P-Bus产品设计培训手册(一)

P-Bus产品设计方法（一）

1.P-Bus概述及设计基础

P-Bus产品是基于埃施朗PyxosIO总线的产品，与Lonworks总线可以无缝对接。要了解P-Bus总线产品，首先要理解P-Bus总线，下面先介绍P-Bus（Pyxos IO）总线。

1.1 P-bus系统的概述

P-bus系统是基于美国Echelon公司开发的Pyxos嵌入式控制网络平台为基础的总线技术，它是一种专门扩展I/O总线的技术，使用该技术可以使得任何机器内部的各个组成部分之间形成智能的数字控制网络，它是一种低成本的、网络自安装的技术，而且能够和现有的基于GB/Z 20177的Lonworks控制网络平台技术结合，构成任意规模的自动控制网络。

1.2 P-bus系统的特点

基于Pyxos 技术的P-Bus具有以下特点：

（1）、自管理网络：Pyxos FT网络不需要特殊的工具或者专业的技术人员就可以实现网络的配置，这能够降低网络的安装和维护成本，实现网络的即插即用。（2）、自由拓扑网络布线：基于Pyxos FT技术的设备或组件之间相连接时，使用一对双绞线，支持多种灵活的连接方式：总线、星形、环形、菊花链形和任意的拓扑结构，这样的网络安装方式，可以减少材料和安装人员成本，此外，由于只使用一对双绞线，意味着能够有效降低由于线路原因所导致的网络故障。（3）、链路电源技术（Link Power）: Pyxos FT技术，支持在一对双绞线上，既传输网络数字信号，又能传输24V的交流或直流电，也就是说，基于Pyxos FT 技

术的设备，可以同时从通信数据线上取得工作电源。这些特点，特别适合那些不能为设备提供本地供电方式的应用场合。

（4）、无极性的网络连接：Pyxos FT技术使用曼切斯特编码方式，采用双相PSK 调制，载波频率与通信位速率相同，即载波频率312.5KHZ，通信速率为312.5kbps,另外在波形的调制成形方面，充分考虑到使通信信号实现最小的反射。通信中，使用前导编码，实现通信信号无极性，从而避免由于安装错误引发的故障。

（5）、高可靠性的通信：由于物理层通信收发器和通讯协议已经集成在一个芯片上，该芯片是采用MLF20封装形式，大小为5平方毫米，能够实现高可靠性的数据通讯。

（6）、强大的兼容性：不同厂家的元件、软件在TCP/IP, RS485等协议下可以无缝兼容，可保障系统运行、维保的稳定性。P-bus楼宇智能安装系统结构是分布总线式结构，系统内一个主设备（Pilot节点）下的各从设备（Point节点）是对等关系，不依赖于其他从设备。

（7）、强大的扩展性：任何从设备的损坏不会影响到系统中其他设备和功能的运行，维护保养方便。系统具有强大的可扩展性，针对于功能的增加或控制回路、电气的增加，只需增加挂接相应的主设备和从设备，系统内原有的硬件、接线无需改动便能达到要求。

（8）、方便布线施工：整个系统只需要一条P-bus总线进行连接，没有大量的电缆敷设和繁杂的控制设计。控制模块安装在智能控制箱内。现场控制面板只需一条P-bus总线进行连接，采用24V安全电压供电的方式，安全可靠，操作方便。（9）、节约能源、方便管理、维护：功能和控制的修改方便灵活，只需少量的程序调整，不需要现场重新布线就可以实现。此外，可节约能源，提高效率。通过将时钟，光线控制设定使系统自动运行到最佳状态，合理节约能源，方便管理和维护。

（10）、安装使用方便：所有控制模块均为模数化产品，采用标准35mm导轨安装方式，安装尺寸符合普通标准照明配电箱的规格。所有现场控制面板及移动感应器均采用标准86盒嵌墙安装方式，施工简单，并且不同的面板及idong感应器可随时互换、控制功能变更方便。

1.3 P-bus系统的通信协议

P-bus系统通信协议是基于Pyxos通讯协议，是一种基于分时复用技术（TDM）的链路层数据通信协议，使用双相PSK信号调制技术。所有设备都能够周期地、可预测地取得网路的使用权，也就是说，设备可以实现确定性的操作；在数据报中没有地址信息，只有数据，没有额外的数据开销；网路可以始终运行，不需要使用长的前导报文来进行网络中设备间的同步，因而可以实现数据的高速通信；不需要使用心跳技术，正常的设备在每一个属于自己的时间片都会发送数据，这

样能够实现网络的持续的管理。Pyxos通信协议是一个严格遵循主/从网络结构的协议，在一个Pyxos网络中可以有一个主设备（Pilot节点）和最多32从设备（Point节点）。所有的通信均通过Pilot，在不同的从设备Point之间不支持报文路由。Pyxos通信使用短的数据包进行通信，Pyxos网络中有限的设备数目可以限制MAC延时。

1.4 P-bus系统的构成

基于Pyxos网络技术的设备连接构成网络时，网络拓扑支持总线拓扑和自由拓扑两种方式。总线拓扑如图一所示，自由拓扑如图二所示。图中P代表Pyxos 中的Point节点。

使用总线拓扑时，总线的最大长度为400米，分支长度可以为0.3米，在总线的两端各是一个阻抗为105欧姆的阻容网络组成的终端匹配器。

对于自由拓扑方式，Pyxos网络所有的连线最长为100米，在网络的任意位置使用一个阻抗为52欧姆的阻容网络作为终端匹配器。

在Pyxos网络中，Pilot和Point节点均使用一个Pyxos芯片。

1.5 基于 P-bus系统的设备

P-bus总线技术基于Pyxos嵌入式控制网络，Pilot作为主设备，Point 作为从设备，一个Pilot节点最多可以管理32个Point节点。Pilot节点必须使用一个主处理器，一个典型的Pilot设计如图3所示。

说明：对于上面的描述，其中Pilot就是P-Bus产品的主节点，相当于楼宇自动化中的DDC，也就是现场智能控制器，对于P-Bus产品来说，也就是智能控制器，而P（Point）代表的是子节点，也就是P-Bus产品的现场模块，如：开闭模块、调光模块、智能面板、温湿度模块、DI模块等等，相当于楼宇自动化中的各个扩展模块或输入输出模块。主节点（智能控制器）与子节点（现场输入输出控制模块）通过P-Bus总线构成网络，可以是总线手拉手接线方式，也可以是树叶类型的自由拓扑的接线方式，两种不同的接线方式主要是总线距离会有所区别，总线手拉手方式下，距离为400米，自由拓扑方式下，距离为100米。

另外需要注意的是，P-Bus在一个Pilot（主节点）下面，目前只允许有32个Point从节点，也就是说在一个P-Bus智能控制器下面，目前最多允许挂接现场模块32个，如果大于这个节点数量，需要增加P-Bus智能控制器，在P-Bus 智能控制器上面构建更大的网络。

P-Bus因为其特性，为工程提供了极大的便利性：

（1）接线方式灵活，可以手拉手接，也可以随便的树形接法-意即自由拓扑；

（2）接线不要担心接错，总线采用两芯双脚线，没有正负之类的极性或者

RS485之类的A、B之分，正接、反接都一样；

（3）高速率，在最大距离模式下，比KNX、RS485等任何一种总线都快；

（4）高可靠，与RS485采用电平信号传输不一样，P-Bus采用的是调制解调的专业通信方式进行通信，其可靠性与RS485的不是一种级别的技术。

1.6.P-Bus产品典型的系统架构

从上图可以看出，P-Bus产品分为三层，（1）最下层为基于P-Bus总线的现场输入、输出模块，如：开闭、继电器输出、调光、开关量输入、模拟量输入、模拟量输出、温湿度模块、温度控制器、无线接入等，这些模块作为P-Bus总线的子节点；（2）中间为P-Bus总线的主节点，也就是智能控制器，它是可编程的，支持楼宇自动化（BA）、建筑环境与节能、智能照明、家庭智能化、机房智能化、客房控制及工业控制的编程逻辑，如：延时、调节、PID、开关、加减乘除运算、与或非逻辑运算、场景控制等等，是完全开放性的图形化编程设计，相比于国内其他产品，该控制器是编程最为灵活，支持功能最多的照明、建筑环境、智能家居控制器；（3）最上层为中控系统、计算机控制系统层，在实际应用中，有的场所不配置，是作为可选的部分。

注意：如果下层P-Bus从节点（各个输入输出、控制模块）大于一个智能控制所容纳的数量，则需要增加智能控制器，各个智能控制器在同一层次构建上层网络，网络可以选择RS485、TCP/IP以太网、Lonworks等；作为第三方接口，如：KNX、Bacnet及其它第三方产品将在智能控制器这边接入。

主节点（智能控制器）是开放性的，支持Modbus、Lonworks等协议。

1.7 P-Bus产品的应用领域

由于P-Bus产品是可编程的系统，并且把信号模块分为了数字量、模拟量和多媒体，对应提供了相应的现场模块及集成解决方案，这就使得P-Bus产品的应用领域非常宽广，几乎涵盖所有的机电监控领域，它采用了DCS系统设计，是工业级的解决方案，在楼宇智能化领域，主要适应以下应用：

-智能照明控制 -建筑环境与节能控制 -智能家居

-酒店照明及客房控制 -机房环境监控 -能源管理

-办公楼智能控制系统 -会议室智能控制

系统既可以在公共建筑中，如：写字楼、办公楼、酒店、商场、图书馆、博物馆、体育馆、广场、城市综合体等使用，也可以用于家庭，如：别墅、普通住宅等。

1.8P-bus系统结构注意事项

上述中提到P-Bus基于Pyxos FT技术，支持在一对双绞线上，既传输网络数字信号，又能传输24V的交流或直流电，也就是说，基于Pyxos FT技术的设备，可以同时从通信数据线上取得工作电源。这些特点，只适合一定负载范围内使用，一旦一条P-bus总线上的Point

节点负载总电流超过240A时，此时，P-bus总线上的电流已经不能够驱动该总线上智能模块正常工作，而应当给该总线上的智能输出模块单独本地供电，供电电源仍为24V的交流或直流电。

P-bus总线上的智能继电器输出模块所驱动的负载有容性负载，阻性负载，感性负载之分。设计使用过程中应充分考虑在不同负载情况下的启动电流及实际工作电流。以免超负荷造成设备损坏。

通常情况下，一般把负载带电感参数的负载，即符合和电源相比负载电流滞后负载电压一个相位差的特性的负载为感性(如负载为电动机;变压器;)。通俗地说，即应用电磁感应原理制作的大功率电器产品，如电动机、压缩机、继电器、日光灯等等。

这类产品在启动时需要一个比维持正常运转所需电流大得多（大约在3-7倍）的启动电流。

感性负载、阻性负载：对于灯具来讲，靠气体导通发光的灯具就是感性负载，靠电阻丝发光的属于阻性负载，感性负载如：日光灯、高压钠灯、汞灯、金属卤化物灯等。

阻性负载如：碘钨灯、白炽灯、电阻炉、烤箱、电热水器、热油汀等。电机也属于感性负载。

几种常用灯光的实际工作电流：（在电网电压220V情况下）

1、400W高压钠灯单只灯，工作电流为3.1～3.3A。

2、250W高压钠灯单只灯，工作电流为2.0～2.3A。

3、400W金属卤化物灯单只灯，工作电流为2.0～2.2A。

4、250W金属卤化物灯单只灯，工作电流为1.4～1.6A。

5、电感式镇流器40W日光灯单只灯，工作电流为0.28～0.30A。

6、电子式镇流器40W日光灯单只灯，工作电流为0.14～0.16A。

根据以上数据可知，灯光耗电除灯光本身外，镇流器也消耗电能。

由于编程软件内供一个Pilot节点（智能控制器）及其附属Point节点（从设备）使用的I/O节点数共255个，在设计回路时，需要根据IO变量的数量确定P-Bus总线上挂接现场模块的数量，在一个智能控制器（P-Bus主节点）下面，所有模块的输入输出回路的最大数量最多为255个。

2. P-Bus系统的组成

P-Bus系统设计包含了现场控制系统、计算机控制系统两大部分，其中现场控制系统由安装在现场的智能控制器（P-Bus主节点）和现场控制模块（P-Bus 从节点）及相关的传感器或受控设备组成。现场系统是不依赖计算机的独立系统。计算机控制系统是以软件为基础的图形化监控系统，在需要中央监控时需要配置。