智能建筑软件接口技术综述(3)

2019-08-31 22:39

请求式通讯:主系统与分系统建立连接后,发送一条命令来请求分系统报告一个或多个状态数据,分系统收到该请求后将相应的状态数据发送给主系统。除非主系统发送请求,否则分系统不会主动向主系统报告状态数据。

订阅式通讯:主系统与分系统建立连接后,发送一条命令向分系统订阅某些或全部状态数据,分系统接受订阅后将在相应状态数据发生变化时主动将变化了的数据发送给主系统,直到主系统发送一条取消订阅的命令或者断开连接。在一些通讯协议中可能没有定义订阅命令,这种协议一般表示只要主系统与分系统建立了连接,分系统就认为主系统要订阅所有状态数据,这时,不需要主系统做任何动作,只需等待接收分系统主动发送的状态数据即可。

这些应用层通讯协议定义的数据格式有很多种形式,例如:

字符串形式:被传送的状态数据按ASCII字符串形式编码,每个字节代表一个字符,例如要表示温度为23.6℃,则传送一个包含4个字节的字符串:

二进制形式:和字符串形式对应,被传送的数据不使用ASCII编码,而是直接以二进制形式传送,例如要表示阀门开度为10%,则传送1个字节:0x0A。请注意这只是一种可能的格式,不同协议对数据格式的规定各不相同,例如也可能有协议用2个字节来表示一个数据,上述的10%也可能被表示为:0x00 0x0A;不同的协议中表示一个数据的2个字节的排列顺序也可能完全相反,例如10%可能在另外一份协议中被表示为:0x0A 0x00。

位图形式:位图是一个位(bit)的序列,该序列中的每一位代表一个状态,某位为1表示其代表的状态是当前状态,为0表示其代表的状态不是当前状态。使用位图可以用较小的数据量表示更多的信息。例如一个字节包含8位,如果每位代表一个状态的话,那么该字节可以表示8个状态,当然每个状态只能取

1或0这两个值,因此一般用来表示开关量。表2是使用位图来表示系统状态的一个例子。

表2 使用位图表示系统状态

在表2中,使用1个字节来表示一个设备的状态,0~7位共代表该设备可能的8种状态,示例数据为00010000(二进制,表示成16进制为0x10),它的第4位为1表示该设备处于故障状态。

3.5 Modbus

Modbus是由MODICON公司在1979年提出的一种应用层报文传输协议,它为连接至不同类型总线或网络的设备之间提供客户机/服务器通信。目前,可以通过下列三种方式实现Modbus通信:

各种介质(有线:EIA/TIA-232-E、EIA-422、EIA/TIA-485-A;光纤、无线等)上的异步串行传输;

Modbus PLUS,一种高速令牌传递网络。

图6是Modbus通讯协议的示意图。

Modbus协议定义了一个简单的与基础通信层无关的协议数据单元(PDU,Protocal Data Unit),特定总线或网络上的Modbus协议能够在应用数据单元(ADU,Application Data Unit)上引入一些附加域。启动Modbus通讯的客户机创建ADU,并使用其中的功能码指示服务器该执行何种操作。功能码后面是数据域,包含了服务器执行指定操作所需的其它信息,例如设备的地址、需要处理的设备的数量、数据域的大小等。图7是Modbus通用帧的示意图。

图7 通用Modbus帧

Modbus是一种简单的客户端/服务器类型的应用层协议,其通信遵循以下的过程:

客户端准备请求并向服务器发送请求;

服务器分析并处理客户端的请求,然后向客户端发送结果; 如果出现任何差错,服务器将返回一个异常功能码。 智能建筑软件接口技术综述(下)

3.6 LonWorks

LonWorks技术由美国Echelon公司开发推出,1993 年LonWorks 技术在世界范围推广,发展速度很快,到1995 年已经有2500家生产商使用并且安装了200多万个节点。LonWorks技术与通信介质无关,而且不规定设备的应用程序如何构成,光是使用LonWorks技术并不能保证不同厂商生产的LonWorks产品能够互操作。

由于在许多产业中有发展互可操作产品的巨大机遇,1994年由埃施朗和致力于建造互可操作产品的LonWorks用户集团成立了LonMark互可操作协会,编制了一系列LonMark标准。按照LonMark标准生产,经过了LonMark协会认证的LonWorks产品才能携带LonMark商标标志,LonMark标志提供高层次的互可操作保证,这意味着来自一个或不同生产商的多个设备能够集成到一个单一的控制网中,而不需要定制节点或者定制编程。

LonWorks技术实际上是一种现场总线技术,可以方便的实现现场的传感器、执行器、仪表等联网。这种网络被Echelon公司成为LON(局域操作网,Local Operating Network),LON和LAN(局域网,Local Area Network)的不同在于LAN是设计用于传输可能又长又复杂的数据,而LON是设计用于传输事件驱动的包含指令和状态信息的极短报文。LON的效率以传输的指令和响应的数量来衡量。

LonWorks控制网使用LonTalk通讯协议,LonTalk协议是LonWorks技术的核心,该协议提供一套通讯服务,使设备中的应用程序能在网上对其它设

备发送和接收报文而无需知道网络拓扑、名称、地址和其他设备的功能。LonTalk协议能有选择的提供端到端的报文确认、报文证实和优先级发送。

最初,LonTalk协议只嵌在由埃施朗公司设计的神经元芯片中,神经元芯片内装LonTalk协议和处理器,使协议的实施标准化,也使开发和配置较为容易,这保证了所有厂商对LonTalk协议的一致应用。现在已经安装了大量遵循LonTalk协议的装置,埃施朗公司也公布了LonTalk协议,并使其成为EIA 709.1控制联网标准下的一个公开标准。所以现在用户也可以在自己选定的微处理器中执行LonTalk协议,但最方便的办法还是购买神经元芯片来实现LonTalk通讯协议。

3.7 BACnet

楼宇自动控制网络数据通信协议BACnet(A Data Communication Protocol for Building Automation and Control Networks)由美国供热、制冷与空调工程师协会组织(ASHRAE,American Society of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning Engineers)的标准项目委员会135P于1995年6月制定。标准编号为ANSI/ASHRAE Standard 135-1995,同年12月正式成为美国国家标准,并得到欧盟标准委员会的承认,成为欧盟标准草案。2000年1月ISO组织TC205委员会的15个国家(中国、法国、日本、英国、美国等)的代表一致通过决议,将BACnet作为“委员会草案”进行广泛评议,适当修改后列为“国际标准化草案”,最后成为国际标准。


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