1、引言

作為傳統(tǒng)家電的空調器向智能化、數字化、網絡化的方向進化，實現全面的數字化，正是大勢所趨。借助互連網絡、電話網絡和產業(yè)局域網，運用先進的通訊技術，可以將某一地域內的空調器組成網絡，實行本地或異地集中控制和監(jiān)測、進行數據采集、故障診斷、故障排除、售后維護等功能。本文將先容廣州華凌空調設備有限公司開發(fā)的基于RS-485現場總線的網絡空調系統(tǒng)。

2、網絡空調的優(yōu)點

2.1 具有單機工作模式空調機的所有制冷、制熱、除濕、除霜等功能，能進行本地操縱。

2.2 實現遠程開關機操縱和工作模式設定。

2.3 在一些設備機房實現全天候多機自動互補輪流工作。

2.4 實現遠程實時工作狀態(tài)查詢和監(jiān)測。

2.5 可以自動將故障信息反饋至監(jiān)控中心(維修中心)，并且進行快速遠地故障診斷和故障排除。

3、空調網絡總線

數據信號的可靠正確傳輸在網絡中是至關重要的，本空調網絡的總線采用采用RS-485總線作為數據傳輸鏈路，實現半雙工異步通訊。這是由于一方面，RS-485標準作為一種多點、差分數據傳輸的電氣規(guī)范現已成為業(yè)界應用最為廣泛的標準通訊接口之一。這種通訊接口答應在簡單的一對雙絞線上進行多點、雙向通訊，每一個終端只需通過接口掛在總線上，可以實現真正的多點總線結構。它所具有的噪聲抑制能力、數據傳輸速率、電纜長度及可靠性是其他標準無法相比的。另一方面，RS-485標準只對接口的電氣特性做出規(guī)定，而不涉及接插件、電纜或協(xié)議，在此基礎上用戶可以建立自己的高層通訊協(xié)議。以下是RS-485接口的主要特點：

平衡傳輸

多點通訊

驅動器輸出電壓(帶載)：≥|1.5V|

l接收器輸進門限：±200mV

l-7V至+12V總線共模范圍

最大輸進電流：1.0mA/-0.8mA(12Vin/-7Vin)

最大總線負載：32個單位負載(UL)

最大傳輸速率：10Mbps

最大電纜長度：4000英尺

4、網絡配置

RS-485總線不支持環(huán)形或星型網絡，假如采用如圖1中a、b、c的不正確連接方式，盡管在某些情況下(如間隔短、速率低、干擾小等)仍然可以正常工作，但隨著通訊間隔的延長或通訊速率的進步，其不良影響會越來越嚴重，甚至發(fā)生通訊故障，主要原因是信號在各支路末端反射后與原信號疊加，造成信號質量下降。

為此，最好采用終端匹配的總線型結構拓撲結構，用一條單一、連續(xù)的信號通道總線將各個節(jié)點串接起來，從總線到每個節(jié)點的引出線長度應盡量短，以便使引出線中的反射信號對總線信號的影響最低。如圖1中d、e、f的連接方式。

另外，RS-485標準并沒有規(guī)定有關總線上答應連接的收發(fā)器數目，但規(guī)定了最大總線負載為32個單位負載(UL)。每單位負載的最大輸進電流為1.0mA/-0.8mA，相當于約12kΩ。為了擴展總線節(jié)點數，方案中選用輸進電阻達到48kΩ以上(1/4UL)的MAX487器件，節(jié)點數就可增加至128個。

MAX487 的典型應用如圖2所示。

5、網絡空調系統(tǒng)的組成

5.1 網絡系統(tǒng)應用框圖

圖3是網絡空調系統(tǒng)應用框圖。整個系統(tǒng)由硬件、軟件和傳輸協(xié)議三大部分組成。

5.2 硬件設備組成及作用

5.2.1 空調機控制板(包括MAX487芯片)：用于實現空調的自動化、智能化、節(jié)能化控制，并且通過MAX487接收網絡上的信號和發(fā)送信號到網絡上，每個設備都具有獨立唯一的地址編碼。

5.2.2 網絡電纜和接插件：提供網絡信號進行傳輸的物理鏈路。

5.2.3 集散控制器：集散控制器是網絡的核心部件，是空調網絡的接進設備，其作用相當于一臺網關，它可以對各臺空調器進行訪問，進行運行控制和狀態(tài)監(jiān)測;集散控制器可以通過RS-232總線和本地監(jiān)控電腦組成局域網絡，還可運用調制解調技術通過電話線呼喚遠地主控個人電腦(PC)實現遠間隔數據交換，實時響應從個人電腦發(fā)來的指令。集散控制器本身另有地址編碼，用于網絡的級聯(lián)拓展。

5.2.4 個人電腦(PC)：個人電腦主動設備，負責對空調運行的狀態(tài)進行數據采集、分析、存儲、制表和打印，同時根據用戶的設定實時或定時進行空調地址編碼的識別和控制。

5.2.5 調制解調器(MODEM)：用于遠程監(jiān)測場合，實現遠地監(jiān)控計算機撥號上網，和集散控制器進行聯(lián)絡。

5.3 軟件組成及設計方法

5.3.1 空調控制軟件及通訊軟件：空調控制MCU采用內置UART口的芯片，以進步異步通訊速率。軟件設計流程見圖4。

5.3.2 集散控制器軟件：采用內置UART口的MCU，通過MAX487和空調網絡進行聯(lián)網，同時采用調制解調技術，通過調制解調芯片和電話網絡(互連網絡)聯(lián)網。軟件設計流程見圖5。

5.3.3 本地(遠地)PC電腦監(jiān)控軟件：本地(遠地)PC電腦的網絡空調監(jiān)控軟件是用VC6.0開發(fā)的，在Windows95/98 或Windows-NT平臺上的交互式視窗應用程序。這是由于用VC6.0開發(fā)的軟件運行速度快、數據處理能力強和操縱界面友好的原因。軟件設計流程見圖6。

5.4 傳輸協(xié)議

5.4.1 數據格式

采用異步串行通訊，格式為：1個起始位、8個數據位、1個停止位，如圖7。波特率可選，默以為9600。[!--empirenews.page--]

5.4.2 通訊協(xié)議

5.4.2.1 由于485總線是異步半雙工的通訊總線，在某一個時刻，總線只可能呈現一種狀態(tài)，所以系統(tǒng)采用主從應答的方式，平時空調機處于待命狀態(tài)，由PC 電腦同一協(xié)調總線的分時共用。

5.4.2.2 系統(tǒng)采用的是數據包通訊方式，通訊數據是成幀成包發(fā)送的，每包數據都有引導碼、長度碼、地址碼、命令碼、內容、校驗碼等部分組成。其中引導碼是用于同步每一包數據的引導頭;長度碼是這一包數據的總長度;命令碼是主機對空調(或空調應答主機)的控制命令;地址碼是空調的本機地址號;“內容”是這一包數據里的各種信息;校驗碼是這一包數據的校驗標志，可以采用奇偶校驗、和校驗等不同的方式。

5.4.2.3 在487芯片的通訊中，尤其要留意對487控制端DE的軟件編程。為了可靠的工作，在485總線狀態(tài)切換時需要做適當延時，再進行數據的收發(fā)。具體的做法是在數據發(fā)送狀態(tài)下，先將控制端置“1”，延時0.3ms左右的時間，再發(fā)送有效的數據，一包數據發(fā)送結束后再延時0.3ms后，將控制端置“0”。這樣的處理會使總線在狀態(tài)切換時，有一個穩(wěn)定的工作過程。

6、結束語

在家電市場競爭日趨激烈的今天，由于頻繁出現的價格戰(zhàn)，家電企業(yè)盈利的能力大幅下降，一些企業(yè)出現了虧損。市場經驗證實，沒有融合高新技術的新產品，相對飽和的家電市場是很難得到激活的。因此，家電網絡化是時代的必然 呼喚。

本網絡方案經過在廣州華凌空調設備有限公司廠區(qū)和一些外單位的實際運行，證實運行良好、安全可靠、能實現全天候實時本地或遠程監(jiān)控，具有良好的應用遠景。