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摘要：本文在基于多聯機系統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據與應用效果。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場高效、準確設置地址的場合。 引言 變制冷劑流量多聯機空調系統，是控制冷媒流通量并通過冷媒的蒸發或冷凝來實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、室外環境參數和表征制冷系統運行狀況的狀態參數，根據系統運行優化準則和人體舒適性準則，通過變頻等手段調節壓縮機轉速，并控制空調系統的風扇、電子膨脹閥等一切可控部件，保證室內環境的舒適性，并使空調系統穩定工作在最佳工作狀態。 為實現上述的信息交換，需要將整個系統中的機器設定一個特有的地址(也就是系統中各機器的ID碼)，以方便各機組之間相互識別。如果沒有一個特定的地址，整個通信系統可能會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就是實現為每個機器自動分配確定地址的方法，并對其應用場景、應用效果和現有技術作分析對比。 1 多聯機系統結構與地址的必要性 多聯機系統連接圖如圖1所示。其中室外機、室內機的系統狀態(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據是否與自己相關。 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、與現有的RS485等通信方式對比的優勢等詳情，可以參見筆者在本刊發表的《無極性通信在VRV空調系統中的應用》(2014年10月刊)。 2 現有地址設置技術與優缺陷 目前實現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網的應用場合，而且需要專門的芯片實現且成本高，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地址設置，改善現有方法的不足。 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，系統中余下未分配地址室內機再次申請，如此循環直至所有室內機分配直至完成。3.2 自動地址分配通信數據格式 為了實現3.1中的自動分配地址核心原理，制定如圖4所示的通信數據格式。 目標地址：指數據接受方的地址;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：指通信數據發送方的地址; 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; 數據：N的取值可以根據不同的應用環境適當的選擇; 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出的數據;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據。該室內機將地址設定為1然后向室外機發送地址確認信息;第6步：室外機收到1#室內機發送的地址確認信息，向剩下未分配地址的室內機發送地址檢索指令。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送的數據。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送的數據，綠色為室內機應答數據。采用本自動分配地址技術實現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)。此時間還可以根據實際應用簡單調整室外機發送的時間間隔而提高效率。根據工程應用實例來看，成功分配1個地址時間花費58ms已是業內領先的技術水平。 4 結束語 本文從實際工程應用出發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。雖然本文是基于多聯機應用場景來介紹自動分配技術，但是本技術不限于多聯機系統，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,張天富.無極性通信在VRV空調系統中的應用[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總線協議, http://baike.baidu.com/view/1535722.htm. |
