（(海思自动化技术部LonWorks技术粉丝提供)）

一、概述
  LonWorks现场总线技术适应了控制系统向智能化、网络化、分布式发展的趋势，成为控制领域的热点技术。它采用了 ISO/ OSI模型的全部七层通信协议和面向对象事件驱动的设计方法(When()语句)，物理层支持双绞线、同轴电缆、光纤、红外线、电力线等多种通信介质。在许多领域被广泛应用，特别是在现代楼宇控制、智能家居中具有突出的地位和优势。本文介绍一种基于LonWorks技术的基础上，设计和开发了中央空调系统末端空调箱智能控制器，分析了符合LonMark互操作性协议的空调箱智能控制器软件实现的技术路线与方案。
二、LonMark规范描述
    LonWorks技术使采用不同生产商提供的产品来设计增强的控制系统柔性成为可能。Neuron(神经元)芯片中的LonTalk协议是LonWorks互操作性的基石。LonMark互操作性规范为怎样设计一个基于LonWorks技术可互操作的产品提供了详细的说明和技术阐述。对配置、管理和与在LonWorks网络上的产品进行通讯，LonTalk协议应用层(第7层)提供了详细的设计规范，而基于网络变量的LonMark对象的使用是应用层互操作性的基础。LonMark对象充分运用了能更好的支持互操作性的一套预定义的标准网络变量类型(SNVT)和标准配置参数类型(SCPT)，使得不同提供商提供的不同产品很容易的满足可互操作的、友好的通讯接口。

LonMark对象有5种类型：

1、节点对象－对象0，它允许节点内的对象的功能受到监视。传感器对象，它是可用于任意传感器类型的通用对象，可为执行器和在一个控制器对象内的控制回路提供数据。

2、传感器对象包括有对象1－开环传感器对象：适用于检测绝对值和不要求反馈信息用于校正操作的传感器设备；

3、对象2－闭环传感器对象：包含有反馈特点使他适用于多个传感器控制同一个执行器，同时使传感器和执行器的实际状态与预定状态保持同步。

4、执行器对象包括有对象3－开环执行器对象：适用于执行器不提供反馈信息的应用场合；

5、对象4－闭环执行器对象：具有的反馈特点使他适用于多个传感器设备与多个执行器绑定的场合，反馈可同步多个传感器设备与多个执行器的实际状态和预定状态。

6、控制器对象－对象5：它在数据引入对象（例如传感器对象）和数据消费对象（例如执行器对象）之间引入控制算法。
三、空调箱控制对象分析
   空调箱作为中央空调系统末端重要的设备，用于控制建筑内工作空间的温度与新风调节，是建筑能耗的主要设备之一，空调箱控制的要求和合理性等方面十分重要。本文以一种普通空调箱为例来简要分析空调箱的控制策略。

控制需求分析：

①　送风温度检测；

②　空调箱的工作状态及故障状态；

③　空气滤网的堵塞状态及报警；

④　根据检测温度与设定温度的比较，调节冷水(暖气)管电动阀的开度；

⑤　控制规律采用PI(比例积分)，因室内温度的调节是一个大滞后、大惯性环节，PI控制是可行的；

⑥　过程变量为送风温度，控制变量为冷水(暖气)阀阀门开度；

⑦　每台风机都安排每天启动和关机的时序控制，时序表存放在上位机程序中，可以修改并下载；

⑧　 可改变空调箱的运行模式：制冷模式，加热模式，通风模式和旁路模式（缺省）。

四、程序接口设置
    空调箱的程序为模块化设计，有对外的网络变量接口，接口设计为标准的符合LonMark互操作性规范。模块化的设计使得实际的功能实现可以根据需要进行组态和链接，增强了各模块使用的灵活性，使模块可复用性强，并且在保持外部接口的稳定条件下，可改进控制的算法，提高可升级性。同时，模块化的设计使得程序的可维护性和调试的方便性大大的提高。
表1是各控制模块的接口变量设计的安排，共有PI控制、时序控制、逻辑控制三个功能模块。各模块均使用了LonMark对象类型，限于篇幅，对以下介绍的控制模块仅列出了部分变量，并且省去了变量名，变量初值的说明。LonMark对象定义为：

表1

#pragma set_node_sd_string 

AI,5PI,5SCHEDULE,3CONTROLDOAO,5LOGIC,
1CONFIG, FOR AIR CONTIONING.
五、软件设计
1、PI函数的功能
SNVT_count PI( SNVT_temp_p Setpoint, SNVT _temp_p Spacetemp,
 SNVT_temp_p OutDoortemp, SNVT_temp_p DeadBand,
 SNVT_hvac_mode Mode, SNVT_lev_disc FanState,
 SNVT_time_sec ByPassT, SNVT_lev_percent ByPassV,
 SNVT_count PIDPropor-tion, SNVT_count PIDIntegral,
 SNVT_count PIDInterval)
PI函数的返回值是nvoPidOut的数值。
PI函数内部实现的功能包括：
(1) 制冷状态下和加热状态下的控制算法。
(2) 采样周期和PI周期的关系是：采样周期是PI周期的十分之一，经过十次采样后求出采样的平均值，再进行PI运算。
(3) PI输出：输出是百分比。在开机时，先固定阀门开度一定时间，然后再进行PI控制。
2、SCHEDULE函数
SNVT_lev_disc SCHEDULE（BA_timezone *Timezone; SNVT_time_stamp *Time;
SNVT_date_day Week; )
SCHEDULE函数的返回值：nvoSchEnable。函数实现一年中可设7个节假日，一天中可设两个工作时间段（由BA_Timezone定义）。每星期可选择工作日，在工作时间外可自动关闭空调，在工作时间内可自动打开空调。
3、逻辑控制
   逻辑控制模块是最终处理输出的控制器。所有的信号均传递给逻辑控制器，然后决定控制的输出。整个软件的控制流程如图2所示：

图2 逻辑控制流程图

六、结束语
    LON控制网络技术的应用使得空调箱控制变得简单，功能实现灵活、多样化。控制算法集成在智能节点设备中，适应了智能建筑控制对象分散的特点。