn)場總線作為控制和通信網(wǎng)絡(luò)把各節(jié)點(diǎn)連接成一個分布式智能控制系統(tǒng)，網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)采用總線方式，傳輸介質(zhì)采用雙絞線，通信位速率設(shè)為78．125Kbps時，LonWorks總線任意兩節(jié)點(diǎn)之間的通信距離可以達(dá)到2700m。

工程現(xiàn)場已安裝各種現(xiàn)場檢測設(shè)備，包括溫濕度儀4臺、漏水檢測儀l臺、UPS2臺、電量檢測儀l臺、各種電源開關(guān)及消防檢測開關(guān)8路(市電電源開關(guān)、專用市電電源開關(guān)、I#USP電源開關(guān)、2#USP電源開關(guān)、主機(jī)房消防檢測、配電室消防檢測、監(jiān)控室消防檢測、大樓消防檢測)。根據(jù)現(xiàn)場設(shè)備情況配置LonWorks系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的各個部分，其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖l所示。

2．1．1LonWorks節(jié)點(diǎn)模塊(如表所示)

2．2軟件功能

根據(jù)系統(tǒng)要求，在組態(tài)王中進(jìn)行相應(yīng)編程，該系統(tǒng)實現(xiàn)的主要功能

2．2．1實時監(jiān)測

實時監(jiān)測包括環(huán)境監(jiān)測和動力參數(shù)監(jiān)測。環(huán)境監(jiān)測主要是機(jī)房內(nèi)溫、濕度監(jiān)測及漏水監(jiān)測；動力參數(shù)監(jiān)測則主要包括電源開關(guān)、電量參數(shù)(三相電壓、電流、有功功率、無功功率、功率因數(shù)、頻率等)采集和全部UPS工作狀態(tài)監(jiān)測。

圈l系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖

LonWorks節(jié)點(diǎn)模塊表

LonWorks節(jié)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個溫濕度儀的數(shù)據(jù)的收集。

開關(guān)量輸入模塊(DI)

基于控制模塊開發(fā)，可定時采集11路干觸點(diǎn)輸入，并提供輸入光電隔離。11個相互獨(dú)立的LED分別顯示每路輸入狀態(tài)。使用其中的9路，用來采集各種電源開關(guān)、消防檢測及漏水檢測的信號。

終結(jié)器

為雙絞線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。在采用總線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)時，需要安

裝兩個終結(jié)器，并要分別安在總線的兩端。

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(kuò)展LonWorks到專用的異步通訊協(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)將電量儀采集的各種電壓、電流、功率等的Modbus寄存器數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為符合I_onMark標(biāo)準(zhǔn)的網(wǎng)絡(luò)變量類型。

上位機(jī)管理工具

LonMarker集成工具軟件

用于設(shè)計、安裝、操作和維護(hù)多廠商的、開放的、可互操作的knWorks網(wǎng)絡(luò)。內(nèi)嵌了強(qiáng)大的客戶／服務(wù)

器體系結(jié)構(gòu)，并集成了簡單易用的MicrosofiVisio用戶界面。

LNSDDEserver

采集現(xiàn)場各種LonWorks節(jié)點(diǎn)模塊采集的數(shù)據(jù)，任何和DDE或suite“nk兼容的MicrosoftWindow8應(yīng)用程序不需要編程就可以監(jiān)視和控制LonWorks控制網(wǎng)絡(luò)。

監(jiān)控軟件

從LonDDEserver中獲取各種現(xiàn)場數(shù)據(jù)，并對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行管理、分析、顯示及保存，從而對系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)測、記錄、控制。

網(wǎng)絡(luò)接口

串行LonTalk適配器

是為具有ELA一232串行接口的遵從Hayes調(diào)制解調(diào)器的便攜式計算機(jī)、臺式機(jī)及嵌入式個人計算機(jī)及兼容操作系統(tǒng)提供的高性能的串行knTalk適配器。使得PC對bnWorks控制網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行監(jiān)視、管理或診斷等。

(1)溫濕度監(jiān)測

計算機(jī)及通信設(shè)備對溫度和濕度有較高的要求，在機(jī)房中布放溫濕度變送器，通過模擬量輸人模塊采集數(shù)據(jù)并傳遞到上位機(jī)組態(tài)王軟件中，對溫濕度進(jìn)行時時顯示、繪制時間曲線、在數(shù)據(jù)超出高低限設(shè)定值時發(fā)出報警信息。

(2)漏水監(jiān)控

使用智能漏水檢測系統(tǒng)(包括漏水控制器、漏水感應(yīng)線及其他輔助設(shè)備)檢測感應(yīng)線上任何點(diǎn)的漏水位置，并發(fā)出語音報警。感應(yīng)線纜為特種橡膠制成，抗腐蝕、抗酸堿，具有斷線自動報警功能，同時系統(tǒng)還可檢測機(jī)房潔凈度，當(dāng)感應(yīng)線上的塵埃集結(jié)到一定厚度，報警提示管理人員清洗感應(yīng)線。

(3)電源開關(guān)及消防狀態(tài)監(jiān)測

監(jiān)視各支路電源及消防的開關(guān)狀態(tài)，通過光電隔離電壓轉(zhuǎn)換和數(shù)字量輸入模塊，實時監(jiān)控配電狀況。

(4)電源參數(shù)監(jiān)測

采用電量檢測儀監(jiān)測市電和UPS供電質(zhì)量，如三相電壓、電流、有功功率、無功功率、功率因數(shù)、頻率等參數(shù)。對于重要的參數(shù)可作曲線記錄，查詢每段時間內(nèi)的參數(shù)變化，并可顯示選定某天的最大值、最小值，使管理人員全面了解供電情況。

2．2．2報警

在上位機(jī)組態(tài)王軟件中編程可對實時采集到的各種現(xiàn)場檢測數(shù)據(jù)進(jìn)行報警判斷并發(fā)出警

報，如圖2所示為報警功能畫面，實現(xiàn)的報警功能

(1)對各種開關(guān)量進(jìn)行打開、閉合或狀態(tài)改變報警；

(2)對模擬量進(jìn)行高限、低限、高高限、低低限、變化率、死區(qū)等報警；

(3)通過音箱直接發(fā)出報警信息；

(4)利用調(diào)制解調(diào)器通過電話發(fā)出報警信息；

(5)可實時設(shè)定報警電話(可設(shè)置3個不同的電話)、報警信息、報警音樂播放次數(shù)等；

(6)每種不同報警事件都可以設(shè)定和其相對應(yīng)的報警信息。

2．2．3歷史記錄

(1)對報警信息及重要事件、消息進(jìn)行歷史記錄。例如一些閘刀的分閘雖然不是報警事件，但是會對整個動力系統(tǒng)的運(yùn)行產(chǎn)生重大影響，因此將其定義為消息，記錄在歷史記錄中。

(2)根據(jù)用戶需要對一些重要的數(shù)據(jù)進(jìn)行歷史記錄并存儲在相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫中，例如電量儀的功率。通過比較長時間地記錄電量儀功率數(shù)據(jù)，可以幫助用戶分析電能負(fù)載情況。

3結(jié)束語

通過機(jī)房監(jiān)控系統(tǒng)的實際使用情況，得知該系統(tǒng)簡單易用、運(yùn)行穩(wěn)定、性能可靠。保障機(jī)房的安全運(yùn)行，給機(jī)房工作人員帶來極大的