1.P-Bus概述及設計基礎
P-Bus產(chǎn)品是基于埃施朗Pyxos IO總線的產(chǎn)品，與Lonworks總線可以無縫對接。要了解P-Bus總線產(chǎn)品，首先要理解P-Bus總線，下面先介紹P-Bus（Pyxos IO）總線。
1.1 P-bus系統(tǒng)的概述
P-bus系統(tǒng)是基于美國Echelon公司開發(fā)的Pyxos嵌入式控制網(wǎng)絡平臺為基礎的總線技術，它是一種專門擴展I/O總線的技術，使用該技術可以使得任何機器內(nèi)部的各個組成部分之間形成智能的數(shù)字控制網(wǎng)絡，它是一種低成本的、網(wǎng)絡自安裝的技術，而且能夠和現(xiàn)有的基于GB/Z 20177的Lonworks控制網(wǎng)絡平臺技術結合，構成任意規(guī)模的自動控制網(wǎng)絡。
1.2 P-bus系統(tǒng)的特點
基于Pyxos 技術的P-Bus具有以下特點：
（1）、自管理網(wǎng)絡：Pyxos FT網(wǎng)絡不需要特殊的工具或者專業(yè)的技術人員就可以實現(xiàn)網(wǎng)絡的配置，這能夠降低網(wǎng)絡的安裝和維護成本，實現(xiàn)網(wǎng)絡的即插即用。
（2）、自由拓撲網(wǎng)絡布線：基于Pyxos FT技術的設備或組件之間相連接時，使用一對雙絞線，支持多種靈活的連接方式：總線、星形、環(huán)形、菊花鏈形和任意的拓撲結構，這樣的網(wǎng)絡安裝方式，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，意味著能夠有效降低由于線路原因所導致的網(wǎng)絡故障。
（3）、鏈路電源技術（Link Power）: Pyxos FT技術，支持在一對雙絞線上，既傳輸網(wǎng)絡數(shù)字信號，又能傳輸24V的交流或直流電，也就是說，基于Pyxos FT技術的設備，可以同時從通信數(shù)據(jù)線上取得工作電源。這些特點，特別適合那些不能為設備提供本地供電方式的應用場合。
（4）、無極性的網(wǎng)絡連接：Pyxos FT技術使用曼切斯特編碼方式，采用雙相PSK調(diào)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(diào)制成形方面，充分考慮到使通信信號實現(xiàn)最小的反射。通信中，使用前導編碼，實現(xiàn)通信信號無極性，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)集成在一個芯片上，該芯片是采用MLF20封裝形式，大小為5平方毫米，能夠?qū)崿F(xiàn)高可靠性的數(shù)據(jù)通訊。
（6）、強大的兼容性：不同廠家的元件、軟件在TCP/IP, RS485等協(xié)議下可以無縫兼容，可保障系統(tǒng)運行、維保的穩(wěn)定性。P-bus樓宇智能安裝系統(tǒng)結構是分布總線式結構，系統(tǒng)內(nèi)一個主設備（Pilot節(jié)點）下的各從設備（Point節(jié)點）是對等關系，不依賴于其他從設備。
（7）、強大的擴展性：任何從設備的損壞不會影響到系統(tǒng)中其他設備和功能的運行，維護保養(yǎng)方便。系統(tǒng)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(tǒng)內(nèi)原有的硬件、接線無需改動便能達到要求。
（8）、方便布線施工：整個系統(tǒng)只需要一條P-bus總線進行連接，沒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(nèi)?，F(xiàn)場控制面板只需一條P-bus總線進行連接，采用24V安全電壓供電的方式，安全可靠，操作方便。
（9）、節(jié)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(diào)整，不需要現(xiàn)場重新布線就可以實現(xiàn)。此外，可節(jié)約能源，提高效率。通過將時鐘，光線控制設定使系統(tǒng)自動運行到最佳狀態(tài)，合理節(jié)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(shù)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(guī)格。所有現(xiàn)場控制面板及移動感應器均采用標準86盒嵌墻安裝方式，施工簡單，并且不同的面板及idong感應器可隨時互換、控制功能變更方便。
1.3 P-bus系統(tǒng)的通信協(xié)議
P-bus系統(tǒng)通信協(xié)議是基于Pyxos通訊協(xié)議，是一種基于分時復用技術（TDM）的鏈路層數(shù)據(jù)通信協(xié)議，使用雙相PSK信號調(diào)制技術。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，設備可以實現(xiàn)確定性的操作；在數(shù)據(jù)報中沒有地址信息，只有數(shù)據(jù)，沒有額外的數(shù)據(jù)開銷；網(wǎng)路可以始終運行，不需要使用長的前導報文來進行網(wǎng)絡中設備間的同步，因而可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)的高速通信；不需要使用心跳技術，正常的設備在每一個屬于自己的時間片都會發(fā)送數(shù)據(jù)，這樣能夠?qū)崿F(xiàn)網(wǎng)絡的持續(xù)的管理。Pyxos通信協(xié)議是一個嚴格遵循主/從網(wǎng)絡結構的協(xié)議，在一個Pyxos網(wǎng)絡中可以有一個主設備（Pilot節(jié)點）和最多32從設備（Point節(jié)點）。所有的通信均通過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(shù)據(jù)包進行通信，Pyxos網(wǎng)絡中有限的設備數(shù)目可以限制MAC延時。
1.4 P-bus系統(tǒng)的構成
基于Pyxos網(wǎng)絡技術的設備連接構成網(wǎng)絡時，網(wǎng)絡拓撲支持總線拓撲和自由拓撲兩種方式。總線拓撲如圖一所示，自由拓撲如圖二所示。圖中P代表Pyxos中的Point節(jié)點。
使用總線拓撲時，總線的最大長度為400米，分支長度可以為0.3米，在總線的兩端各是一個阻抗為105歐姆的阻容網(wǎng)絡組成的終端匹配器。
對于自由拓撲方式，Pyxos網(wǎng)絡所有的連線最長為100米，在網(wǎng)絡的任意位置使用一個阻抗為52歐姆的阻容網(wǎng)絡作為終端匹配器。
在Pyxos網(wǎng)絡中，Pilot和Point節(jié)點均使用一個Pyxos芯片。
1.5 基于 P-bus系統(tǒng)的設備
P-bus總線技術基于Pyxos嵌入式控制網(wǎng)絡，Pilot作為主設備，Point作為從設備，一個Pilot節(jié)點最多可以管理32個Point節(jié)點。Pilot節(jié)點必須使用一個主處理器，一個典型的Pilot設計如圖3所示。
說明：對于上面的描述，其中Pilot就是P-Bus產(chǎn)品的主節(jié)點，相當于樓宇自動化中的DDC，也就是現(xiàn)場智能控制器，對于P-Bus產(chǎn)品來說，也就是智能控制器，而P（Point）代表的是子節(jié)點，也就是P-Bus產(chǎn)品的現(xiàn)場模塊，如：開閉模塊、調(diào)光模塊、智能面板、溫濕度模塊、DI模塊等等，相當于樓宇自動化中的各個擴展模塊或輸入輸出模塊。主節(jié)點（智能控制器）與子節(jié)點（現(xiàn)場輸入輸出控制模塊）通過P-Bus總線構成網(wǎng)絡，可以是總線手拉手接線方式，也可以是樹葉類型的自由拓撲的接線方式，兩種不同的接線方式主要是總線距離會有所區(qū)別，總線手拉手方式下，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Pilot（主節(jié)點）下面，目前只允許有32個Point從節(jié)點，也就是說在一個P-Bus智能控制器下面，目前最多允許掛接現(xiàn)場模塊32個，如果大于這個節(jié)點數(shù)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。
P-Bus因為其特性，為工程提供了極大的便利性：
（1）接線方式靈活，可以手拉手接，也可以隨便的樹形接法-意即自由拓撲；
（2）接線不要擔心接錯，總線采用兩芯雙腳線，沒有正負之類的極性或者RS485之類的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(diào)制解調(diào)的專業(yè)通信方式進行通信，其可靠性與RS485的不是一種級別的技術。
1.6.P-Bus產(chǎn)品典型的系統(tǒng)架構
說明：對于上面的描述，其中Pilot就是P-Bus產(chǎn)品的主節(jié)點，相當于樓宇自動化中的DDC，也就是現(xiàn)場智能控制器，對于P-Bus產(chǎn)品來說，也就是智能控制器，而P（Point）代表的是子節(jié)點，也就是P-Bus產(chǎn)品的現(xiàn)場模塊，如：開閉模塊、調(diào)光模塊、智能面板、溫濕度模塊、DI模塊等等，相當于樓宇自動化中的各個擴展模塊或輸入輸出模塊。主節(jié)點（智能控制器）與子節(jié)點（現(xiàn)場輸入輸出控制模塊）通過P-Bus總線構成網(wǎng)絡，可以是總線手拉手接線方式，也可以是樹葉類型的自由拓撲的接線方式，兩種不同的接線方式主要是總線距離會有所區(qū)別，總線手拉手方式下，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Pilot（主節(jié)點）下面，目前只允許有32個Point從節(jié)點，也就是說在一個P-Bus智能控制器下面，目前最多允許掛接現(xiàn)場模塊32個，如果大于這個節(jié)點數(shù)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。
P-Bus因為其特性，為工程提供了極大的便利性：
（1）接線方式靈活，可以手拉手接，也可以隨便的樹形接法-意即自由拓撲；
（2）接線不要擔心接錯，總線采用兩芯雙腳線，沒有正負之類的極性或者RS485之類的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(diào)制解調(diào)的專業(yè)通信方式進行通信，其可靠性與RS485的不是一種級別的技術。
1.6.P-Bus產(chǎn)品典型的系統(tǒng)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總線的現(xiàn)場輸入、輸出模塊，如：開閉、繼電器輸出、調(diào)光、開關量輸入、模擬量輸入、模擬量輸出、溫濕度模塊、溫度控制器、無線接入等，這些模塊作為P-Bus總線的子節(jié)點；（2）中間為P-Bus總線的主節(jié)點，也就是智能控制器，它是可編程的，支持樓宇自動化（BA）、建筑環(huán)境與節(jié)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、調(diào)節(jié)、PID、開關、加減乘除運算、與或非邏輯運算、場景控制等等，是完全開放性的圖形化編程設計，相比于國內(nèi)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(tǒng)、計算機控制系統(tǒng)層，在實際應用中，有的場所不配置，是作為可選的部分。
注意：如果下層P-Bus從節(jié)點（各個輸入輸出、控制模塊）大于一個智能控制所容納的數(shù)量，則需要增加智能控制器，各個智能控制器在同一層次構建上層網(wǎng)絡，網(wǎng)絡可以選擇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(jié)點（智能控制器）是開放性的，支持Modbus、Lonworks等協(xié)議。
1.7 P-Bus產(chǎn)品的應用領域
由于P-Bus產(chǎn)品是可編程的系統(tǒng)，并且把信號模塊分為了數(shù)字量、模擬量和多媒體，對應提供了相應的現(xiàn)場模塊及集成解決方案，這就使得P-Bus產(chǎn)品的應用領域非常寬廣，幾乎涵蓋所有的機電監(jiān)控領域，它采用了DCS系統(tǒng)設計，是工業(yè)級的解決方案，在樓宇智能化領域，主要適應以下應用：
-智能照明控制 -建筑環(huán)境與節(jié)能控制 -智能家居
-酒店照明及客房控制 -機房環(huán)境監(jiān)控 -能源管理
-辦公樓智能控制系統(tǒng) -會議室智能控制
系統(tǒng)既可以在公共建筑中，如：寫字樓、辦公樓、酒店、商場、圖書館、博物館、體育館、廣場、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(tǒng)結構注意事項
上述中提到P-Bus基于Pyxos FT技術，支持在一對雙絞線上，既傳輸網(wǎng)絡數(shù)字信號，又能傳輸24V的交流或直流電，也就是說，基于Pyxos FT技術的設備，可以同時從通信數(shù)據(jù)線上取得工作電源。這些特點，只適合一定負載范圍內(nèi)使用，一旦一條P-bus總線上的Point節(jié)點負載總電流超過240A時，此時，P-bus總線上的電流已經(jīng)不能夠驅(qū)動該總線上智能模塊正常工作，而應當給該總線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總線上的智能繼電器輸出模塊所驅(qū)動的負載有容性負載，阻性負載，感性負載之分。設計使用過程中應充分考慮在不同負載情況下的啟動電流及實際工作電流。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(shù)的負載，即符合和電源相比負載電流滯后負載電壓一個相位差的特性的負載為感性(如負載為電動機;變壓器;)。通俗地說，即應用電磁感應原理制作的大功率電器產(chǎn)品，如電動機、壓縮機、繼電器、日光燈等等。
這類產(chǎn)品在啟動時需要一個比維持正常運轉(zhuǎn)所需電流大得多（大約在3-7倍）的啟動電流。
感性負載、阻性負載：對于燈具來講，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(zhèn)流器40W日光燈單只燈，工作電流為0.28～0.30A。
6、電子式鎮(zhèn)流器40W日光燈單只燈，工作電流為0.14～0.16A。
根據(jù)以上數(shù)據(jù)可知，燈光耗電除燈光本身外，鎮(zhèn)流器也消耗電能。
由于編程軟件內(nèi)供一個Pilot節(jié)點（智能控制器）及其附屬Point節(jié)點（從設備）使用的I/O節(jié)點數(shù)共255個，在設計回路時，需要根據(jù)IO變量的數(shù)量確定P-Bus總線上掛接現(xiàn)場模塊的數(shù)量，在一個智能控制器（P-Bus主節(jié)點）下面，所有模塊的輸入輸出回路的最大數(shù)量最多為255個。
2. P-Bus系統(tǒng)的組成
P-Bus系統(tǒng)設計包含了現(xiàn)場控制系統(tǒng)、計算機控制系統(tǒng)兩大部分，其中現(xiàn)場控制系統(tǒng)由安裝在現(xiàn)場的智能控制器（P-Bus主節(jié)點）和現(xiàn)場控制模塊（P-Bus從節(jié)點）及相關的傳感器或受控設備組成?，F(xiàn)場系統(tǒng)是不依賴計算機的獨立系統(tǒng)。計算機控制系統(tǒng)是以軟件為基礎的圖形化監(jiān)控系統(tǒng)，在需要中央監(jiān)控時需要配置。
