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

    摘要：文章簡(jiǎn)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(shí)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。

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

    20世紀(jì)90年代初，美國(guó)Echelon公司開(kāi)發(fā)了LonWorks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(tái)，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(gè)平坦的、對(duì)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(lèi)LonMark技術(shù)的產(chǎn)品。LonWorks技術(shù)自1996年進(jìn)人中國(guó)，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(jí)通信協(xié)議(LonTalk)、三個(gè)微處理器、一個(gè)多任務(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1—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(duì)象自行定義，大大節(jié)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(biāo)準(zhǔn)，具有很好的開(kāi)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(wú)主站控制。LonWorks網(wǎng)絡(luò)采用無(wú)主站點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的對(duì)等結(jié)構(gòu)，各節(jié)點(diǎn)地位均等，每個(gè)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(huì)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?cè)O(shè)備地址、調(diào)整運(yùn)行參數(shù)、系統(tǒng)升級(jí)只需通過(guò)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(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(yīng)用到工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)、智能建筑、機(jī)房監(jiān)控、交通運(yùn)輸?shù)榷鄠�(gè)領(lǐng)域。本文就其在成都某通信有限公司機(jī)房環(huán)境動(dòng)力監(jiān)控系統(tǒng)中的實(shí)際應(yīng)用來(lái)說(shuō)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(duì)供電系統(tǒng)和環(huán)境的要求就非常高，對(duì)動(dòng)力與環(huán)境實(shí)現(xiàn)自動(dòng)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(gè)LonWorks節(jié)點(diǎn)模塊及各種現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備組成。

    上位機(jī)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)接口模塊與LonWorks總線相連，用于整個(gè)系統(tǒng)的集中監(jiān)控管理、分析與檢測(cè)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(cè)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(shí)時(shí)檢測(cè)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(chǎng)總線作為控制和通信網(wǎng)絡(luò)把各節(jié)點(diǎn)連接成一個(gè)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(shí)，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(chǎng)已安裝各種現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)設(shè)備，包括溫濕度儀4臺(tái)、漏水檢測(cè)儀1臺(tái)、UPS 2臺(tái)、電量檢測(cè)儀1臺(tái)、各種電源開(kāi)關(guān)及消防檢測(cè)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(jī)房消防檢測(cè)、配電室消防檢測(cè)、監(jiān)控室消防檢測(cè)、大樓消防檢測(cè))。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備情況配置LonWorks系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的各個(gè)部分，其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖所示。

2.1.1 LonWorks節(jié)點(diǎn)模塊

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(shí)現(xiàn)的主要功能如下：

2.2.1實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)

    實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)包括環(huán)境監(jiān)測(cè)和動(dòng)力參數(shù)監(jiān)測(cè)。環(huán)境監(jiān)測(cè)主要是機(jī)房?jī)?nèi)溫、濕度監(jiān)測(cè)及漏水監(jiān)測(cè)；動(dòng)力參數(shù)監(jiān)測(cè)則主要包括電源開(kāi)關(guān)、電量參數(shù)(三相電壓、電流、有功功率、無(wú)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(cè)。

(1)溫濕度監(jiān)測(cè)

    計(jì)算機(jī)及通信設(shè)備對(duì)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(guò)模擬量輸入模塊采集數(shù)據(jù)并傳遞到上位機(jī)組態(tài)王軟件中，對(duì)溫濕度進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示、繪制時(shí)間曲線、在數(shù)據(jù)超出高低限設(shè)定值時(shí)發(fā)出報(bào)警信息。

(2)漏水監(jiān)控

    使用智能漏水檢測(cè)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(cè)感應(yīng)線上任何點(diǎn)的漏水位置，并發(fā)出語(yǔ)音報(bào)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(dòng)報(bào)警功能，同時(shí)系統(tǒng)還可檢測(cè)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(bào)警提示管理人員清洗感應(yīng)線。

(3)電源開(kāi)關(guān)及消防狀態(tài)監(jiān)測(cè)

    監(jiān)視各支路電源及消防的開(kāi)關(guān)狀態(tài)，通過(guò)光電隔離電壓轉(zhuǎn)換和數(shù)字量輸入模塊，實(shí)時(shí)監(jiān)控配電狀況。

(4)電源參數(shù)監(jiān)測(cè)

    采用電量檢測(cè)儀監(jiān)測(cè)市電和UPS供電質(zhì)量，如三相電壓、電流、有功功率、無(wú)功功率、功率因數(shù)、頻率等參數(shù)。對(duì)于重要的參數(shù)可作曲線記錄，查詢(xún)每段時(shí)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(bào)警

    在上位機(jī)組態(tài)王軟件中編程可對(duì)實(shí)時(shí)采集到的各種現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行報(bào)警判斷并發(fā)出警報(bào)，實(shí)現(xiàn)的報(bào)警功能如下：

    (1)對(duì)各種開(kāi)關(guān)量進(jìn)行打開(kāi)、閉合或狀態(tài)改變報(bào)警；

    (2)對(duì)模擬量進(jìn)行高限、低限、高高限、低低限、變化率、死區(qū)等報(bào)警；

    (3)通過(guò)音箱直接發(fā)出報(bào)警信息；

    (4)利用調(diào)制解調(diào)器通過(guò)電話發(fā)出報(bào)警信息；