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

1、基于LonWorks現(xiàn)場總線的機房監(jiān)控系統(tǒng)    摘要：文章簡要介紹LonWorks技術(shù)的特點及其網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，并根據(jù)實際應(yīng)用介紹該技術(shù)在機房監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用。 關(guān)鍵詞：LonWorks節(jié)點 模塊機房監(jiān)控     1 LonWorks技術(shù)特點及系統(tǒng)結(jié)構(gòu)20世紀90年代初，美國Echelo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

2、類LonMark技術(shù)的產(chǎn)品。LonWorks技術(shù)自1996年進入中國，也取得了迅速發(fā)展。1.1 LonWorks技術(shù)的特點LonWorks技術(shù)的核心是神經(jīng)元芯片，它包括一個固化的高通信協(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。其主要特點有：(1)開放性和互操作性。LonWorks技術(shù)符合ISO的OSI標準，具有很好的開放性、互聯(lián)性和互操作性，符合LonMark標準的不同公司的產(chǎn)品可以相互兼容，系

3、統(tǒng)進行擴容十分方便；(2)分布式無主站控制。LonWorks網(wǎng)絡(luò)采用無主站點對點的對等結(jié)構(gòu)，各節(jié)點地位均等，每個節(jié)點都能完成控制和通訊功能。部分節(jié)點的故障不會造成系統(tǒng)癱瘓，提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性，降低了維護難度；(3)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)靈活。LonWorks網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)靈活多變，可根據(jù)具體應(yīng)工程的結(jié)構(gòu)特點采用不同的網(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)整運行參數(shù)、系統(tǒng)升級只需通過微機設(shè)置，不必更改硬件設(shè)備，因此可以節(jié)省硬件數(shù)量投資，節(jié)省安裝與維護費用。2應(yīng)用實例上工業(yè)自動化儀表研究所從1996年

4、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、機房監(jiān)控交通運輸?shù)榷鄠€領(lǐng)域。本文就其在成都某通信有限公司機房環(huán)境動力監(jiān)控系統(tǒng)中的實際應(yīng)用來說明LonWorks技術(shù)在機房監(jiān)控中的應(yīng)用。21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)由上管理機、網(wǎng)絡(luò)接口以及多個LonWorks節(jié)點模塊及各種現(xiàn)場設(shè)備組成。上位機通過網(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)點間的通信包、網(wǎng)絡(luò)變量等的通信狀況

5、，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)接口模塊負責(zé)接收上位機下達的指令和上傳本節(jié)點的實時檢測參數(shù)。節(jié)點數(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)點連接成一個分布式智能控制系統(tǒng)，網(wǎng)絡(luò)拓撲結(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78125Kbps時，LonWorks總線任意兩節(jié)點之間的通信距離可以達到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、UPS 2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)、主機房消防檢

6、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。211 LonWorks節(jié)點模塊(如表所示)22軟件功能根據(jù)系統(tǒng)要求，在組態(tài)王中進行相應(yīng)編程，該系統(tǒng)實現(xiàn)的主要功能如下：221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)點模塊表LonWorks節(jié)點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

7、電流0-5V電壓)，具有輸入隔離功能。使用全部8路分別進行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路干觸點輸入，并提供輸入光電隔離。11個相互獨立的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。在采用總線拓撲結(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?？删幊檀芯W(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

8、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標準的網(wǎng)絡(luò)變量類型。上位機管理工具LonMarker集成工具軟件用于設(shè)計、安裝、操作和維護多廠商的、開放的、可互操作的knWorks網(wǎng)絡(luò)。內(nèi)嵌了強大的客戶服務(wù)器體系結(jié)構(gòu)，并集成了簡單易用的Microsofi Visio用戶界面。LNS DDE server采集現(xiàn)場各種LonWorks節(jié)點模塊采集的數(shù)據(jù)，任何和DDE或suite“nk兼容的Microsoft Window8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Lon DDE server中獲取各種現(xiàn)場數(shù)據(jù)

9、，并對這些數(shù)據(jù)進行管理、分析、顯示及保存，從而對系統(tǒng)進行監(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)器的便攜計算機、臺式機及嵌入式個人計算機及兼容操作系統(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)進行監(jiān)視、管理或診斷等。(1)溫濕度監(jiān)測計算機及通信設(shè)備對溫度和濕度有較高的要求，在機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)并傳遞到上位機組態(tài)王軟件中，對溫濕度進行時時顯示、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)還可檢測機房潔凈度，當感應(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)