引 言
“智能大廈”已成為近年來現(xiàn)代化大廈的重要標(biāo)志,而“結(jié)構(gòu)化布線系統(tǒng)”則是實現(xiàn)智能大廈的必不可少的技術(shù)手段和途徑,它是利用雙絞線、光纖和其他高品質(zhì)的元器件,把電話、計算機網(wǎng)絡(luò)、圖像、攝影、安全報警、監(jiān)控系統(tǒng)、建筑自動化管理系統(tǒng)所需各種專用布線系統(tǒng)集成為一套完整的布線系統(tǒng)。智能建筑則是采用計算機技術(shù)對建筑物內(nèi)的設(shè)備進(jìn)行自動控制,對信息資源進(jìn)行管理,對用戶提供信息服務(wù)的一種新型建筑。它是涉及到計算機、通信、電子、自動化、暖通空調(diào)、給排水等多種學(xué)科的大型綜合性系統(tǒng)。構(gòu)成智能建筑系統(tǒng)的基本要素是建筑設(shè)備自動化系統(tǒng)(BAS) 、通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)(CNS) 和辦公自動化系統(tǒng)(OAS) 。其中的BAS 系統(tǒng)包括:供配電子系統(tǒng)、有線電視及安防子系統(tǒng)、火災(zāi)報警及聯(lián)動控制子系統(tǒng)、電梯子系統(tǒng)、照明子系統(tǒng)、電話子系統(tǒng)、暖通子系統(tǒng)、給排水子系統(tǒng)等。
智能建筑借助中央計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)及結(jié)構(gòu)化綜合布線系統(tǒng)技術(shù),將建筑物內(nèi)相對獨立的、分散
的、功能各異的BAS、CNS、OAS 等,在物理上、邏輯上、功能上連接在一起,構(gòu)筑成一個相互關(guān)聯(lián)的、統(tǒng)一的、協(xié)調(diào)的有機整體,組成具有一定規(guī)模的大系統(tǒng)。
本文采用奧地利貝加萊(B&R) 公司的B&R 2000 PCC(Programmable Computer Controller) 控制系統(tǒng),結(jié)合CAN(Control Area Network) 現(xiàn)場總線技術(shù),設(shè)計出樓宇智能控制系統(tǒng)。
1 可編程計算機控制器B&R 2000 PCC
B&R 2000 PCC集成了可編程控制器標(biāo)準(zhǔn)控制功能和工業(yè)計算機的分時多任務(wù)操作系統(tǒng)的功能。它能方便地處理各類傳感器輸入的開關(guān)量、模擬量信號,并能通過現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò),對各種驅(qū)動機構(gòu)進(jìn)行實時控制和調(diào)節(jié),從而組成一個離散分布式控制系統(tǒng)。
B&R 2000 PCC提供的最有效的智能部分是開放式通信技術(shù)。采用PCC 2000 構(gòu)成智能建筑的信息平臺,利用系統(tǒng)總線與I/O 總線分離,可使系統(tǒng)組成獲得多樣性組合與擴展,可以組成不同層次的網(wǎng)絡(luò),同時還使不同廠家滿足模擬標(biāo)準(zhǔn)信號的產(chǎn)品實現(xiàn)互連。由于PCC 2000 具有靈活的配置、標(biāo)準(zhǔn)化接口、模塊化的設(shè)計,從而使得設(shè)計的系統(tǒng)極具開放式和兼容性。另外,利用PCC 2000 自控系統(tǒng)控制網(wǎng)的模塊化結(jié)構(gòu),使得網(wǎng)絡(luò)的擴展可按需進(jìn)行,為用戶的多樣性選擇、
按需投資、適時擴展提供了極大的便利。
B&R 2000 PCC的編程語言可在LAD (梯形圖) 、STL (指令表) 及高級編程語言PL2000 之間相互調(diào)用和轉(zhuǎn)換；B&R PROVIT作為圖文顯示終端與IBM 完全兼容,能使用多種標(biāo)準(zhǔn)軟件,實時顯示和修改控制過程、控制數(shù)據(jù)并進(jìn)行快速通信。利用PCC 2000 可以很方便地設(shè)計一個集通信、控制、顯示為一體的中央監(jiān)控系統(tǒng)。
2 控制局域網(wǎng)CAN
控制局域網(wǎng)CAN屬于現(xiàn)場總線的范疇,它是一種在自動化領(lǐng)域廣泛使用的多線路協(xié)議和有效的支持分布式控制或?qū)崟r控制的串行通信網(wǎng)絡(luò)。
CAN以多主方式工作,網(wǎng)絡(luò)上任一節(jié)點均可在任意時刻主動地向網(wǎng)絡(luò)上其它節(jié)點發(fā)送消息,而不分主從,通信方式靈活,且無需站地址等節(jié)點信息,利用這一特點可方便地構(gòu)成多機備份系統(tǒng)。CAN 采用非破壞性總線仲裁技術(shù),當(dāng)多個節(jié)點同時向總線發(fā)送消息時,優(yōu)先級較低的節(jié)點會主動地退出發(fā)送,而最高優(yōu)先級的節(jié)點可不受影響地繼續(xù)傳輸數(shù)據(jù),從而大大地節(jié)省了總線沖突仲裁時間。CAN通信采用短幀結(jié)構(gòu),傳輸時間短,受干擾概率低,具有極好的檢錯效果,其每幀信息都有CRC 校驗及其它檢錯措施,保證數(shù)據(jù)出錯率極低。另外, CAN節(jié)點在錯誤嚴(yán)重的情況下具有自動關(guān)閉輸出功能,以使總線上其它節(jié)點的操作不受影響, CAN的通信介質(zhì)選擇靈活,可為雙絞線、同軸電纜或光纖。
B&R 2000 PCC帶有CAN口,既可以利用CAN實現(xiàn)I/O 通信,又可以進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)通信。
3 樓宇智能控制系統(tǒng)的設(shè)計
在智能樓宇中,需要監(jiān)測?？刂频脑O(shè)備系統(tǒng)繁多,而它們又分布在樓宇各個部位,故一般控制模式采用集中管理與分散控制相結(jié)合的集散型控制系統(tǒng)。具體地說控制系統(tǒng)主要由樓宇自控系統(tǒng)的中央控制機、現(xiàn)場控制器和通信網(wǎng)絡(luò)所組成。本系統(tǒng)中,現(xiàn)場控制器直接與現(xiàn)場設(shè)備相連,控制器選用B&R 2000 PCC ,現(xiàn)場控制器與中央控制機采用CAN總線相連,從而完成中央控制機從現(xiàn)場設(shè)備中獲取數(shù)據(jù),完成各種控制、運行參數(shù)的監(jiān)測、報警和實時處理等功能。
本系統(tǒng)中的現(xiàn)場設(shè)備包括:電梯、照明、供配電、火災(zāi)報警與聯(lián)動控制、暖通空調(diào)、給水排水、安全技術(shù)防范和有線電視等八個子系統(tǒng),每個子系統(tǒng)的設(shè)備都由現(xiàn)場控制器對其進(jìn)行獨立控制,構(gòu)成單個子系統(tǒng)。同時,利用CAN總線將八個子系統(tǒng)與中央控制機相連,進(jìn)行信息交換。系統(tǒng)運行時,中央控制機對八個子系統(tǒng)中的各機電設(shè)備進(jìn)行統(tǒng)一的工作參數(shù)監(jiān)視、設(shè)備起停控制和能耗管理,從而實現(xiàn)對建筑設(shè)備自動化系統(tǒng)的實時監(jiān)控。樓宇智能控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖1 所示。
要實現(xiàn)中央控制機對各子系統(tǒng)中的設(shè)備進(jìn)行監(jiān)視與控制,需要解決的關(guān)鍵問題是使中央控制機能對現(xiàn)場PCC中的各種控制變量進(jìn)行讀寫操作,這就需要利用PL2000 語言分別編寫中央控制機和現(xiàn)場PCC的通信模塊程序,通信過程需分兩步進(jìn)行。首先把現(xiàn)場PCC 中的各種控制變量讀入中央控制機,然后利用B&R 公司提供的PVI 通信編程模塊在VB 環(huán)境下編程,實現(xiàn)對現(xiàn)場PCC 中的各種控制變量進(jìn)行處理,并將處理結(jié)果反饋到現(xiàn)場PCC ,以實現(xiàn)中央控制機在可視化環(huán)境下對各個子系統(tǒng)中的設(shè)備進(jìn)行實時控制。其控制過程如圖2 所示。
4 結(jié)束語
本系統(tǒng)采用開放式通信技術(shù),成功地構(gòu)建了智能樓宇的信息平臺,為能源管理、辦公自動化系統(tǒng)以及實現(xiàn)與Internet 的連接和實現(xiàn)遠(yuǎn)程控制創(chuàng)造了條件,并可最終實現(xiàn)中央管理系統(tǒng)。
貝加萊（B&R）工業(yè)自動化是一家專業(yè)致力于創(chuàng)新自動化前沿技術(shù)的全球性領(lǐng)導(dǎo)廠商，總部位于奧地利，目前已在全球60個國家設(shè)立了分支機構(gòu)，擁有155個辦事處。“完美自動化”與“您的全球自動化合作伙伴”是貝加萊工業(yè)自動化的使命與追求。
1996年8月，貝加萊工業(yè)自動化（上海）有限公司正式落戶中國上海，本地化的銷售與精湛的技術(shù)隊伍為中國客戶帶來更迅捷的服務(wù)響應(yīng)。十幾年來，貝加萊（中國）一直專注于為國內(nèi)用戶提供高品質(zhì)的自動化全線產(chǎn)品和優(yōu)秀的技術(shù)解決方案。如今，貝加萊的產(chǎn)品和方案已廣泛應(yīng)用于機械自動化領(lǐng)域，如包裝、印刷、塑料、紡織、食品飲料、機床、半導(dǎo)體、制藥等行業(yè)；以及過程自動化領(lǐng)域，如電力、冶金、市政、交通、石油、化工和水泥等行業(yè)。目前，貝加萊（中國）已成立了北京、廣州、濟南、西安、成都和沈陽辦事處，上海和西安建立了完備的技術(shù)培訓(xùn)中心，以及分布在全國的大學(xué)聯(lián)合實驗室。
