关键词：Lonworks技术; 电梯控制模型; 控制系统
1 LonWorks 现场总线概述
Lonworks技术是由美国Echelon公司于90年代初推出的一种现场总线技术。它提供了一个开放性强的局部操作网络，其显著的特点是：功能强大的神经元芯片，系统的互操作性和LonTalk通信协议。
Lonworks 网络系统由智能节点组成，每个智能结点可具有多种形式的I/O功能，节点之间可通过不同的传输介质进行通信。Lonworks 技术包括监控网络的设计、开发、安装和调试等一整套方法。要使用专用的硬件设备和软件程序。主要包括以下几个内容：
Neuron Chip神经元芯片 神经元芯片是Lonworks技术的核心硬件，它内含3个8位的流水CPU。在片内存储单元中固化了7层通信协议中的6层内容，只有第7层需要用户编写。最高的时钟频率为10MHz。有2个16位定时器/计数器、一个48位编码的内部标识符Neuron ID,一个用于远程标识和诊断的service引脚。
LonTalk 通信协议 LonTalk是Lonworks技术的通信协议的标准，它支持多种传输介质，如双绞线，电力线，光纤，红外线等。每种介质都有专用的收发器作为智能节点和通信介质之间的接口。不同信道之间使用路由器进行连接。LonTalk协议支持Neuron C 语言编程，通过网络变量进行节点之间的通信。
开发工具 Lonworks 有两种开发工具LonBuilder 及NodeBuilder 开发工具。他们都包括硬件和软件两部分组成。LonBuilder是系统级的开发工具，它提供了一个用PC进行操作的开发环境，可支持单个节点的仿真，也可支持多个节点的仿真。其硬件包括PC适配卡，LonBuilder处理器板，Neuron C 仿真器，LonBuilder单板计算机，路由器，收发器调试板等。LonBuilder应用编程软件提供了编辑、编译、调试和测试Neuron C 软件所需的一切工具，包括Neuron C 编译器和Neuron C 调试器等。此外还包括网络管理工具和启动工作包。NodeBuilder则是装置级的开发工具，它可用来编程和调试单个节点，它的硬件包括PCNSS卡，LTM-10 LonTalk协议节点，Motorola Gizmo3，SMX兼容收发器。软件编程语言也用Neuron C .
2 电梯控制系统的硬件组成
电梯控制系统由四部分组成。第一部分是电梯控制硬件模型，第二部分是控制模块，第三部分是LonBuilder开发平台，第四部分是本地监控机。下图1为电梯控制系统的组成。
图1 电梯控制系统的组成
2.1 电梯群控硬件模型
电梯控制系统的电梯模型包括一部电梯，电梯共7层。由电梯轿厢、轿厢控制升降电机、每层限位开关组成。此外模型中还包括一组外呼按钮及对应的指示灯，内呼按钮及对应的指示灯、楼层显示、人数显示、上下行指示灯、开关门按钮及控制电机，人数增、减按钮等组成。
2.2 控制模块
控制模块是采用北京鑫华仪众科技有限公司生产的Lonworks智能控制模块。每个模块是由8路数字量输入，8路数字量输出，lon网络口，电源输入口、地、Service key 键、reset key键组成。本电梯控制系统模型由5个这样的控制模块组成。5个控制模块的具体连接如下：
1#模块连接1个升降电机、7个楼层限位开关、1个楼层显示器、上下行指示灯。（7入7出）
2#模块连接1、2下、2上、3下、3上、4下、4上、5下共8个外部呼叫按钮及8个对应指示灯。（8入8出）
3#模块连接5上、6下、6上、7共4个外部呼叫按钮及4个对应指示灯。（4入4出）
4#模块连接1、2、3、4、5、6、7共7个内部呼叫按钮及7个对应指示灯。（7入7出）
5#模块连接1个轿厢电机、2个轿厢开关、2个轿厢限位开关、1个上下电梯人数显示器及2个上下人数模拟按钮。（6入6出）
由这五个模块就构成控制电梯运行的控制模块。把编写好的程序下载到5个模块中，电梯模型就会根据写进去的算法调度电梯模型运行。编写好的程序通过Lon口下载。
2.3 Lonbuilder开发平台及外部连接
Lonbuilder开发平台集中了三种工具————多节点开发系统、网络管理器和协议分析器，形成一套简单、易用的开发环境。主要用于提供建立应用软件和测试节点的开发网络硬件的工具。
自由拓扑结构收发器FTT-10。FTT-10收发器为将外部节点与Lonbuilder开发工具平台上的节点集成为模拟网络提供了快速双绞线收发器。
DDE服务器 DDE服务器支持使用任何具备动态数据交换功能的Windows应用软件，并为Lonworks网络快速建立图表化用户界面。
PCNSI PC网络服务接口和连接件使用包 PCNSI为使用DDE服务器、Windows LNS开发包和用户自己的应用程序提供了一个高性能的网络接口。
开发站硬件 开发站硬件包括2个Lonworks 节点，一个用于网络管理，一个用于协议分析。目前我们使用的平台是Lonbuilder实验平台最多可装有5个仿真器，我们现在装有两个仿真器。这多Lonworks节点通过调试器运行和调试Neuron C 程序，并可测试I/O测试样机和收发器硬件。两个仿真器可以互相通信，对于两个相互作用的Lonworks节点，可同步调试应用程序。
LonBuilder 接口适配器和接口电缆 接口适配器是一个8位ISA兼容卡，我们的实验系统平台就插在PC机上的ISA插槽上，提供本地监控机遇开发站之间的高速连接。
Lonworks收发器LonBuilder开发包包括1个LonBuilderSMX适配器和4个FTT-10自由拓扑结构收发器。
PCNSI PC接口卡 PCNSI PC接口卡提供了ISA总线PC 和Lonworks网络间的高效能接口。
Lonbuilder路由器 它支持多种通信通道和媒介的网络开发，路由器使得开发站和各类型的外部网络连接变得容易。
Lonbuilder开发平台的组成结构如下图2所示。
图2 Lonbuilder开发平台的组成结构图
Lonbuilder开发平台的外部连接线是：开发平台的后面通过并口和上位PC机的并口连接。开发平台的前面通过双绞线连接LonBuilder控制处理器、Neuron 仿真器、LonBuilder路由器，再把双绞线连接到控制模块的Lon口上，这样在PC机上编写好的Neuron C 程序就能下载到控制模块中，使模块脱离开发平台，单独控制电梯模型运行程序。
2.4 本地监控机
本地监控机是一台PC机。PC机通过Lonbuilder开发平台与控制模块及电梯模型相连接。在PC机上的编程语言可选用Visual Basic，编写的程序主要用来同步显示电梯的运行状态。以后随着研究的深入，可以通过网络和较远地方的机器组成远程监控系统。
3 软件设计
所开发的系统是采用neuron C 编程。整个系统设置了10个标准的网络变量。具体的功能如下：
Nvi-Floor 代表外呼楼层网络输入;
Nvo-Floor代表外呼楼层网络输出;
Nvi-inFloor代表内呼楼层网络输入
Nvo-inFloor 代表内呼楼层网络输出
Nvi-Floorled 代表控制外呼灯撤销的网络输入;
Nvo-Floorled 代表控制外呼灯撤销的网络输出;
Nvi-inFloorled 代表控制内呼灯撤销的网络输入;
Nvo-inFloorled 代表控制内呼灯撤销的网络输出;
Nvi-Door代表控制门开关的网络输入;
Nvo-Door代表控制门开关的网络输出;
整个程序的基本设计思想是：电梯的呼梯信号分为外呼信号和内呼信号。外呼信号又分为外呼上行信号和外呼下行信号。设计三个数组分别保存三种呼梯信号。
程序复位时电梯停靠在一楼。根据呼梯信号来决定电梯是否停靠。
若电梯目前处于上行状态，若当前楼层=呼叫楼层，电梯停靠;
若呼叫楼层>当前楼层，电梯上行;
若呼叫楼层<当前楼层，若有人继续上行，
若无人电梯下行;
若电梯目前处于下行状态，若当前楼层=呼叫楼层，电梯停靠;
若呼叫楼层<当前楼层，电梯下行;
若呼叫楼层>当前楼层，若有人继续下行，
若无人电梯上行;
4 结论
本文主要介绍了基于Lonworks现场总线技术设计的电梯控制系统的组成，并且介绍了在这个硬件平台基础上设计的程序，实际测试，所设计的程序达到比较理想的调度效果。并且验证了电梯控制系统设计的可行性。
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