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、電話網絡和工業(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。本文將介紹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，能進行本地操作。 　　2.2 實現遠程開關機操作和工作模式設定。 　　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 　　數據信號的可靠準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，實現半雙工異步通信。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信接口之一。這種通信接口允許在簡單的一對雙絞線上進行多點、雙向通信，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比擬的。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信協(xié)議。以下是RS-485接口的主要特點： 　　平衡傳輸 　　多點通信 　　驅動器輸出電壓（帶載）：≥|1.5V| 　　l接收器輸入門限：±200mV 　　l-7V至+12V總線共模范圍 　　最大輸入電流：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，如果采用如圖1中a、b、c的不正確連接方式，盡管在某些情況下（如距離短、速率低、干擾小等）仍然可以正常工作，但隨著通信距離的延長或通信速率的提高，其不良影響會越來越嚴重，甚至發(fā)生通信故障，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)定有關總線上允許連接的收發(fā)器數量，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入電流為1.0mA/-0.8mA，相當于約12kΩ。為了擴展總線節(jié)點數，方案中選用輸入電阻達到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，是空調網絡的接入設備，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）實現遠距離數據交換，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絡。 　　5.3 軟件組成及設計方法 　　5.3.1 空調控制軟件及通信軟件：空調控制MCU采用內置UART口的芯片，以提高異步通信速率。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。這是因為用VC6.0開發(fā)的軟件運行速度快、數據處理能力強和操作界面友好的原因。軟件設計流程見圖6。 　　5.4 傳輸協(xié)議 　　5.4.1 數據格式 　　采用異步串行通信，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，默認為9600。 　　5.4.2 通信協(xié)議 　　5.4.2.1 由于485總線是異步半雙工的通信總線，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 電腦統(tǒng)一協(xié)調總線的分時共用。 　　5.4.2.2 系統(tǒng)采用的是數據包通信方式，通信數據是成幀成包發(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芯片的通信中，尤其要注意對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。市場經驗證明，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，證明運行良好、安全可靠、能實現全天候實時本地或遠程監(jiān)控，具有良好的應用前景。