樓宇自動化控制探討

摘要在分析樓宇自動化系統(tǒng)及其系統(tǒng)集成模式的基礎(chǔ)上，給出了其集成結(jié)構(gòu)模式，并對OPC技術(shù)在多現(xiàn)場總線樓宇自動化系統(tǒng)集成中的應(yīng)用進行了探討。

關(guān)鍵詞自動化控制:系統(tǒng)集成;樓宇

中圖分類號 TP273文獻標識碼A 文章編號1673-9671-(2009)111-0007-01

在樓宇自動化領(lǐng)域，如何將這些獨立運行、相互分離的設(shè)備和子系統(tǒng)連接起來組成相互聯(lián)系、協(xié)同工作、統(tǒng)一監(jiān)控與管理的自動化控制系統(tǒng)成為了待解決的問題。由于OPC技術(shù)采用的是軟件方式，簡化了系統(tǒng)集成環(huán)境，且易于功能擴展，較好地解決了現(xiàn)場控制器與監(jiān)控計算機、控制網(wǎng)絡(luò)與管理網(wǎng)絡(luò)之間的數(shù)據(jù)交換與融合，使系統(tǒng)更加開放。

1 系統(tǒng)的組成

對辦公大樓本著集中管理、分散控制這種集散式監(jiān)控結(jié)構(gòu)的設(shè)計原則來實現(xiàn)整體功能。從以上桂林農(nóng)行辦公大樓BAS結(jié)構(gòu)可知此系統(tǒng)是由中央操作站、網(wǎng)絡(luò)控制器、直接數(shù)字控制器(DDC)等組成，中央操作站及網(wǎng)絡(luò)控制器是通過Ethernet網(wǎng)(N1網(wǎng))將各節(jié)點連接起來，同時安裝在建筑物各處的直接數(shù)字控制器(DDC)，將通過N2E現(xiàn)場總線(N2網(wǎng))連接到網(wǎng)絡(luò)控制器上，與其它網(wǎng)絡(luò)控制器上的直接數(shù)字控制器及中央操作站保持緊密聯(lián)系。傳感器及執(zhí)行器等連接至以上各直接數(shù)字控制器內(nèi)。

1.1通訊網(wǎng)絡(luò)

操作站及網(wǎng)絡(luò)控制單元之間最常用的連接方式是N1通訊網(wǎng)絡(luò)。這構(gòu)造采用以太網(wǎng)(ETHERNET)技術(shù)，通過一張ETHERNET卡(網(wǎng)絡(luò)介面卡)，在N1線上通訊。METASYS N1總線執(zhí)行各種通訊，包括分享監(jiān)控點訊息、數(shù)據(jù)庫的上傳和下載、對現(xiàn)場設(shè)備之指令、摘要、狀態(tài)改變訊息。N1支持METASYS系統(tǒng)之分布特性，每一個樞紐都有特定功能，其互相聯(lián)系以分享訊息。如一個在地連負責(zé)冷凍機的樞紐。N1 ETHERNET采用由傳送控制協(xié)議/協(xié)議(TCP/IP)符合工業(yè)標準的用戶數(shù)據(jù)協(xié)議(UDP)。

1.2 操作站

對操作站的介面，特性，功能進行改進，增加許多更直觀的視覺顯示效果，并且通過OPC(OLE for Process Control)軟件技術(shù)使所有的設(shè)備管理系統(tǒng)均可在簡單明了的圖形顯示下集中完成。

1.3 網(wǎng)絡(luò)控制器(NCU)

網(wǎng)絡(luò)控制器(NCU)是一種模塊式.智能化的控制盤，為METASYS網(wǎng)絡(luò)的心臟。在單一網(wǎng)絡(luò)控制器中即可將辦公大樓管理情況的每一個側(cè)面進行全面綜合的管理。通過相互共享整個網(wǎng)絡(luò)中的所有信息，每個NCU能用高級控制算法提供全建筑物范圍的最優(yōu)控制。網(wǎng)絡(luò)控制器具有多種統(tǒng)計控制功能。網(wǎng)絡(luò)控制器可配置手提終端檢測器，該檢測器完全可以代替操作站的功能，存取整個系統(tǒng)中所有信息和發(fā)出控制指令。

1.4 直接數(shù)字控制器(DX-9100)

METASYS 數(shù)字式控制器對于冷凍機組、空調(diào)系統(tǒng)HVAC處理過程、工作分布照明及有關(guān)電氣設(shè)備的控制來說，都是一種理想的控制器。DX-9100控制器可以在擴展總線上連接I/O擴展模塊，來增加它的輸入點、輸出點的容量。DX可通過內(nèi)置的LED來監(jiān)控這些點。當(dāng)這條網(wǎng)連入完整的METASYS網(wǎng)絡(luò)時，DX控制器可將所有監(jiān)控點情況和各種控制信息準確地提供給整個METASYS網(wǎng)絡(luò)或控制站。

DX是Metasys系統(tǒng)的最前端裝置，直接與聯(lián)想研發(fā)中心內(nèi)有關(guān)的設(shè)施連接起來，再通過N2總線與網(wǎng)絡(luò)控制器相連，網(wǎng)絡(luò)控制器與中央操作站均可對其實現(xiàn)超越控制。

直接數(shù)字式控制器能夠支持以下不同性質(zhì)的監(jiān)控點:

模擬量輸入(AI) 、兩態(tài)輸入(DI)、模擬量輸出(AO)、兩態(tài)輸出(DO)

具有12個可編程控制模塊及PLC邏輯運算模塊，除能完成各種運算及PID回路控制功能外，還具有多種統(tǒng)計控制功能，可同時設(shè)置多達8個時間控制程序。

控制器具有獨立運作的功能，當(dāng)中央操作站及網(wǎng)絡(luò)控制器發(fā)生問題時，控制器不受影響，繼續(xù)進行運作，完成原有的全部監(jiān)控功能。

可通過傳輸模塊(XT)接多達8個擴展模塊(XP)，增加控制輸入輸出點容量，配置靈活，并可通過內(nèi)置的LED來監(jiān)控這些點。XP-9102為6AI/2AO，XP-9103為8DO，XP-9104為4DI/4DO，XP-9105為8DI。

1.5 樓宇自控系統(tǒng)DDC配置

如何合理的配置DDC就成為方案設(shè)計中最重要的問題。JOHNSON CONTROLS根據(jù)實際特點，結(jié)合多年的工程經(jīng)驗，設(shè)計中不僅保證系統(tǒng)功能全面實現(xiàn)，又減少施工中的不必要浪費，并且DDC的配置為以后的擴展留有足夠的余量?？紤]到辦公大樓機電設(shè)備的分布每一層都布置了相應(yīng)的直接數(shù)字控制器，一般情況下，空調(diào)主機設(shè)備增加的可能性不大，因此對于其他設(shè)備監(jiān)控點數(shù)的增加只需采用增加擴展模塊的方式即可解決。

2 系統(tǒng)的應(yīng)用

(1)視頻應(yīng)用，采用SYV-75-5同軸電纜，支持衛(wèi)星電視、有線電視、天線、閉路電視和電纜調(diào)解器。

(2)通訊應(yīng)用，采用五類水平電纜至每一個需要話音或數(shù)據(jù)服務(wù)的用戶插座。通過ISDN、VDSL或ADSL連上互聯(lián)網(wǎng)和網(wǎng)絡(luò)電視。在無邊的信息海洋中漫游。

(3)利用安保系統(tǒng)確保室內(nèi)防火、防盜的要求。在緊急情況時自動向管理處發(fā)送報警信號。通過連接到局域網(wǎng)的閉路電視系統(tǒng)觀察室外環(huán)境，及時了解住宅附近的情況。甚至還可以連接傳真的辦公設(shè)備，配合正在逐漸興起的家庭辦公的需求。

3 多總線樓宇自動化系統(tǒng)集成

在當(dāng)今樓宇自動化系統(tǒng)建設(shè)中，由于資金和建設(shè)周期等諸多因素，不同廠商開發(fā)的各種控制系統(tǒng)、子系統(tǒng)往往不可避免地混雜在整個大樓的系統(tǒng)中，而這些子系統(tǒng)和設(shè)備又有著不同的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，遵循著不同的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。在實現(xiàn)智能建筑的集成時，如何實現(xiàn)各種協(xié)議或總線技術(shù)的子系統(tǒng)的集成已經(jīng)成為無法回避的問題。OPC/DA規(guī)范實現(xiàn)了應(yīng)用程序?qū)Σ煌F(xiàn)場總線協(xié)議設(shè)備之間的數(shù)據(jù)訪問，為不同總線協(xié)議之間的互連和互操作提供了一個重要的手段?；贠PC技術(shù)的多總線系統(tǒng)集成是通過軟件實現(xiàn)的，這種方法靈活通用，同時還提供了與管理層軟件通信的接口。

參考文獻

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