智能建筑总体培训讲座

山东省建立厅建筑智能化技术培训班

智能建筑与智能小区运用技术

哈尔滨工业大学建筑设计研讨院建筑智能化技术研讨所所长刘晓胜(博士后•副教授)手机：1-365-1278电话第四部分底层通讯控制网络技术.底层控制通讯网络概念RS232C/RS422A/RS485总线技术现场总线技术智能小区中总线运用基于TCP/IP和以太网的底层控制设备通讯智能小区底层控制网络的开展方向底层通讯控制网络.(1)总线:计算机之间、模块之间、计算机与模块之间传送信息的一束束信号线的集合，为各模块间和各部件间提供规范的信息通路。(2)总线构造:面向处置器和面向总线总线的有关概念.(3)总线分类:系统总线(板级总线)外总线(通讯总线)部分总线内部总线总线的有关概念CPUDRAM输出控制器I/O接口系统总线.(3)总线传输方式同步式传输异步式传输半同步式传输分别式传输(4)PC机中的总线：PC/XT总线(8位)、ISA总线(16位)、MCA总线(32位、IBM、PS/2)、EISA总线(32位、Compaq)、PCI(32/64位、Intel)总线等。总线的有关概念.各种总线的主要特征(5)STD工业控制总线：1978，美国普洛公司，56(6)VME总线：VersaModulEurocard,32位任务站级总线规范，Motorrola,85IEEE-1014总线规范(7)SCSI总线(SmallComputerSystemInterface)：86,ANSI,92,ESCSI,系统级规范，主机与智能外设通讯接口，单端6m/差分25m,50芯，<20MB/s,<9个外设，总线的有关概念

8位ISA16ISAEISAPCI总线宽度8163232/64典型时钟1.19MHz6MHz10MHz33MHz总线传输率2MB/s8MHz32MHz132MHz存储器传输率2MB/s32~80MHz

264MHz.(8)USB总线(9)IEEE-488总线HP公司提出，IEEE和IEC认定的丈量仪器系统规范总线，又称HP-IB(HP接口总线)、IEC-IB(IEC接口总线)、GP-IB(通用接口总线)。24线衔接器(16信号，8数据/3交换/5控制)，负逻辑，<15个设备，<20米，<1MB/s(10)RS232、RS422、RS485总线总线的有关概念.(1)什么是底层控制通讯网络:经过一种或几种总线方式，实现与现场各种设备的通讯，并经过总线实现对现场设备进展必要控制的计算机网络系统,称之为底层控制通讯网络系统，简称底层网络。(2)底层控制通讯网络特点:多属于低速网络;多为控制(I/O)信号,数据量小;可靠性要求比较高等;底层控制通讯网络概念.(3)底层控制通讯网络种类:传统的通讯总线;现场总线;基于TCP/IP的控制方式等。(4)底层控制通讯网络选择原那么:可靠性原那么通讯速率和通讯间隔要求先进性、适用性与经济性相结合的原那么抗干扰才干原那么技术开展方向性原那么底层控制通讯网络概念.长间隔通讯的根本要求:传输间隔要远；抗干扰性能好；传输速率比较低；本钱要较低等。常用串行通讯总线RS232C(RS232A，RS232B)；RS449，RS422A，RS423和RS485；20mA电流环。USB底层控制通讯网络概念.(0)串行通讯的根本概念异步通讯：波特率：300/600/1200/2400/9600/19200数据位：5/6/7/8校验位：奇校验/偶校验/不校验停顿位：1/1.5/2RS232C总线第n-1个字符00/10/10/10/10/110/10/10/10/1100/10/10/1停顿位起始位起始位校验位校验位停顿位第n+1个字符第n个字符0/1数据位数据位低位高位.同步通讯RS232C总线.(1)异步串行通讯总线；(2)EIA正式公布的RC-232C总线规范，CCITT制定和引荐的V.24根本一样。(3)数据终端设备(DTE，DataTerminalEquipment)、数据通讯设备(DCE，DataCommunicationEquipment)(4)传输间隔普通小于15m，传输速率普通小于20kbpsRS232C总线.(5)完好的RS232C接口有22根线，采用规范的25芯DB插头座(6)RS232C采用负逻辑，即：逻辑“1〞：-5V~-15V;逻辑“0〞：+5V~+15V(7)用RS232C总线衔接系统:近程通讯:10根线，或6根线，或3根线远程通讯:Modem+网RS232C总线.(8)常用衔接方式五根线衔接方式RS232C总线TXDRXD发送数据数据终端就绪数据终端就绪发送数据接纳数据接纳数据信号地数据安装就绪数据安装就绪TXDRXD图6-3计算机与终端设备的RS232C衔接计算机终端设备屏蔽地DTRDSRDTRDSR.(8)常用衔接方式：三根线衔接方式发送数据发送数据计算机或终端设备237计算机或终端设备237发送数据发送数据信号地计算机/终端与终端设备的通讯信号地计算机23452068接纳数据RXD恳求发送RTS去除发送CTS载波检测CD数据终端就绪DTR数据设备就绪DSR计算机234752068RXDTXDRTSCTSCDDTRDSR(b)计算机与计算机设备的通讯图6-4RS232C的一种简单衔接方式7RS232C总线.(8)常用衔接方式：远程衔接方式RS232C总线.(9)常用芯片及衔接：RS232C总线.(9)常用芯片及衔接RS232C总线.(1)EIA于1977年公布了RS449规范接口。(2)RS422A规定了双端电气接口方式，采用双端线传输信号。(3)差动方式传输:驱动器输出：2v-6v;输入最小电平：200mV;(4)传输速率10Mpbs，传输间隔:120m。最大传输间隔可达1200m。(5)常用芯片及衔接:线路驱动器SN75174或MC3487或MAX3487，线路接纳器SN75175或MC3486或MAX3486。RS422A总线.(4)常用芯片及衔接RS422A总线1A123451216151413681171091Y1Z1,2使能2Z2Y2AGNDVCC4A4Z3Z3Y3A3,4使能4YSN751741B123451216151413681171091A1Y1,2使能2Y2A2BGNDVCC4B4Y3Y3A3B3,4使能4ASN75175.(4)常用芯片及衔接RS422A总线.(1)一种多发送器和多接纳器的电路规范(2)衔接RS485总线.1995，Intel公司提出的中速串行总线，USB1.1定义了两个速度：12Mpbs和1.5Mbps;2000年，制定了USB2.0,480Mbps;用于键盘、鼠标、打印机等设备的衔接；产生缘由：PC机与相连；易用性：重新配置灵敏；端口扩展：PC机端口可用数量的限制。USB2.0产生的缘由：满足处置大量数据的要求。添加了第三个传输速度：480Mbps兼容USB1.1USB通用串行总线.总线拓扑构造：分层星型构造；USB最多可支持5个Hub层，127个外设；USB通用串行总线Hub1RootHub主机Hub1Hub1节点节点节点节点····.USB的物理层(USB1.1)4根电缆：D+、D-是差模信号，Vbus：+5v12Mbps高速方式：磁盘、CD刻录机等；带屏蔽双绞线，<5m；1.5Mbps低速方式：鼠标、键盘等；普通双绞线，<3m。USB设备包括Hub和功能设备；一个USB设备分三层：支持即插即用；设备电源；设备挂起；USB通用串行总线.USB主机数据传输方式：控制传输同步传输终端传输数据块传输USB总线协议域类型包类型总线操作错误检验与恢复USB通用串行总线.(0)工业控制系统的开展过程和趋势过程:气动式仪表控制系统电动单元组合式模拟仪表控制系统集中式数字控制系统集散式控制系统DCS现场总线控制系统FCS(FieldbusControlSystem)。趋势:分散化;网络化;智能化;现场总线技术.(1)现场总线是运用在消费现场、微机化丈量控制设备之间实现双向串行多点数字通讯的系统，也称为开放式、数字化、多点通讯的底层控制网络。(2)构造特点:数字信号替代模拟信号实现一对电线上传输多个信号为多个设备提供了电源不再需求模/数转换部件及数/模转换部件现场总线.现场总线.(2)现场总线技术特点：系统的开放性互可操作性与互用性现场设备的智能化与功能的自治性系统构造的高度分散性对现场环境的顺应性现场总线.(3)现场总线的优点：节省硬件数量与投资节约安装费用节省维护费用提高用户系统集成自动权提高系统的准确性与可靠性易于系统调整现场总线.(4)几种常见的现场总线LonWorks总线CAN总线FF总线：FoundationFieldbusPROFIBUS总线：HART总线:HighAddressableRemoteTransducer现场总线.智能小区中常用的现场总线LonWorks总线CAN总线现场总线.(1)LON(LocalOperatingNetworks),美国Echelon推出，Motorala、Toshia共同倡导、2600多家公司参与，1000多家公司推出了产品(2)1990年正式公布(3)面向对象的设计方法(4)采用七层通讯协议(5)300kb/s~1.5Mb/s,2700m(78kb/s)(6)多介质LonWorks总线.(7)过程控制、交通运输、办公、保安、楼宇等。(8)Neuron神经元芯片：3个CPU媒体访问控制处置器网络处置器运用途置器(9)中心技术之一：LonWorks节点以神经元芯片为中心采用MIP(ModularInformationProcessor)构造LonWorks总线.以神经元芯片为中心的节点LonWorks总线16K~58KROM(3150)电源晶振神经元芯片3150/3120I/O调理收发器图6-12神经元节点的构造框图传感器执行器.采用MIP构造的节点(10)中心技术之一：LonWorks路由器LonWorks总线.(11)中心技术之一：神经元芯片LonWorks总线MACCPU运用CPU网络CPUEEPROM512Byte*12Kbyte*2RAM1KByte*32Kbyte*4ROM10KByte*58bit数据线控制时钟和计数器CPUI/O模块〔包含16bit存放器，脉冲计数器，20mA环电流等〕16bit数据线网络通讯口时序和控制Reset#CLK1CLK2Service#IO0IO7···IO8IO9IO10CP0CP4···VssVcc66外部存储器(3150)图6-14神经元芯片的构造框图.四种型号的神经元芯片比较LonWorks总线

MC143150MC143120MC143120E2MC143120E1处置器3333RAM容量(Byte)2048102420481024ROM容量(Byte)—102401024010240EEPROM容量(Byte)5125122048102416位计数器2222外部存储器接口有无无无封装PQFPSOGSOGSOG管脚64323232.(12)中心技术之一：LonTalk协议LonWorks总线.(12)中心技术之一：LonTalk协议发送的报文都是很短的数据，普通是几个字节到几十个字节；通讯带宽不高，普通从几kbps到2Mbps；网络上各节点往往是低本钱、低维护的单片机；多节点；多介质；可靠性高；实时性高。LonWorks总线.(12)中心技术之一：LonWorks收发器双绞线收发器电源线收发器电力线收发器其它收发器：无线收发器、光纤收发器等(13)中心技术之一：LonWorks开发工具节点开发工具NodeBuilder节点和网络安装工具LonBuilder网络管理工具LonManageLNS(LonWorksNetworkService)技术LonWorks总线.(1)控制器局域网络ControllerAreaNetwork1991年9月PhilipsSemiconductor制定并公布了CAN技术规范(Version2.0),1993年11月ISO,ISO11898(2)CAN总线特点:多主方式节点信息分成不同的优先级非破坏性总线仲裁技术点对点、一点对多点及全局广播CAN总线.(2)CAN总线特点:最远可达10km/5kbps；通讯速率最高可达1Mbps/40m节点数取决于总线驱动电路，目前110个短帧构造，传输时间短，受干扰概率低有CRC校验及其它检错措施介质可以为双绞线、同轴电缆或光纤发生严重错误时，自动封锁输出CAN总线.(3)CAN总线分层构造：数据链路层和物理层(4)CAN总线帧构造：数据帧远程帧出错帧超载帧CAN总线.CAN总线.CAN总线.(5)CAN总线的电器特性CAN总线.CAN总线.(6)CAN总线的常用芯片CAN总线制造商产品型号器件功能及特点INTEL82526825278XC196CA/CBCAN通讯控制器，符合CAN2.0ACAN通讯控制器，符合CAN2.0B扩展的8XC196+CAN通讯控制器，符合CAN2.0B

.制造商产品型号器件功能及特