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摘要：本文在基于多聯(lián)機系統的載體上介紹一種成熟的自動(dòng)地址分配技術(shù)。該技術(shù)的成功應用，解決了目前多聯(lián)機中手動(dòng)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(shí)際項目中的測試數據與應用效果。本技術(shù)原理清晰、算法高效、應用場(chǎng)合廣泛、可移植性強，能很好地推廣應用于其它需要現場(chǎng)高效、準確設置地址的場(chǎng)合。 引言 變制冷劑流量多聯(lián)機空調系統，是控制冷媒流通量并通過(guò)冷媒的蒸發(fā)或冷凝來(lái)實(shí)現制冷或制熱的空調系統。其工作原理是：由控制系統采集室內舒適性參數、室外環(huán)境參數和表征制冷系統運行狀況的狀態(tài)參數，根據系統運行優(yōu)化準則和人體舒適性準則，通過(guò)變頻等手段調節壓縮機轉速，并控制空調系統的風(fēng)扇、電子膨脹閥等一切可控部件，保證室內環(huán)境的舒適性，并使空調系統穩定工作在最佳工作狀態(tài)。 為實(shí)現上述的信息交換，需要將整個(gè)系統中的機器設定一個(gè)特有的地址(也就是系統中各機器的ID碼)，以方便各機組之間相互識別。如果沒(méi)有一個(gè)特定的地址，整個(gè)通信系統可能會(huì )出現通信紊亂或者信道擁擠。本文介紹的一種地址分配技術(shù)就是實(shí)現為每個(gè)機器自動(dòng)分配確定地址的方法，并對其應用場(chǎng)景、應用效果和現有技術(shù)作分析對比。 1 多聯(lián)機系統結構與地址的必要性 多聯(lián)機系統連接圖如圖1所示。其中室外機、室內機的系統狀態(tài)(如各種溫度值、壓力值、電磁閥的開(kāi)關(guān)信號等)和控制器的控制信息(如開(kāi)關(guān)機、設定溫度、運行模式等)，均是通過(guò)總線(xiàn)進(jìn)行信息交互。正如圖1所示，整個(gè)系統中每個(gè)機器沒(méi)有確定地址(或者叫ID)，室外機如果需要收集內機信息時(shí)就不知道此時(shí)該給哪個(gè)內機發(fā)出信息指令;同時(shí)室內機沒(méi)有地址，也無(wú)法確認此時(shí)總線(xiàn)上的數據是否與自己相關(guān)。 為解決上述問(wèn)題，一個(gè)簡(jiǎn)單的辦法就是為內機確定一個(gè)地址，如圖2所示。 關(guān)于總線(xiàn)類(lèi)型筆者推薦使用Home-bus的無(wú)極性連接方式，其應用實(shí)例、應用關(guān)鍵技術(shù)點(diǎn)、與現有的RS485等通信方式對比的優(yōu)勢等詳情，可以參見(jiàn)筆者在本刊發(fā)表的《無(wú)極性通信在VRV空調系統中的應用》(2014年10月刊)。 2 現有地址設置技術(shù)與優(yōu)缺陷 目前實(shí)現地址設置的常有方法有：(1)采用mac地址方法;(2)通過(guò)寫(xiě)存儲介質(zhì)方式。例如在EEPROM中寫(xiě)入一個(gè)數值作為地址;(3)外部硬件模擬電平設置,例如撥碼開(kāi)關(guān)(如圖3所示)、旋轉開(kāi)關(guān)等。 其中方法1采用MAC地址方式一般是用于大型聯(lián)網(wǎng)的應用場(chǎng)合，而且需要專(zhuān)門(mén)的芯片實(shí)現且成本高，除特別要求場(chǎng)合一般不采用;方法2適用于事先確定的場(chǎng)合，而且需要與存儲媒質(zhì)通信的裝置。一旦由于某種原因需要更新地址時(shí)就顯得困難重重;方法3弊端在于設置數量有限，很容易人為設置錯誤，并且整機應用時(shí)設置困難。因此本文提出一種自動(dòng)地址設置方法，并且能低成本高效地實(shí)現地址設置，改善現有方法的不足。 3 自動(dòng)地址分配技術(shù) 3.1 自動(dòng)地址分配技術(shù)概括 自動(dòng)地址分配的技術(shù)的核心原理:是通過(guò)室外機發(fā)送一個(gè)通信命令，所有待分配地址的室內機通過(guò)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(dòng)地址分配通信數據格式 為了實(shí)現3.1中的自動(dòng)分配地址核心原理，制定如圖4所示的通信數據格式。 目標地址：指數據接受方的地址;在地址未分配時(shí)所有室內機默認一個(gè)地址，作為自動(dòng)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：指通信數據發(fā)送方的地址; 控制指令：也是作為一種自動(dòng)分配地址的識別碼。根據3.1設計的分配原理和實(shí)際工程應用經(jīng)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; 數據：N的取值可以根據不同的應用環(huán)境適當的選擇; CRC檢驗：該數據是為提高保證通信可靠性而設定。 3.3 自動(dòng)地址分配工程應用 以4臺室內機的實(shí)例詳細講解自動(dòng)地址分配過(guò)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)出的數據;第2步：所有室內機響應地址復位指令，無(wú)論室內機是否有地址均將現有地址復位為默認地址(該地址只能作為地址分配時(shí)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(shí)室內機通過(guò)調停的方法進(jìn)行總線(xiàn)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(xiàn)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(guò)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(xiàn)調停獲勝的室內機才能響應該數據。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(dòng)地址分配工程實(shí)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(shí)由于沒(méi)有室內機連接，只能在總線(xiàn)上看見(jiàn)室外機發(fā)送的數據�？梢钥闯龉P者設計的通信周期為28ms左右，該時(shí)間可以由不用應用場(chǎng)合修改。 圖6所示為成功分配4臺室內機地址的總線(xiàn)波形。其中紅色標注的代表主機發(fā)送的數據，綠色為室內機應答數據。采用本自動(dòng)分配地址技術(shù)實(shí)現4臺室內機地址成功分配時(shí)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(shí)間約為58ms(232 / 4 = 58ms)。此時(shí)間還可以根據實(shí)際應用簡(jiǎn)單調整室外機發(fā)送的時(shí)間間隔而提高效率。根據工程應用實(shí)例來(lái)看，成功分配1個(gè)地址時(shí)間花費58ms已是業(yè)內領(lǐng)先的技術(shù)水平。 4 結束語(yǔ) 本文從實(shí)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有地址設置方法在成本、效率、可靠性方面的缺點(diǎn)。雖然本文是基于多聯(lián)機應用場(chǎng)景來(lái)介紹自動(dòng)分配技術(shù)，但是本技術(shù)不限于多聯(lián)機系統，可以將該方法推廣到其它相似的應用場(chǎng)合。自動(dòng)地址分配方法原理清晰、算法效率高是需要現場(chǎng)高效、正確地址設定的應用場(chǎng)合不二選擇。 參考文獻: [1] 劉運中,張天富.無(wú)極性通信在VRV空調系統中的應用[J]. 電子產(chǎn)品世界EEPW，2014，21(10):43-45. [2] [美] John G.Proakis，Dimitris G.Manolakis著(zhù),方艷梅，劉永清等譯. 數字信號處理——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(kāi)關(guān), http://baike.baidu.com/view/2519271.htm. [5] 百度百科, CAN總線(xiàn)協(xié)議, http://baike.baidu.com/view/1535722.htm. |
