1.P-Bus概述及設計基礎
P-Bus產(chǎn)品是基于埃施朗Pyxos IO總線(xiàn)的產(chǎn)品，與Lonworks總線(xiàn)可以無(wú)縫對接。要了解P-Bus總線(xiàn)產(chǎn)品，首先要理解P-Bus總線(xiàn)，下面先介紹P-Bus（Pyxos IO）總線(xiàn)。
1.1 P-bus系統的概述
P-bus系統是基于美國Echelon公司開(kāi)發(fā)的Pyxos嵌入式控制網(wǎng)絡(luò )平臺為基礎的總線(xiàn)技術(shù)，它是一種專(zhuān)門(mén)擴展I/O總線(xiàn)的技術(shù)，使用該技術(shù)可以使得任何機器內部的各個(gè)組成部分之間形成智能的數字控制網(wǎng)絡(luò )，它是一種低成本的、網(wǎng)絡(luò )自安裝的技術(shù)，而且能夠和現有的基于GB/Z 20177的Lonworks控制網(wǎng)絡(luò )平臺技術(shù)結合，構成任意規模的自動(dòng)控制網(wǎng)絡(luò )。
1.2 P-bus系統的特點(diǎn)
基于Pyxos 技術(shù)的P-Bus具有以下特點(diǎn)：
（1）、自管理網(wǎng)絡(luò )：Pyxos FT網(wǎng)絡(luò )不需要特殊的工具或者專(zhuān)業(yè)的技術(shù)人員就可以實(shí)現網(wǎng)絡(luò )的配置，這能夠降低網(wǎng)絡(luò )的安裝和維護成本，實(shí)現網(wǎng)絡(luò )的即插即用。
（2）、自由拓撲網(wǎng)絡(luò )布線(xiàn)：基于Pyxos FT技術(shù)的設備或組件之間相連接時(shí)，使用一對雙絞線(xiàn)，支持多種靈活的連接方式：總線(xiàn)、星形、環(huán)形、菊花鏈形和任意的拓撲結構，這樣的網(wǎng)絡(luò )安裝方式，可以減少材料和安裝人員成本，此外，由于只使用一對雙絞線(xiàn)，意味著(zhù)能夠有效降低由于線(xiàn)路原因所導致的網(wǎng)絡(luò )故障。
（3）、鏈路電源技術(shù)（Link Power）: Pyxos FT技術(shù)，支持在一對雙絞線(xiàn)上，既傳輸網(wǎng)絡(luò )數字信號，又能傳輸24V的交流或直流電，也就是說(shuō)，基于Pyxos FT技術(shù)的設備，可以同時(shí)從通信數據線(xiàn)上取得工作電源。這些特點(diǎn)，特別適合那些不能為設備提供本地供電方式的應用場(chǎng)合。
（4）、無(wú)極性的網(wǎng)絡(luò )連接：Pyxos FT技術(shù)使用曼切斯特編碼方式，采用雙相PSK調制，載波頻率與通信位速率相同，即載波頻率312.5KHZ，通信速率為312.5kbps,另外在波形的調制成形方面，充分考慮到使通信信號實(shí)現最小的反射。通信中，使用前導編碼，實(shí)現通信信號無(wú)極性，從而避免由于安裝錯誤引發(fā)的故障。
（5）、高可靠性的通信：由于物理層通信收發(fā)器和通訊協(xié)議已經(jīng)集成在一個(gè)芯片上，該芯片是采用MLF20封裝形式，大小為5平方毫米，能夠實(shí)現高可靠性的數據通訊。
（6）、強大的兼容性：不同廠(chǎng)家的元件、軟件在TCP/IP, RS485等協(xié)議下可以無(wú)縫兼容，可保障系統運行、維保的穩定性。P-bus樓宇智能安裝系統結構是分布總線(xiàn)式結構，系統內一個(gè)主設備（Pilot節點(diǎn)）下的各從設備（Point節點(diǎn)）是對等關(guān)系，不依賴(lài)于其他從設備。
（7）、強大的擴展性：任何從設備的損壞不會(huì )影響到系統中其他設備和功能的運行，維護保養方便。系統具有強大的可擴展性，針對于功能的增加或控制回路、電氣的增加，只需增加掛接相應的主設備和從設備，系統內原有的硬件、接線(xiàn)無(wú)需改動(dòng)便能達到要求。
（8）、方便布線(xiàn)施工：整個(gè)系統只需要一條P-bus總線(xiàn)進(jìn)行連接，沒(méi)有大量的電纜敷設和繁雜的控制設計?？刂颇K安裝在智能控制箱內?，F場(chǎng)控制面板只需一條P-bus總線(xiàn)進(jìn)行連接，采用24V安全電壓供電的方式，安全可靠，操作方便。
（9）、節約能源、方便管理、維護：功能和控制的修改方便靈活，只需少量的程序調整，不需要現場(chǎng)重新布線(xiàn)就可以實(shí)現。此外，可節約能源，提高效率。通過(guò)將時(shí)鐘，光線(xiàn)控制設定使系統自動(dòng)運行到最佳狀態(tài)，合理節約能源，方便管理和維護。
（10）、安裝使用方便：所有控制模塊均為模數化產(chǎn)品，采用標準35mm導軌安裝方式，安裝尺寸符合普通標準照明配電箱的規格。所有現場(chǎng)控制面板及移動(dòng)感應器均采用標準86盒嵌墻安裝方式，施工簡(jiǎn)單，并且不同的面板及idong感應器可隨時(shí)互換、控制功能變更方便。
1.3 P-bus系統的通信協(xié)議
P-bus系統通信協(xié)議是基于Pyxos通訊協(xié)議，是一種基于分時(shí)復用技術(shù)（TDM）的鏈路層數據通信協(xié)議，使用雙相PSK信號調制技術(shù)。所有設備都能夠周期地、可預測地取得網(wǎng)路的使用權，也就是說(shuō)，設備可以實(shí)現確定性的操作；在數據報中沒(méi)有地址信息，只有數據，沒(méi)有額外的數據開(kāi)銷(xiāo)；網(wǎng)路可以始終運行，不需要使用長(cháng)的前導報文來(lái)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò )中設備間的同步，因而可以實(shí)現數據的高速通信；不需要使用心跳技術(shù)，正常的設備在每一個(gè)屬于自己的時(shí)間片都會(huì )發(fā)送數據，這樣能夠實(shí)現網(wǎng)絡(luò )的持續的管理。Pyxos通信協(xié)議是一個(gè)嚴格遵循主/從網(wǎng)絡(luò )結構的協(xié)議，在一個(gè)Pyxos網(wǎng)絡(luò )中可以有一個(gè)主設備（Pilot節點(diǎn)）和最多32從設備（Point節點(diǎn)）。所有的通信均通過(guò)Pilot，在不同的從設備Point之間不支持報文路由。Pyxos通信使用短的數據包進(jìn)行通信，Pyxos網(wǎng)絡(luò )中有限的設備數目可以限制MAC延時(shí)。
1.4 P-bus系統的構成
基于Pyxos網(wǎng)絡(luò )技術(shù)的設備連接構成網(wǎng)絡(luò )時(shí)，網(wǎng)絡(luò )拓撲支持總線(xiàn)拓撲和自由拓撲兩種方式?？偩€(xiàn)拓撲如圖一所示，自由拓撲如圖二所示。圖中P代表Pyxos中的Point節點(diǎn)。
使用總線(xiàn)拓撲時(shí)，總線(xiàn)的最大長(cháng)度為400米，分支長(cháng)度可以為0.3米，在總線(xiàn)的兩端各是一個(gè)阻抗為105歐姆的阻容網(wǎng)絡(luò )組成的終端匹配器。
對于自由拓撲方式，Pyxos網(wǎng)絡(luò )所有的連線(xiàn)最長(cháng)為100米，在網(wǎng)絡(luò )的任意位置使用一個(gè)阻抗為52歐姆的阻容網(wǎng)絡(luò )作為終端匹配器。
在Pyxos網(wǎng)絡(luò )中，Pilot和Point節點(diǎn)均使用一個(gè)Pyxos芯片。
1.5 基于 P-bus系統的設備
P-bus總線(xiàn)技術(shù)基于Pyxos嵌入式控制網(wǎng)絡(luò )，Pilot作為主設備，Point作為從設備，一個(gè)Pilot節點(diǎn)最多可以管理32個(gè)Point節點(diǎn)。Pilot節點(diǎn)必須使用一個(gè)主處理器，一個(gè)典型的Pilot設計如圖3所示。
說(shuō)明：對于上面的描述，其中Pilot就是P-Bus產(chǎn)品的主節點(diǎn)，相當于樓宇自動(dòng)化中的DDC，也就是現場(chǎng)智能控制器，對于P-Bus產(chǎn)品來(lái)說(shuō)，也就是智能控制器，而P（Point）代表的是子節點(diǎn)，也就是P-Bus產(chǎn)品的現場(chǎng)模塊，如：開(kāi)閉模塊、調光模塊、智能面板、溫濕度模塊、DI模塊等等，相當于樓宇自動(dòng)化中的各個(gè)擴展模塊或輸入輸出模塊。主節點(diǎn)（智能控制器）與子節點(diǎn)（現場(chǎng)輸入輸出控制模塊）通過(guò)P-Bus總線(xiàn)構成網(wǎng)絡(luò )，可以是總線(xiàn)手拉手接線(xiàn)方式，也可以是樹(shù)葉類(lèi)型的自由拓撲的接線(xiàn)方式，兩種不同的接線(xiàn)方式主要是總線(xiàn)距離會(huì )有所區別，總線(xiàn)手拉手方式下，距離為400米，自由拓撲方式下，距離為100米。
另外需要注意的是，P-Bus在一個(gè)Pilot（主節點(diǎn)）下面，目前只允許有32個(gè)Point從節點(diǎn)，也就是說(shuō)在一個(gè)P-Bus智能控制器下面，目前最多允許掛接現場(chǎng)模塊32個(gè)，如果大于這個(gè)節點(diǎn)數量，需要增加P-Bus智能控制器，在P-Bus智能控制器上面構建更大的網(wǎng)絡(luò )。
P-Bus因為其特性，為工程提供了極大的便利性：
（1）接線(xiàn)方式靈活，可以手拉手接，也可以隨便的樹(shù)形接法-意即自由拓撲；
（2）接線(xiàn)不要擔心接錯，總線(xiàn)采用兩芯雙腳線(xiàn)，沒(méi)有正負之類(lèi)的極性或者RS485之類(lèi)的A、B之分，正接、反接都一樣；
（3）高速率，在最大距離模式下，比KNX、RS485等任何一種總線(xiàn)都快；
（4）高可靠，與RS485采用電平信號傳輸不一樣，P-Bus采用的是調制解調的專(zhuān)業(yè)通信方式進(jìn)行通信，其可靠性與RS485的不是一種級別的技術(shù)。
1.6.P-Bus產(chǎn)品典型的系統架構
說(shuō)明：對于上面的描述，其中Pilot就是P-Bus產(chǎn)品的主節點(diǎn)，相當于樓宇自動(dòng)化中的DDC，也就是現場(chǎng)智能控制器，對于P-Bus產(chǎn)品來(lái)說(shuō)，也就是智能控制器，而P（Point）代表的是子節點(diǎn)，也就是P-Bus產(chǎn)品的現場(chǎng)模塊，如：開(kāi)閉模塊、調光模塊、智能面板、溫濕度模塊、DI模塊等等，相當于樓宇自動(dòng)化中的各個(gè)擴展模塊或輸入輸出模塊。主節點(diǎn)（智能控制器）與子節點(diǎn)（現場(chǎng)輸入輸出控制模塊）通過(guò)P-Bus總線(xiàn)構成網(wǎng)絡(luò )，可以是總線(xiàn)手拉手接線(xiàn)方式，也可以是樹(shù)葉類(lèi)型的自由拓撲的接線(xiàn)方式，兩種不同的接線(xiàn)方式主要是總線(xiàn)距離會(huì )有所區別，總線(xiàn)手拉手方式下，距離為400米，自由拓撲方式下，距離為100米。
另外需要注意的是，P-Bus在一個(gè)Pilot（主節點(diǎn)）下面，目前只允許有32個(gè)Point從節點(diǎn)，也就是說(shuō)在一個(gè)P-Bus智能控制器下面，目前最多允許掛接現場(chǎng)模塊32個(gè)，如果大于這個(gè)節點(diǎn)數量，需要增加P-Bus智能控制器，在P-Bus智能控制器上面構建更大的網(wǎng)絡(luò )。
P-Bus因為其特性，為工程提供了極大的便利性：
（1）接線(xiàn)方式靈活，可以手拉手接，也可以隨便的樹(shù)形接法-意即自由拓撲；
（2）接線(xiàn)不要擔心接錯，總線(xiàn)采用兩芯雙腳線(xiàn)，沒(méi)有正負之類(lèi)的極性或者RS485之類(lèi)的A、B之分，正接、反接都一樣；
（3）高速率，在最大距離模式下，比KNX、RS485等任何一種總線(xiàn)都快；
（4）高可靠，與RS485采用電平信號傳輸不一樣，P-Bus采用的是調制解調的專(zhuān)業(yè)通信方式進(jìn)行通信，其可靠性與RS485的不是一種級別的技術(shù)。
1.6.P-Bus產(chǎn)品典型的系統架構
從上圖可以看出，P-Bus產(chǎn)品分為三層，（1）最下層為基于P-Bus總線(xiàn)的現場(chǎng)輸入、輸出模塊，如：開(kāi)閉、繼電器輸出、調光、開(kāi)關(guān)量輸入、模擬量輸入、模擬量輸出、溫濕度模塊、溫度控制器、無(wú)線(xiàn)接入等，這些模塊作為P-Bus總線(xiàn)的子節點(diǎn)；（2）中間為P-Bus總線(xiàn)的主節點(diǎn)，也就是智能控制器，它是可編程的，支持樓宇自動(dòng)化（BA）、建筑環(huán)境與節能、智能照明、家庭智能化、機房智能化、客房控制及工業(yè)控制的編程邏輯，如：延時(shí)、調節、PID、開(kāi)關(guān)、加減乘除運算、與或非邏輯運算、場(chǎng)景控制等等，是完全開(kāi)放性的圖形化編程設計，相比于國內其他產(chǎn)品，該控制器是編程最為靈活，支持功能最多的照明、建筑環(huán)境、智能家居控制器；（3）最上層為中控系統、計算機控制系統層，在實(shí)際應用中，有的場(chǎng)所不配置，是作為可選的部分。
注意：如果下層P-Bus從節點(diǎn)（各個(gè)輸入輸出、控制模塊）大于一個(gè)智能控制所容納的數量，則需要增加智能控制器，各個(gè)智能控制器在同一層次構建上層網(wǎng)絡(luò )，網(wǎng)絡(luò )可以選擇RS485、TCP/IP以太網(wǎng)、Lonworks等；作為第三方接口，如：KNX、Bacnet及其它第三方產(chǎn)品將在智能控制器這邊接入。
主節點(diǎn)（智能控制器）是開(kāi)放性的，支持Modbus、Lonworks等協(xié)議。
1.7 P-Bus產(chǎn)品的應用領(lǐng)域
由于P-Bus產(chǎn)品是可編程的系統，并且把信號模塊分為了數字量、模擬量和多媒體，對應提供了相應的現場(chǎng)模塊及集成解決方案，這就使得P-Bus產(chǎn)品的應用領(lǐng)域非常寬廣，幾乎涵蓋所有的機電監控領(lǐng)域，它采用了DCS系統設計，是工業(yè)級的解決方案，在樓宇智能化領(lǐng)域，主要適應以下應用：
-智能照明控制 -建筑環(huán)境與節能控制 -智能家居
-酒店照明及客房控制 -機房環(huán)境監控 -能源管理
-辦公樓智能控制系統 -會(huì )議室智能控制
系統既可以在公共建筑中，如：寫(xiě)字樓、辦公樓、酒店、商場(chǎng)、圖書(shū)館、博物館、體育館、廣場(chǎng)、城市綜合體等使用，也可以用于家庭，如：別墅、普通住宅等。
1.8 P-bus系統結構注意事項
上述中提到P-Bus基于Pyxos FT技術(shù)，支持在一對雙絞線(xiàn)上，既傳輸網(wǎng)絡(luò )數字信號，又能傳輸24V的交流或直流電，也就是說(shuō)，基于Pyxos FT技術(shù)的設備，可以同時(shí)從通信數據線(xiàn)上取得工作電源。這些特點(diǎn)，只適合一定負載范圍內使用，一旦一條P-bus總線(xiàn)上的Point節點(diǎn)負載總電流超過(guò)240A時(shí)，此時(shí)，P-bus總線(xiàn)上的電流已經(jīng)不能夠驅動(dòng)該總線(xiàn)上智能模塊正常工作，而應當給該總線(xiàn)上的智能輸出模塊單獨本地供電，供電電源仍為24V的交流或直流電。
P-bus總線(xiàn)上的智能繼電器輸出模塊所驅動(dòng)的負載有容性負載，阻性負載，感性負載之分。設計使用過(guò)程中應充分考慮在不同負載情況下的啟動(dòng)電流及實(shí)際工作電流。以免超負荷造成設備損壞。
通常情況下，一般把負載帶電感參數的負載，即符合和電源相比負載電流滯后負載電壓一個(gè)相位差的特性的負載為感性(如負載為電動(dòng)機;變壓器;)。通俗地說(shuō)，即應用電磁感應原理制作的大功率電器產(chǎn)品，如電動(dòng)機、壓縮機、繼電器、日光燈等等。
這類(lèi)產(chǎn)品在啟動(dòng)時(shí)需要一個(gè)比維持正常運轉所需電流大得多（大約在3-7倍）的啟動(dòng)電流。
感性負載、阻性負載：對于燈具來(lái)講，靠氣體導通發(fā)光的燈具就是感性負載，靠電阻絲發(fā)光的屬于阻性負載，感性負載如：日光燈、高壓鈉燈、汞燈、金屬鹵化物燈等。
阻性負載如：碘鎢燈、白熾燈、電阻爐、烤箱、電熱水器、熱油汀等。電機也屬于感性負載。
幾種常用燈光的實(shí)際工作電流：（在電網(wǎng)電壓220V情況下）
1、400W高壓鈉燈單只燈，工作電流為3.1～3.3A。
2、250W高壓鈉燈單只燈，工作電流為2.0～2.3A。
3、400W金屬鹵化物燈單只燈，工作電流為2.0～2.2A。
4、250W金屬鹵化物燈單只燈，工作電流為1.4～1.6A。
5、電感式鎮流器40W日光燈單只燈，工作電流為0.28～0.30A。
6、電子式鎮流器40W日光燈單只燈，工作電流為0.14～0.16A。
根據以上數據可知，燈光耗電除燈光本身外，鎮流器也消耗電能。
由于編程軟件內供一個(gè)Pilot節點(diǎn)（智能控制器）及其附屬Point節點(diǎn)（從設備）使用的I/O節點(diǎn)數共255個(gè)，在設計回路時(shí)，需要根據IO變量的數量確定P-Bus總線(xiàn)上掛接現場(chǎng)模塊的數量，在一個(gè)智能控制器（P-Bus主節點(diǎn)）下面，所有模塊的輸入輸出回路的最大數量最多為255個(gè)。
2. P-Bus系統的組成
P-Bus系統設計包含了現場(chǎng)控制系統、計算機控制系統兩大部分，其中現場(chǎng)控制系統由安裝在現場(chǎng)的智能控制器（P-Bus主節點(diǎn)）和現場(chǎng)控制模塊（P-Bus從節點(diǎn)）及相關(guān)的傳感器或受控設備組成?，F場(chǎng)系統是不依賴(lài)計算機的獨立系統。計算機控制系統是以軟件為基礎的圖形化監控系統，在需要中央監控時(shí)需要配置。
