邵漣

摘要：本文在介紹智能建筑樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，著重對其產(chǎn)品技術(shù)的新進(jìn)展進(jìn)行分析。

關(guān)鍵詞：樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)；結(jié)構(gòu)控制器；系統(tǒng)軟件

樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)（BAS，BuildingAutomationSystem）是智能建筑的重要組成部分，它通過對空調(diào)系統(tǒng)、給排水系統(tǒng)、照明系統(tǒng)、變配電系統(tǒng)等的管理與協(xié)調(diào)，實(shí)現(xiàn)設(shè)備管理的自動(dòng)化，從而改善系統(tǒng)運(yùn)行品質(zhì)、提高管理水平、降低運(yùn)行管理勞動(dòng)強(qiáng)度、節(jié)省運(yùn)行能耗。樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)采用基于現(xiàn)代控制理論的集散型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，也稱分布式控制系統(tǒng)（DCS，DistributedControlSystem），它的特征是“集中管理，分散控制”，即用分布在現(xiàn)場的DDC裝置完成被控設(shè)備的實(shí)時(shí)檢測和控制任務(wù)，克服了計(jì)算機(jī)集中控制帶來的危險(xiǎn)性和常規(guī)儀表控制功能單一的局限性。隨著現(xiàn)場總線（Fieldbus）技術(shù)的不斷發(fā)展，逐漸成熟的現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)（FCS，F(xiàn)ieldbusControlSystem）正在樓宇自動(dòng)化領(lǐng)域中得到越來越多的應(yīng)用。

1產(chǎn)品技術(shù)分析

樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)產(chǎn)品的品牌在國內(nèi)影響較大的公司有霍尼韋爾（Honeywell）、西門子（Siemens）、江森自控（JohnsonControl）、施耐德（TAC）等。本文就網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、現(xiàn)場控制器及其擴(kuò)展方式、系統(tǒng)軟件對這四家公司的新產(chǎn)品技術(shù)進(jìn)行分析。

ComfortPoint系統(tǒng)是基于NativeBACnet標(biāo)準(zhǔn)開發(fā)，在BACnetIP和MS/TP（主從/令牌傳遞）網(wǎng)絡(luò)段中采用的是對等網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，即使一臺(tái)設(shè)備發(fā)生了故障也不影響其他設(shè)備，確保了操作的連續(xù)性。ComfortPoint系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)以及模塊化的控制器都可隨著被控設(shè)備數(shù)量的增加對其進(jìn)行擴(kuò)展。

1.1網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

目前的樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)主要采用以下三種網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)：（1）扁平結(jié)構(gòu)一一工作站直接與現(xiàn)場控制設(shè)備相連；（2）兩層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)——上層網(wǎng)絡(luò)與現(xiàn)場控制總線兩層，兩層網(wǎng)絡(luò)之間通過通信控制器連接；（3）三層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)一一在上層網(wǎng)絡(luò)與現(xiàn)場控制總線之間增加了一層中間層控制網(wǎng)絡(luò)，解決由于末端分布范圍較廣形成的復(fù)雜聯(lián)動(dòng)控制問題。

（一）Honeywell公司的ComfortPoint系統(tǒng)

ComfortPoint系統(tǒng)結(jié)構(gòu)采用的是三層

管理層：是可與EBI系統(tǒng)的服務(wù)器和工作站連接的人機(jī)界面，其信息通道是以太網(wǎng)。

應(yīng)用層：由可自由編程的32位BACnet網(wǎng)絡(luò)控制器組成，其內(nèi)置BACnetIP路由器，可實(shí)現(xiàn)與管理層的通信。

現(xiàn)場層：由可編程現(xiàn)場控制器和可編程區(qū)域控制器組成。可編程區(qū)域控制器內(nèi)置可與網(wǎng)絡(luò)控制器進(jìn)行通信的接口，可通過BACnetMS/TP信道與網(wǎng)絡(luò)控制器進(jìn)行連接。

（二） Siemens公司的Apogee系統(tǒng)

Apogee系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是把上層的操作員終端工作站及下層的遠(yuǎn)程DDC監(jiān)控控制器通過網(wǎng)絡(luò)方式連接，以達(dá)到完全監(jiān)控的目的。

Apogee系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)由三個(gè)層面組成，

管理層網(wǎng)絡(luò)（MLN）：在管理層網(wǎng)絡(luò)上的所有系統(tǒng)終端工作站都能監(jiān)控控制器網(wǎng)絡(luò)層上的監(jiān)控點(diǎn)和控制設(shè)備，以及編輯其數(shù)據(jù)庫。管理層采用以太網(wǎng)連接，并以TCP/IP為其通信協(xié)議，DDC也可以直接掛在以太網(wǎng)上。

自動(dòng)化級網(wǎng)絡(luò)（ALN）：該層為高速率的RS-485標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)，且以同層對等網(wǎng)絡(luò)（PeertoPeer）為主要結(jié)構(gòu)。在這一層網(wǎng)絡(luò)上可以支持其他系統(tǒng)（如與LonWorks、Modbus等）的集成。

樓層級網(wǎng)絡(luò)（FLN）：此網(wǎng)絡(luò)通訊支持一些特殊應(yīng)用的控制器，控制器在該網(wǎng)絡(luò)上可傳輸共享信息。重要的DDC控制器（如PXCMODULAR系列）能支持最多3條樓層級網(wǎng)絡(luò)。

（三）Johnson公司的MSEA系統(tǒng)

MSEA（MetasysExtendedArchitecture）系統(tǒng)在原有Metasys系統(tǒng)兩層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)（N1和N2）的基礎(chǔ)上又拓展出兩條二級總線：其一是基于BACnetMS/TP的總線；其二是基于LonWorks的總線。其中，ADS（應(yīng)用數(shù)據(jù)服務(wù)器軟件）和NAE（網(wǎng)絡(luò)控制引擎）是該系統(tǒng)的兩個(gè)最重要的部分。系統(tǒng)可以與任一符合其通信協(xié)議的產(chǎn)品進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)，其開放性和靈活性也因此有了大幅度的提高。

MSEA系統(tǒng)屬于兩層網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。

上層網(wǎng)絡(luò)：系統(tǒng)通過采用互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議（IP）的以太網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行BACnet信息交換，網(wǎng)上各節(jié)點(diǎn)之間的數(shù)據(jù)交換采用點(diǎn)對點(diǎn)（peertopeer）方式，各節(jié)點(diǎn)均具備動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)訪問（DynamicDataAccess）功能。

下層網(wǎng)絡(luò)：連接控制器及接口模塊至網(wǎng)絡(luò)控制引擎（NAE）其中，N2總線是以O(shè)ptomax協(xié)議為基礎(chǔ)的，該協(xié)議最初是為工業(yè)應(yīng)用而設(shè)計(jì)的，現(xiàn)已證明是一種可靠的通信網(wǎng)絡(luò)；LonWorks總線是采用LonTalk協(xié)議；BACnet體系采用的是BACnetMS/TP通信協(xié)議。不同的總線對應(yīng)著不同的控制器和擴(kuò)展模塊。

（四）AC公司的Vista系統(tǒng)

TACVista系統(tǒng)通過通信、數(shù)據(jù)采集、信息共享，建立一個(gè)專一的、可互操作的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，并可與其他基于開放系統(tǒng)框架的產(chǎn)品相結(jié)合。

TACVista系統(tǒng)采用兩層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。

上層：TACVistaServer、Workstation、Webstation和ScreenMate使用TCP/IP協(xié)議和標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備在以太網(wǎng)上通信。

現(xiàn)場層：現(xiàn)場總線通信基于開放的LonWorks技術(shù)，TACXenta控制器提供對標(biāo)準(zhǔn)LonWorks接入訪問。TCP/IP與LonWorks的網(wǎng)絡(luò)通信可以通過TACXenta911（以太網(wǎng)通信裝置）來完成。

2結(jié)束語

綜上對各家產(chǎn)品網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的分析，可得出以下結(jié)論：

①.上層網(wǎng)絡(luò)：基本上都是采用以太網(wǎng)技術(shù)進(jìn)行組網(wǎng)的，通信速率為10M/100M。

②主控網(wǎng)絡(luò)：HoneywellXL8000主控網(wǎng)絡(luò)由XL8000-IPC組成，可通過ExpansionBus對其進(jìn)行擴(kuò)展；Apogee主控網(wǎng)絡(luò)ALN采用的是RS-485標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)，其通信速率最大可達(dá)到115K，使用令牌控制方式；MSEA系統(tǒng)控制網(wǎng)絡(luò)由三條支持不同協(xié)議的信息通道組成；Vista系統(tǒng)控制網(wǎng)絡(luò)采用LonWorks協(xié)議，通信速率是76.8K，使用預(yù)測的P堅(jiān)持CSMA控制方式。

③二級控制網(wǎng)絡(luò)：HoneywellXL.8000采用BACnetMS/TP，其通信速率為76.8K；ApogeeFLN采用RS-485，也支持LonWorks或者BACnetMS/TP協(xié)議，其通信速率最大可達(dá)到38.4K，采用主從控制方式。

參考文獻(xiàn)：

[1]李鵬；ZigBee網(wǎng)絡(luò)性能分析及網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃應(yīng)用研究[D]；華中師范大學(xué)；2009年.

[2]袁桂嫦；現(xiàn)代大型展覽館樓宇自控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用[D]；華南理工大學(xué)；2011年.

（作者單位：佛山碧晶電子科技有限公司）