|
摘要：本文在基于多聯(lián)機系統(tǒng)的載體上介紹一種成熟的自動地址分配技術。該技術的成功應用，解決了目前多聯(lián)機中手動地址設置的煩瑣工作，并且可以避免人工設置的誤操作。本文詳細闡述了該方法的設計思想和工作邏輯，分享了實際項目中的測試數(shù)據(jù)與應用效果。本技術原理清晰、算法高效、應用場合廣泛、可移植性強，能很好地推廣應用于其它需要現(xiàn)場高效、準確設置地址的場合。 引言 變制冷劑流量多聯(lián)機空調系統(tǒng)，是控制冷媒流通量并通過冷媒的蒸發(fā)或冷凝來實現(xiàn)制冷或制熱的空調系統(tǒng)。其工作原理是：由控制系統(tǒng)采集室內舒適性參數(shù)、室外環(huán)境參數(shù)和表征制冷系統(tǒng)運行狀況的狀態(tài)參數(shù)，根據(jù)系統(tǒng)運行優(yōu)化準則和人體舒適性準則，通過變頻等手段調節(jié)壓縮機轉速，并控制空調系統(tǒng)的風扇、電子膨脹閥等一切可控部件，保證室內環(huán)境的舒適性，并使空調系統(tǒng)穩(wěn)定工作在最佳工作狀態(tài)。 為實現(xiàn)上述的信息交換，需要將整個系統(tǒng)中的機器設定一個特有的地址(也就是系統(tǒng)中各機器的ID碼)，以方便各機組之間相互識別。如果沒有一個特定的地址，整個通信系統(tǒng)可能會出現(xiàn)通信紊亂或者信道擁擠。本文介紹的一種地址分配技術就是實現(xiàn)為每個機器自動分配確定地址的方法，并對其應用場景、應用效果和現(xiàn)有技術作分析對比。 1 多聯(lián)機系統(tǒng)結構與地址的必要性 多聯(lián)機系統(tǒng)連接圖如圖1所示。其中室外機、室內機的系統(tǒng)狀態(tài)(如各種溫度值、壓力值、電磁閥的開關信號等)和控制器的控制信息(如開關機、設定溫度、運行模式等)，均是通過總線進行信息交互。正如圖1所示，整個系統(tǒng)中每個機器沒有確定地址(或者叫ID)，室外機如果需要收集內機信息時就不知道此時該給哪個內機發(fā)出信息指令;同時室內機沒有地址，也無法確認此時總線上的數(shù)據(jù)是否與自己相關。 為解決上述問題，一個簡單的辦法就是為內機確定一個地址，如圖2所示。 關于總線類型筆者推薦使用Home-bus的無極性連接方式，其應用實例、應用關鍵技術點、與現(xiàn)有的RS485等通信方式對比的優(yōu)勢等詳情，可以參見筆者在本刊發(fā)表的《無極性通信在VRV空調系統(tǒng)中的應用》(2014年10月刊)。 2 現(xiàn)有地址設置技術與優(yōu)缺陷 目前實現(xiàn)地址設置的常有方法有：(1)采用mac地址方法;(2)通過寫存儲介質方式。例如在EEPROM中寫入一個數(shù)值作為地址;(3)外部硬件模擬電平設置,例如撥碼開關(如圖3所示)、旋轉開關等。 其中方法1采用MAC地址方式一般是用于大型聯(lián)網的應用場合，而且需要專門的芯片實現(xiàn)且成本高，除特別要求場合一般不采用;方法2適用于事先確定的場合，而且需要與存儲媒質通信的裝置。一旦由于某種原因需要更新地址時就顯得困難重重;方法3弊端在于設置數(shù)量有限，很容易人為設置錯誤，并且整機應用時設置困難。因此本文提出一種自動地址設置方法，并且能低成本高效地實現(xiàn)地址設置，改善現(xiàn)有方法的不足。 3 自動地址分配技術 3.1 自動地址分配技術概括 自動地址分配的技術的核心原理:是通過室外機發(fā)送一個通信命令，所有待分配地址的室內機通過申請，室外機授權，然后通信確認的流程最終確定該地址分配成功。一旦室內機獲得地址后不再向室外機申請地址，系統(tǒng)中余下未分配地址室內機再次申請，如此循環(huán)直至所有室內機分配直至完成。3.2 自動地址分配通信數(shù)據(jù)格式 為了實現(xiàn)3.1中的自動分配地址核心原理，制定如圖4所示的通信數(shù)據(jù)格式。 目標地址：指數(shù)據(jù)接受方的地址;在地址未分配時所有室內機默認一個地址，作為自動地址分配的識別地址，例如0xEE，0xFF等等。但是該地址不能用作正常通信地址; 源地址：指通信數(shù)據(jù)發(fā)送方的地址; 控制指令：也是作為一種自動分配地址的識別碼。根據(jù)3.1設計的分配原理和實際工程應用經驗，將控制指令分為如下的指令：地址復位控制指令、地址檢索控制指令、地址申請控制指令、地址分配控制指令、地址確認控制指令; 數(shù)據(jù)：N的取值可以根據(jù)不同的應用環(huán)境適當?shù)倪x擇; CRC檢驗：該數(shù)據(jù)是為提高保證通信可靠性而設定。 3.3 自動地址分配工程應用 以4臺室內機的實例詳細講解自動地址分配過程。第1步：室外機發(fā)出地址復位控制指令，如圖5所示紅色框標注的是室外機發(fā)出的數(shù)據(jù);第2步：所有室內機響應地址復位指令，無論室內機是否有地址均將現(xiàn)有地址復位為默認地址(該地址只能作為地址分配時的識別);第3步：所有室內機向室外機發(fā)出地址申請，但是為了保證通信的正確和地址分配的唯一，此時室內機通過調停的方法進行總線調停，最終只有一臺室內機成功向室外機發(fā)送地址申請指令(由于需要設計一高效的總線調停機制，筆者計劃在以后單獨一篇文章講述調停機制);第4步：室外機正確收到某一室內機的地址申請控制指令，通過地址分配指令分配一固定地址給當前申請的室內機;第5步：所有室內機收到室外機發(fā)送的地址分配指令中得到的地址，但是只有第3步中總線調停獲勝的室內機才能響應該數(shù)據(jù)。該室內機將地址設定為1然后向室外機發(fā)送地址確認信息;第6步：室外機收到1#室內機發(fā)送的地址確認信息，向剩下未分配地址的室內機發(fā)送地址檢索指令。余下的室內機重復上述2-5步操作，依次分配地址2、3、4，如圖6所示。3.4 自動地址分配工程實用效果分析 圖5所示 紅色框標注的是室外機周期發(fā)出地址分配指令，此時由于沒有室內機連接，只能在總線上看見室外機發(fā)送的數(shù)據(jù)。可以看出筆者設計的通信周期為28ms左右，該時間可以由不用應用場合修改。 圖6所示為成功分配4臺室內機地址的總線波形。其中紅色標注的代表主機發(fā)送的數(shù)據(jù)，綠色為室內機應答數(shù)據(jù)。采用本自動分配地址技術實現(xiàn)4臺室內機地址成功分配時間約為232ms。 綜合在工程測試中的測試結果可以得出分配1臺室內機地址時間約為58ms(232 / 4 = 58ms)。此時間還可以根據(jù)實際應用簡單調整室外機發(fā)送的時間間隔而提高效率。根據(jù)工程應用實例來看，成功分配1個地址時間花費58ms已是業(yè)內領先的技術水平。 4 結束語 本文從實際工程應用出發(fā)詳細闡述了地址在工程應用中的重要性和必要性，而且還分別分析了現(xiàn)有地址設置方法在成本、效率、可靠性方面的缺點。雖然本文是基于多聯(lián)機應用場景來介紹自動分配技術，但是本技術不限于多聯(lián)機系統(tǒng)，可以將該方法推廣到其它相似的應用場合。自動地址分配方法原理清晰、算法效率高是需要現(xiàn)場高效、正確地址設定的應用場合不二選擇。 參考文獻: [1] 劉運中,張?zhí)旄?無極性通信在VRV空調系統(tǒng)中的應用[J]. 電子產品世界EEPW，2014，21(10):43-45. [2] [美] John G.Proakis，Dimitris G.Manolakis著,方艷梅，劉永清等譯. 數(shù)字信號處理——原理、算法與應用(第四版) [Digital Signal Processing,Fourth Edition ] [美][M],電子工業(yè)出版社，2014：120-246. [3] 瑞薩R5F系列芯片硬件參考手冊 r01uh0146ej0310_rl78g13. [4] 百度百科, 撥碼開關, http://baike.baidu.com/view/2519271.htm. [5] 百度百科, CAN總線協(xié)議, http://baike.baidu.com/view/1535722.htm. |
