文章簡(jiǎn)要介紹了樓宇自動(dòng)化系統(tǒng),分析了傳統(tǒng)集散控制系統(tǒng)和新興的現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)優(yōu)缺點(diǎn)以及應(yīng)用,并介紹了樓宇自控領(lǐng)域中流行的4種現(xiàn)場(chǎng)總線,說明了以太網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展以及在樓宇自控領(lǐng)域中的最新應(yīng)用情況,對(duì)現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)和以太網(wǎng)進(jìn)行了比較。1樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)綜述目前日益流行的智能建筑(IntelligentBuidings)是建筑技術(shù)與計(jì)算機(jī)信息技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物,是信息社會(huì)的需要,也是未來建筑發(fā)展的方向。智能建筑主要由樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)(Buid
文章簡(jiǎn)要介紹了樓宇自動(dòng)化系統(tǒng),分析了傳統(tǒng)集散控制系統(tǒng)和新興的現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)優(yōu)缺點(diǎn)以及應(yīng)用,并介紹了樓宇自控領(lǐng)域中流行的4種現(xiàn)場(chǎng)總線,說明了以太網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展以及在樓宇自控領(lǐng)域中的最新應(yīng)用情況,對(duì)現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)和以太網(wǎng)進(jìn)行了比較。
1 樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)綜述
目前日益流行的智能建筑(IntelligentBuidings)是建筑技術(shù)與計(jì)算機(jī)信息技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物,是信息社會(huì)的需要,也是未來建筑發(fā)展的方向。智能建筑主要由樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)(BuidingAutomationSystem,縮寫為
BAS)、通信自動(dòng)化系統(tǒng)(CAS)和辦公自動(dòng)化系統(tǒng)(
OAS)三大系統(tǒng)組成。其中,樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)是智能建筑中最基本和最重要的組成部分。樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)是利用計(jì)算機(jī)及其網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)和通信技術(shù)構(gòu)建的高度自動(dòng)化的綜合管理和控制系統(tǒng),將大樓內(nèi)部各種設(shè)備連接到一個(gè)控制網(wǎng)絡(luò)上,通過網(wǎng)絡(luò)對(duì)其進(jìn)行綜合的控制,這些設(shè)備包括空調(diào)、照明設(shè)備、電梯、消防設(shè)備、安防設(shè)備等等。它確保建筑物內(nèi)的舒適和安全的辦公環(huán)境,同時(shí)實(shí)現(xiàn)高效節(jié)能的要求。
2 現(xiàn)場(chǎng)控制系統(tǒng)
FCS的出現(xiàn)以及在樓宇自控中的應(yīng)用
上個(gè)世紀(jì)七八十年代,伴隨著計(jì)算機(jī)可靠性提高,價(jià)格大幅下降,出現(xiàn)了由多個(gè)計(jì)算機(jī)遞階構(gòu)成的集中、分散相結(jié)合的分布式控制系統(tǒng)(Distributed Control System,簡(jiǎn)稱DCS)。DCS是利用計(jì)算機(jī)技術(shù)對(duì)生產(chǎn)過程進(jìn)行集中監(jiān)視、操作、管理和分散控制的一種綜合控制系統(tǒng)。它的測(cè)量變送
儀表一般是模擬儀表,因此它屬于一種模擬數(shù)字混合控制系統(tǒng),這種系統(tǒng)較以前的各種控制系統(tǒng)有了較大的進(jìn)步。DCS在工業(yè)自動(dòng)化控制領(lǐng)域獲得了廣泛的應(yīng)用,也開始應(yīng)用到樓宇自動(dòng)化控制領(lǐng)域,但是DCS存在如下一些缺點(diǎn)：
(1) 安裝費(fèi)用高:采用一臺(tái)儀表、一對(duì)傳輸線的接線方式,導(dǎo)致接線龐雜、工程周期長(zhǎng)、安裝費(fèi)用高、維護(hù)困難;
(2) 可靠性差:模擬信號(hào)傳輸精度低,而且抗干擾性差;
(3) 系統(tǒng)封閉:各廠家的產(chǎn)品自成系統(tǒng),系統(tǒng)封閉、不開放,難以實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的互換與互操作以及組成更大范圍的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。
上個(gè)世紀(jì)90年代以來,隨著控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)的發(fā)展,出現(xiàn)了基于現(xiàn)場(chǎng)總線的控制系統(tǒng)(FCS),FCS克服了DCS的缺點(diǎn),它是一種全數(shù)字化的、全分散的、全開放、可互操作和開放式互連的新一代控制系統(tǒng)。目前,現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)已經(jīng)成為自動(dòng)化技術(shù)中的一個(gè)熱點(diǎn),備受國(guó)內(nèi)外自動(dòng)化設(shè)備制造商與用戶的關(guān)注。FCS極大地簡(jiǎn)化了傳統(tǒng)控制系統(tǒng)繁瑣且技術(shù)含量較低的布線工作量,使其系統(tǒng)檢測(cè)和控制單元的分布更趨合理。與傳統(tǒng)的DCS(分布式控制系統(tǒng))相比,FCS具有可靠性高、可維護(hù)性好、成本低、實(shí)時(shí)性好、實(shí)現(xiàn)了控制管理一體化的結(jié)構(gòu)體系等優(yōu)點(diǎn)�，F(xiàn)場(chǎng)總線的出現(xiàn),為工業(yè)自動(dòng)化帶來了一場(chǎng)深層次的革命,從而開創(chuàng)了工業(yè)自動(dòng)控制的新紀(jì)元,被譽(yù)為自動(dòng)化領(lǐng)域的計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)。鑒于FCS的許多優(yōu)點(diǎn),控制專家們紛紛預(yù)言“FCS將取代DCS成為21世紀(jì)控制系統(tǒng)的主流�！爆F(xiàn)在,FCS已經(jīng)被應(yīng)用到樓宇自動(dòng)化控制領(lǐng)域。
2.1 應(yīng)用于樓宇自動(dòng)化領(lǐng)域的幾種現(xiàn)場(chǎng)總線
由于誘人的市場(chǎng)商機(jī)和不同的應(yīng)用領(lǐng)域的存在,世界一些大公司或公司聯(lián)盟紛紛提出自己的現(xiàn)場(chǎng)總線協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì),目前國(guó)際上有
40種宣稱為開放型的現(xiàn)場(chǎng)總線標(biāo)準(zhǔn)。這些協(xié)議根據(jù)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織(
ISO)的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)開放式互連系統(tǒng)的OSI參考模型來制定的。大多數(shù)現(xiàn)場(chǎng)總線只是用其中的一、二和七層協(xié)議。于是現(xiàn)場(chǎng)總線呈現(xiàn)雜亂紛呈的局面。在這些現(xiàn)場(chǎng)總線中不乏優(yōu)異的現(xiàn)場(chǎng)總線,如
CAN、Modbus、Profibus、Lonworks、BACnet、DeviceNet等等。其中Lonworks、BACnet、CAN、EIB等現(xiàn)場(chǎng)總線在樓宇自動(dòng)化領(lǐng)域獲得了較廣泛的應(yīng)用。盡管基于現(xiàn)場(chǎng)總線的FCS克服了DCS的許多缺點(diǎn),但還是有一些不如人意的地方,最明顯的缺點(diǎn)
