摘要： LonWorks是新一代高速控制网络技术，以其开放、灵活等特点成为楼宇自控系统的最佳选择。本文对LonWorks 控制网络技术在楼宇自控系统中的应用进行深入的解析，并提示系统设计时应注意的几个问题。

自90年代初美国Echelon公司开发出第一片Neuron芯片以来，LonWorks 控制网络技术已经渗透到了控制领域的每一个角落。LonWorks控制网络技术摆脱了独享控制方案和中心控制系统。作为一项革命性的控制系统，LonWorks控制网络技术以其开放性、灵活性、低成本、开发迅速的特点在楼宇自动化、工业自动化和家庭自动化等方面取得了令人瞩目的成绩。

一、 采用LonWorks控制网络技术的优势

在传统的集中控制系统中，远端传感器向中心控制器提供反馈信号，每个系统都有自己的I/O及处理过程，这样造成开发、安装、调试复杂、成本高、扩展性差。系统设计师大量的精力用在传递线路和通讯方面。

LonWorks 控制网络技术拥有诸多优点，集中体现在以下几个方面：

1、系统具有开放性和互操作性。

LonWorks 网络由节点（即智能控制器、智能仪表、智能设备终端等﹚通过固化在内部的符合OSI七层参考模型的LONTALK 网络通讯协议互联，组成“Peer to Peer”对等网络，开发人员只需将主要精力花在系统应用设计方面，而不需要专门去实现和测试传输线路和通讯系统。

2、真正的分布式控制。

网络节点靠近现场传感器和执行机构，每个节点都能完成控制和通讯功能，部分节点故障不会造成系统瘫痪，可多个监控工作站可随意安装在网络的任何位置，并且位置也可以随时变换，监控工作站之间功能完全对等，也可以定义成不同级别。这些特点对系统的调试、维护和稳定性都有着重要的意义。

3、系统组态灵活、开发周期短、应用媒体范围广泛。

采用不同类型的收发器，系统可利用双绞线、光缆、同轴电缆、电力线、无线、红外线等多种媒体进行信号传输；根据传输距离的远近、传输速度和现场设备等具体要求组成星型、环型、自由拓扑结构或总线型等结构，这些都给系统设计和维护升级改造带来极大的方便。

二、BAS系统构成综述

BAS楼宇自动化系统完全遵守 LonWorks控制网络标准通讯协议-- LONTALK,充分利用了LonWorks技术的控制和通讯功能，其网络组成包括：

智能节点

网络接口及连接设备

人机界面操作站

1． 智能节点

智能节点是最靠近现场设备的控制器，可与传感器、执行机构相连，通过数字量、模拟量的输入/输出，可以进行数据采集、接收、发送指令。由Echelon 公司提供的收发器包括:TP/XF-78、TP/XF-1250双绞线总线型，TP/FTT-10A自由拓扑结构双绞线型，PLC-10动力线型等可组成相应的网络拓扑结构。

智能节点提供的监控功能包括数字量输入、数字量输出、模拟量输入、模拟量输出以及标准系统时钟等。

系统底层应用程序写入节点的存储器中，每个节点不但可以独立完成采集与控制指令，还可以与其他节点进行对等网络通讯。

2．网络接口及连接设备

网络接口适配器是操作站与网络之间的通讯设备，采用LONTALK 通讯协议进行通讯。PCLTA (PC LonTalk Adapter)是一种ISA 插卡，插入PC 机后即可与LonWorks 网络进行通讯。SLTA/2 和SLTA-10A (Serial LonTalk Adapter) 是EIA-232 串口适配器，通过标准串口与网络交换数据。

网络连接设备主要是指路由器，用于连接不同拓扑结构或不同通讯媒体的子网或信道，LonWorks 路由器由两个模块组成，分别连接两个通讯信道，有了LonWorks 路由器就可以将成千上万的节点安装到网络上。

3.人机界面操作站

不同于以往的集中控制系统中心，LonWorks系统操作站并不是网络数据交换的中心，而只是操作人员对网络进行监视与控制的界面，主要完成系统监控及网络管理功能。网络管理功能包括设定系统参数、选择监控方式、定义和更换节点等，监控功能包括监视系统运行状态、监视系统故障报警、控制设备启停或阀门开启度等。

三、 BAS楼宇自动化系统监控对象及功能

BAS楼宇自动化系统能够对现代化建筑进行全面、灵活、可靠的监控，主要包括对中央空调系统、冷量计费系统、锅炉/热交换系统、给排水系统、变配电系统、照明灯光系统、电梯系统、防盗保安系统等的监控。各子系统既可独立运作又可统一协调管理，使整个建筑物内的机电设备能高效、安全、可靠地运行。

1． 中央空调系统

* 监视冷水机组运行状态

* 按照规定的顺序远程/自动控制机组启停

开机顺序为：冷却塔阀门-冷却水蝶阀-冷却水泵-冷冻水蝶阀-冷冻水泵-冷水机组 （冷却塔风机随温度调节）关机顺序相反

* 冷冻/冷却电动蝶阀开启、闭合控制及阀位状态显示。

* 冷冻/冷却水泵启停控制及故障报警。

* 冷冻/冷却水进出水流量、温度、压力等参数的采集和记录。

* 根据实际冷负荷实时调节冷水机组开启台数及对冷冻水泵进行变频调速控制以节约能源。

* 新风及环境温度、湿度监测。

* 对新风机、空气处理机、送/排风机启停控制，比例调节阀开度控制和阀位状态显示。

* 与消防系统配合，发生火灾时开启送/排风机。

* 对以上设备可按预先制订的时间表自动启停。

* 根据冷却塔出水温度实时控制冷却塔风机启停。

2. 冷量计费系统

* 记录风机盘管电磁阀累计开启时间。

* 记录空气处理机比例调节阀流过冷冻水的累计流量。

* 统计、打印中央空调冷量收费单。

3． 锅炉/热交换系统

* 锅炉蒸汽温度、压力监测。

* 减压后锅炉蒸汽温度、压力监测。

* 热交换器工作状态监测。

* 热交换器供回水温度、流量、压力监测。

* 控制供热水泵启停和状态监测。

4. 变配电系统

* 变压器温度监测及报警。

* 配电柜内电压、电流、有功功率、无功功率、功率因数等监测及报警。

* 开关柜各支路的开关状态监测、继电器保护状态监测。

* 发电机组工作状态监测、油温超温报警等。

5． 给排水系统

* 给水泵自动轮换启动、状态监测和故障报警。

* 系统压力、液位、流量监测。

6． 照明系统

* 根据功能要求的不同进行区域照明开关及照度控制

* 根据预订的时间表分区控制照明灯启停。

* 根据环境照度调节照明系统照度。

7．电梯系统

* 监视电梯运行状态。

* 监视电梯所在楼层。

* 与消防系统联动强行控制电梯启停

8． 防盗保安系统

* 通过网络接口与其他子系统互联。

* 对报警信号进行电子地图快速定位，

BAS系统操作界面软件

全中文动态图形化操作界面，操作非常容易，按照界面上的中文提示，就可完成大部分的操作工作。其主要功能有：

1．对各子系统设备进行全面的监测和控制

系统应用程序和基本参数保存在智能节点的存储器内，节点掉电也不会丢失，智能节点能独立完成数据采集和设备控制功能。操作界面则可让操作者直接进行控制。

1） 在图形操作界面上可进入各子系统界面。

2） 在图形操作界面上动态实时显示设备工作状态、系统参数（包括冷冻/冷却水供/回水温度、压力、流量、阀门开启度、一氧化碳含量等）。其中，中央空调子系统的冷源系统界面将全部相关设备在一屏内同时显示，使操作者能纵观全局，防止错误操作，避免了频繁转换菜单。

3） 利用图形化按钮对设备进行控制。

4） 利用图形和声音报警方式报告设备运行故障。

2．系统初始化及参数设定首次使用本系统时进行初始化。

1） 增减操作员、修改密码。

2） 定义操作者权限，限定相应级别操作员的操作范围。

3） 增减系统功能模块。

4） 设定设备启停时间表。

5） 设定冷却塔温度调节范围。

6） 设定变频器调速参数。

7） 对冷量计费系统可设定不同时间段应收的费率。

3．历史记录的查询、统计、分析

1） 定时自动采集记录

- 冷冻水的供/回水温度、流量、压力值。

- 冷却水的供/回水温度、流量、压力值。

- 新风/送风/回风温度。

- 锅炉/热交换器的蒸汽温度、压力值。

- 变配电系统的电压、电流、有功功率、无功功率、功率因数等。

- 给排水系统的压力、流量、液位等。

2）故障报警自动记录

- 冷水机组、冷冻/冷却水泵等故障。

- 冷冻/冷却水超温、超压报警。

- 新风机、风柜等滤网堵塞报警。

- 锅炉蒸汽超温、超压报警。

- 配电系统过载、超温报警。

- 电梯故障报警。

- 给排水水位报警。

- 防盗保安触发报警。

对以上报警信息可详细记录故障种类、发生时间、解决时间等。

3） 历史记录的条件查询、统计和打印报表。

- 用文字、图表等方式方便用户查阅

- 取代以前手工记录、查找的烦琐工作。

- 在需要时可将记录内容报表打印成文件。

四、 设计基于LonWorks技术的楼宇自控系统应注意的几个问题

1． 应充分利用LonWorks网络技术真正分布式的特点，尽量将节点分散安排在靠近现场设备的位置，以减少布线工作量和提高传输的可靠性。

2． 从底层软件设计角度出发，应尽量将某一设备的控制点与与之相对应的数据采集点安排在同一节点上，目的是减少网络变量在网上的传输量，减少不必要的信息丢失，提高传输的可靠性，同时也可以简化程序设计的复杂性。 例如，某台冷却塔的启停控制是由该冷却塔出水温度的高低决定的，那么在可能的情况下就应尽量将该温度采集点与该冷却塔的启停控制点安排在同一个节点上。

3． 整个系统的智能节点应尽量采用集中供电方式。减少因部分节点掉电引起的系统参数不一致的机会。

4． 应采用新型号的网络产品，尽量不要用已经过时的产品，且产品之间要注意配套。例如Lonworks TP/XF78K 、TP/XF125K 模块现在已经基本不生产了，代替它们的是FTT-10A 模块，相应的网络接口由原来的SLTA/2 更新为 SLTA-10 .

5． 应特别注意一次元件的安装质量，这往往不被人重视但又经常是系统缺陷的重要原因。例如，流量计的安装要求前后有一定长度的直管距离，如果不能保证，则所测出的流量很可能就不准确。又比如水流开关的安装螺纹套管管径应足够大才能保证叶片自由摆动的角度足够使触点接触。