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0 引 言
“智能大廈”已成為近年來現代化大廈的重要標誌,而“結構化布線係統”則是實現智能大廈的必不可少的技術手段和途徑,它是利用雙絞線、光纖和其他高品質的元器件,把電話、計算機網絡、圖像、攝影、安全報警、監控係統、建築自動化管理係統所需各種專用布線係統集成為一套完整的布線係統。智能建築則是采用計算機技術對建築物內的設備進行自動控製,對信息資源進行管理,對用戶提供信息服務的一種新型建築。它是涉及到計算機、通信、電子、自動化、暖通空調、給排水等多種學科的大型綜合性係統。構成智能建築係統的基本要素是建築設備自動化係統(BAS) 、通信網絡係統(CNS) 和辦公自動化係統(OAS) 。其中的BAS 係統包括:供配電子係統、有線電視及安防子係統、火災報警及聯動控製子係統、電梯子係統、照明子係統、電話子係統、暖通子係統、給排水子係統等。
智能建築借助中央計算機網絡係統及結構化綜合布線係統技術,將建築物內相對獨立的、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,構築成一個相互關聯的、統一的、協調的有機整體,組成具有一定規模的大係統。
本文采用奧地利貝加萊(B&R) 公司的B&R 2000 PCC(Programmable Computer Controller) 控製係統,結合CAN(Control Area Network) 現場總線技術,設計出樓宇智能控製係統。
1 可編程計算機控製器B&R 2000 PCC
B&R 2000 PCC集成了可編程控製器標準控製功能和工業計算機的分時多任務操作係統的功能。它能方便地處理各類傳感器輸入的開關量、模擬量信號,並能通過現場總線網絡,對各種驅動機構進行實時控製和調節,從而組成一個離散分布式控製係統。
B&R 2000 PCC提供的最有效的智能部分是開放式通信技術。采用PCC 2000 構成智能建築的信息平台,利用係統總線與I/O 總線分離,可使係統組成獲得多樣性組合與擴展,可以組成不同層次的網絡,同時還使不同廠家滿足模擬標準信號的產品實現互連。由於PCC 2000 具有靈活的配置、標準化接口、模塊化的設計,從而使得設計的係統極具開放式和兼容性。另外,利用PCC 2000 自控係統控製網的模塊化結構,使得網絡的擴展可按需進行,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 之間相互調用和轉換；B&R PROVIT作為圖文顯示終端與IBM 完全兼容,能使用多種標準軟件,實時顯示和修改控製過程、控製數據並進行快速通信。利用PCC 2000 可以很方便地設計一個集通信、控製、顯示為一體的中央監控係統。
2 控製局域網CAN
控製局域網CAN屬於現場總線的範疇,它是一種在自動化領域廣泛使用的多線路協議和有效的支持分布式控製或實時控製的串行通信網絡。
CAN以多主方式工作,網絡上任一節點均可在任意時刻主動地向網絡上其它節點發送消息,而不分主從,通信方式靈活,且無需站地址等節點信息,利用這一特點可方便地構成多機備份係統。CAN 采用非破壞性總線仲裁技術,當多個節點同時向總線發送消息時,優先級較低的節點會主動地退出發送,而最高優先級的節點可不受影響地繼續傳輸數據,從而大大地節省了總線衝突仲裁時間。
CAN通信采用短幀結構,傳輸時間短,受幹擾概率低,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,保證數據出錯率極低。另外, CAN節點在錯誤嚴重的情況下具有自動關閉輸出功能,以使總線上其它節點的操作不受影響, CAN的通信介質選擇靈活,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I/O 通信,又可以進行聯網通信。
3 樓宇智能控製係統的設計
在智能樓宇中,需要監測。控製的設備係統繁多,而它們又分布在樓宇各個部位,故一般控製模式采用集中管理與分散控製相結合的集散型控製係統。具體地說控製係統主要由樓宇自控係統的中央控製機、現場控製器和通信網絡所組成。本係統中,現場控製器直接與現場設備相連,控製器選用B&R 2000 PCC ,現場控製器與中央控製機采用CAN總線相連,從而完成中央控製機從現場設備中獲取數據,完成各種控製、運行參數的監測、報警和實時處理等功能。
本係統中的現場設備包括:電梯、照明、供配電、火災報警與聯動控製、暖通空調、給水排水、安全技術防範和有線電視等八個子係統,每個子係統的設備都由現場控製器對其進行獨立控製,構成單個子係統。同時,利用CAN總線將八個子係統與中央控製機相連,進行信息交換。係統運行時,中央控製機對八個子係統中的各機電設備進行統一的工作參數監視、設備起停控製和能耗管理,從而實現對建築設備自動化係統的實時監控。樓宇智能控製係統網絡拓撲結構如圖1 所示。
圖1 樓宇智能控製係統網絡拓撲結構圖
要實現中央控製機對各子係統中的設備進行監視與控製,需要解決的關鍵問題是使中央控製機能對現場PCC中的各種控製變量進行讀寫操作,這就需要利用PL2000 語言分別編寫中央控製機和現場PCC的通信模塊程序,通信過程需分兩步進行。首先把現場PCC 中的各種控製變量讀入中央控製機,然後利用B&R 公司提供的PVI 通信編程模塊在VB 環境下編程,實現對現場PCC 中的各種控製變量進行處理,並將處理結果反饋到現場PCC ,以實現中央控製機在可視化環境下對各個子係統中的設備進行實時控製。其控製過程如圖2 所示。
圖2 實時監控係統流程圖
4 結束語
本係統采用開放式通信技術,成功地構建了智能樓宇的信息平台,為能源管理、辦公自動化係統以及實現與Internet 的連接和實現遠程控製創造了條件,並可最終實現中央管理係統。 |
