基于LonWorks的中央空调模糊-PID控制系统的设计

　　随着 20 世纪 80 年代现场总线技术的形成和发展，以模拟信号进行传输的传统控制方法受到了严峻的挑战。现场总线用数字化通信代替 4 ～20 mA 模拟传输信号，形成了适应各种实际需要的自动控制系统，尤其是 LonWorks 现场总线于 1990 年正式公布，并且逐步推广应用，显示出了它特有的优势和强大的生命力。它将计算机技术、网络技术和控制技术融为一体，被广泛应用于楼宇自动化、电力监控及工业过程控制等多个领域。

　　中央空调系统作为智能建筑中必不可少的一部分，对它的智能化控制的研究和开发具有极其重要的意义。将模糊控制方法和 LonWorks 技术同时应用于中央空调系统的监控上，可全面提升系统的性能，实现高可靠、高性能且更节能。

　　一、系统硬件设计

　　本课题以空调系统为主要研究对象，由于空调系统监控节点多，控制过程复杂，而 LonWorks 控制网络是当前最为流行，通信能力较强的一种现场总线，在采用双绞线、波特率为 78 Kbit/s的通信网络中，直接通信距离可达2 700 m，节点总数可达 32 000 个，它广泛应用于楼宇自动控制过程中，所以本系统采用 LonWorks 现场总线进行组网。

　　Neuron 芯片作为该总线的核心器件，组成各智能节点，各智能节点连接到一条Lon 总线上，能够实现上位机和下位机之间，以及各智能节点之间的双向全数字化通信; 同时这种结构还有利于系统的扩建，随着楼控系统智能化程度的不断提高，一些新的智能设备也可以直接挂接到本网络，这样能够大大降低开发难度和扩建成本。

　　1.智能节点的设计

　　每个连接到网络上的 LonWorks 设备称为节点，它是 LonWorks 现场总线控制网络的基本单元。智能节点分布在工业现场，主要用于接收和处理来自传感器的输入数据，执行通信和控制任务以及控制执行器操作等。

　　智能节点有两种类型，一种是基于Neuron 芯片的节点，这种节点由一个神经元芯片加上收发器组成，可以完成现场设备的通信和一些简单数据处理任务，它的优点是结构简单、便于开发、成本低且实时性好，缺点是对于复杂的控制显得力不从心。另外一种是基于主机的节点，这种节点中神经元芯片主要作为通信处理器，而其他复杂的测控功能通常由其他的处理器 ( 如微处理器、PC 机等) 来完成，这种节点能够完成复杂的控制功能，但是结构复杂、成本高且开发起来比较困难。

　　本设计 LonWorks 上的智能节点采用DDC ( 直接数字控制器) ，它属于第一种节点类型，包括一个神经元芯片和收发器。

　　使用专用的 Neuron C 编程语言编程，应用编写完毕，Neuron C 代码可以被编译成机器码形式并下载到芯片上，当应用程序下载到控制节点时，智能节点可以接收发送网络上的信息，而且还可以进行数据处理，例如模糊 - PID 控制、实时数据采集等。