基于LONWORKS技术的开关量测控节点设计

本文介绍了一种基于 Lonworks 技术的智能开关量测控节点的设计与开发，提出了设
计方案，给出了I/O 硬件电路和软件设计方法。硬件电路以MC143150 为核心，输入通道由2 片
TLP521-4 和1 片74LS166 组成，输出通道由1 片74LS164、1 片74LS373、２片TLP521-4 和２片
MC1413 组成，程序用NEURON C 编写，利用Bitshift I/O 对象将8 位数据字移入或移出Neuron 芯片，并通过定义网络变量实现与其他节点通讯。节点设计简单，常规芯片与先进技术结合实现开关量的处理。
关键字：LONWORKS；开关量；神经元芯片
在一个控制系统的设计中，往往要采集很多开关量设备的状态信息或要控制开关量设备的启停等，这就要对大量的开关量信号进行处理。对开关量的处理可采取不同的方法。一是早期的采用按钮开关及继电器处理，这种方法自动化程度低；二是采用专用的开关量I/O控制卡，但与上位机交互存在不足，且扩展性差；三是以各种单片机为核心，配以I/O接口芯片及相应的驱动电路实现开关量处理。单片机可以采用8/16/32位单片机、ARM或嵌入式系统。单片机的I/O接口电路主要有两种，一种是利用三态门及锁存器，另一种是利用8255等专用I/O接口芯片。模块或节点间的通信手段主要有PCI-104、USB总线、485、CAN总线等。本文介绍的多路开关量节点采用LONWORKS技术，以MC143150芯片为核心，充分利用该芯片即能实现LONWORKS网络通讯又能处理I/O的特点，设计简单，技术先进。
LONWORKS是美国ECHELON公司推出的一种局域操作网络，具有开放性和互操作性，广泛应用于工业、农业、交通、智能家居和智能建筑等领域。LONWORKS技术的核心是LONTALK协议，遵循开放系统互连模型。神经元芯片具有三个CPU，两个CPU实现网络通讯，一个CPU处理I/O应用，节点通过收发器连接到LON总线上，MC143150可以扩展外部存储器以适用于比较复杂的应用。在工业控制系统中，利用开关量控制的设备占有重要的地位，很多的开关量需要处理，因此设计结构简单、独立性强并能和其它智能单元或监控中心数字连接的多路开关量节点是很有必要的。而采用LONWORKS技术是较好的选择。