樓宇自動化控制網(wǎng)絡(luò)技術(shù)介紹

樓宇自動化掌握網(wǎng)絡(luò)技術(shù)介紹本文介紹了樓宇自動化系統(tǒng)，分析了傳統(tǒng)集散掌握系統(tǒng)和興的現(xiàn)場總線掌握系統(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)場總線。說明白以太網(wǎng)技術(shù)的進(jìn)展以及在樓宇自控領(lǐng)域中的最應(yīng)用狀況，對現(xiàn)場總線掌握系統(tǒng)和以太網(wǎng)進(jìn)展了比較目前日益流行的智能建筑(InteUigentBuidings)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，是信息社會的需要，也是將來建筑進(jìn)展的寫為BAS)、通信自動化系統(tǒng)(CAS)和辦公自動化系統(tǒng)(OAS)三大系統(tǒng)組成。其中，樓宇自動化系統(tǒng)是智能建筑中最根本和最重要的組成局部。樓宇自動化系統(tǒng)是利用計(jì)算機(jī)及其網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、自動掌握技術(shù)和通信技術(shù)構(gòu)建的高度自動化的綜合治理和掌握系統(tǒng)，將大樓內(nèi)部各種設(shè)備連接到一個掌握網(wǎng)絡(luò)上，通過網(wǎng)絡(luò)對其進(jìn)展綜合的掌握，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，同時實(shí)現(xiàn)高效節(jié)能的要求。2現(xiàn)場掌握系統(tǒng)FCS的消滅以及在樓宇自控中的應(yīng)用上個世紀(jì)七八十年月，伴隨著計(jì)算機(jī)牢靠性提高，價格大幅下降，消滅了由多個計(jì)算機(jī)遞階構(gòu)成的集中、分散相結(jié)合的分布式掌握系統(tǒng)(DistributedControlSystemDCS)。DCS是利用計(jì)算機(jī)技術(shù)對生產(chǎn)過程進(jìn)展集中監(jiān)視、操作、治理和分散掌握的一種綜合掌握系統(tǒng)。它的測量變送儀表一般是模擬儀表，因此它屬于一種模擬數(shù)字混合掌握系統(tǒng)，這種系統(tǒng)較以前的各種掌握系統(tǒng)有了較大的進(jìn)步。DCS在工業(yè)自動化掌握領(lǐng)域獲得了廣泛的應(yīng)用，也開頭應(yīng)用到樓宇自動化掌握DCS存在如下一些缺點(diǎn)：安裝費(fèi)用高。承受一臺儀表、一對傳輸線的接線方式，導(dǎo)致接線龐雜、工程周期長、安裝費(fèi)用高、維護(hù)困難；牢靠性差。模擬信號傳輸精度低，而且抗干擾性差；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)。90年月以來，隨著掌握技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)的進(jìn)展，消滅了基于現(xiàn)場總線的掌握系統(tǒng)(FCS)，F(xiàn)CSDCS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一代掌握系統(tǒng)。目前，現(xiàn)場總線技術(shù)已經(jīng)成為自動化技術(shù)中的一個熱點(diǎn)，備受國內(nèi)外自動化設(shè)備制造商與用戶的關(guān)注。FCS極大地簡化了傳統(tǒng)掌握系統(tǒng)繁瑣且技術(shù)含量較低的布線工作量，使其系統(tǒng)檢DCS(分布式掌握系統(tǒng))相比，F(xiàn)CS具有牢靠性高、可維護(hù)性好、本錢低、實(shí)時性好、實(shí)現(xiàn)了掌握治理一體化的構(gòu)造體系等優(yōu)點(diǎn)。現(xiàn)場總線的消滅，為工業(yè)自動化帶來了一場深層次的革命，從而開創(chuàng)了工業(yè)自動掌握的紀(jì)元，被譽(yù)為自動化領(lǐng)域的計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)。鑒于FCS的很多優(yōu)點(diǎn)，掌握專家們紛紛預(yù)言“FCSDCS2l世紀(jì)掌握系統(tǒng)的主流?！爆F(xiàn)在，F(xiàn)CS已經(jīng)被應(yīng)用到樓宇自動化掌握領(lǐng)域。2．1應(yīng)用于樓字自動化領(lǐng)域的幾種現(xiàn)場總線由于迷人的市場商機(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)場總線協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，目前40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)場總線只是用其中的一、二和七層協(xié)議。于是現(xiàn)場總線呈現(xiàn)雜亂紛呈的局面。在這些現(xiàn)場總線中不乏優(yōu)異的現(xiàn)場總線，如CAN、ModbusProfibusLonworksBACnetDeviceNetLonworks、BACnet、CAN、EIB等現(xiàn)場總線在樓宇自動化領(lǐng)域獲得了、較廣泛的應(yīng)用。盡管基于現(xiàn)場總線的Fcs抑制了DCS的很多缺點(diǎn)，但還是有一些不如人意的地方，最明顯的缺點(diǎn)：多種現(xiàn)場總線并存而互不兼容，導(dǎo)致FCS的可互操作性只能在同一種現(xiàn)場總線系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)。后面將對FCS的缺點(diǎn)做進(jìn)一步說明。(1)LonWorks美國Echelon1991年推出了LON(Local0penationNetworks)Lonworks技術(shù)。它得到了眾多計(jì)算機(jī)廠家、系統(tǒng)集成商、電力系統(tǒng)供配、消防監(jiān)控、停車場治理等領(lǐng)域獲得廣泛應(yīng)用。具體地說LonWorks具有以下優(yōu)點(diǎn)：①網(wǎng)絡(luò)構(gòu)造敏捷、組網(wǎng)便利。它支持多種網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湫问?，包括總線型、星型、樹型、自由拓?fù)湫偷?，這樣可適應(yīng)簡單的現(xiàn)場環(huán)境，便利現(xiàn)場布線；②支持多種傳輸介質(zhì)。包括雙絞線、同軸電纜、電力線、光纖、無線500m2700m?？山尤说墓?jié)點(diǎn)最32385個；③完善的玨發(fā)工具。供給完善的系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境，承受開放的NEURONCANSIC語言的擴(kuò)展；LonWorks設(shè)在任一節(jié)點(diǎn)處，并可安裝多個網(wǎng)絡(luò)治理器；⑤開發(fā)LonWorksLonWorks承受的LonTalk協(xié)議固化在Echelon公司的Neuron芯片中，這樣可以節(jié)約開發(fā)LonWorks網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的時間，也便利維護(hù)。LonWorksLonWorksLonWorks依靠于Echelon公司的Neuron芯片，所以它的完全開放性也受到一些質(zhì)LonWorksLonWorksFCS還在樓宇自動化領(lǐng)域獲得了廣泛的應(yīng)用。世界上有2萬多家OEM廠商生產(chǎn)LonWorks3500多種。目前世界上已安裝有500多萬個LonWorks節(jié)點(diǎn)，LonT~k協(xié)議也被接納為歐洲CENTC247、CENTC2051996年以來，LonWorks也開頭在國內(nèi)獲得大量的應(yīng)用。在建設(shè)部的支持下，國內(nèi)一些爭論所和企業(yè)開頭間續(xù)開LonWorks的樓宇自動化掌握系統(tǒng)，并在一些建智能大廈和建設(shè)部智能化小區(qū)試點(diǎn)工程中得到應(yīng)用。(2)BACnetBACnet是作為世界上第一個樓宇自動掌握網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)通信協(xié)議。它代表了智能建筑進(jìn)展的主流趨勢。BAcnet不是軟件或硬件，也不是固件，嚴(yán)格地說，BAcnet并不是現(xiàn)場總線，而是一種網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，即通信規(guī)章。為不同商家產(chǎn)品的系統(tǒng)之間進(jìn)展信息溝通供給平臺和支持。BACnetBACnet承受了LonTalk五種網(wǎng)絡(luò)技術(shù)進(jìn)展通信?？梢罁?jù)系統(tǒng)通信是和通信速度選擇不同的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。相對其它現(xiàn)場總線，BACnet標(biāo)準(zhǔn)最大的優(yōu)點(diǎn)是可以與EtherentLonWorks等網(wǎng)絡(luò)BACnet主要為解決不同廠家的樓宇自控系統(tǒng)相BACnetBACnet標(biāo)準(zhǔn)。BACnet10年的時間內(nèi)就從一個行業(yè)學(xué)會標(biāo)準(zhǔn)快速成為樓宇自控領(lǐng)域中唯一的ISOWTO和ISOBACnet在我國建筑領(lǐng)域BACnet產(chǎn)品和技BACnet相關(guān)產(chǎn)品。(3)CANCAN總線最初是德國Bosch公司為汽車監(jiān)控掌握系統(tǒng)設(shè)計(jì)提出的，現(xiàn)在它已經(jīng)成為一種國際標(biāo)準(zhǔn)，在電力、石化、空調(diào)、建筑等行業(yè)均有應(yīng)用。CAN具有以下優(yōu)點(diǎn)：8字節(jié)的短幀傳送，故傳輸時間短、抗干擾性強(qiáng)：②具有多種錯誤校驗(yàn)方式，形成強(qiáng)大的過失掌握力量。而且在嚴(yán)峻錯誤的狀況下，節(jié)點(diǎn)會自動離線，避開影響總線上其它節(jié)點(diǎn)；③承受無損壞的仲裁技術(shù)；4CAN芯片不但價格低而且供給商多。CAN缺點(diǎn)是：CAN110個節(jié)點(diǎn)，這不完全能滿足整個智能建筑的需要。不過可以通過利用中繼器進(jìn)展擴(kuò)展，相對其它一些現(xiàn)場總線，CAN總線技術(shù)比較簡潔，CAN相關(guān)產(chǎn)品的開發(fā)費(fèi)用也遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于其它現(xiàn)場總線技術(shù)產(chǎn)品的開發(fā)費(fèi)用。因此，很早國內(nèi)就有一些企業(yè)推出了基于CAN總線的樓宇自控的相關(guān)產(chǎn)品。如獅島、索龍集團(tuán)開發(fā)出了$2023樓宇自控系統(tǒng)。(4)EIBEIB是歐洲安裝總線(EuropeanInstallationBus)1990年被提出，經(jīng)過十多年的進(jìn)展，成為歐洲最有影響的建筑智能化現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn)，在歐洲得到了進(jìn)300家廠商的支持。1999年EIB被引進(jìn)中國的智能化建筑領(lǐng)域，并在上海同濟(jì)大學(xué)建立了EIB認(rèn)證技術(shù)培訓(xùn)中心。在短短的幾年里，國內(nèi)的會展中心、博物館、辦公大樓、別墅等場所的燈光、窗簾、空調(diào)等掌握和安防系統(tǒng)方面獲得了廣泛應(yīng)用，如廈門國際會展中心、大連國貿(mào)中心、浙江人民大會堂等。國內(nèi)的EIB工程根本上被ABB公司和SIMENS公司所壟斷。以太網(wǎng)開頭進(jìn)入樓宇自控領(lǐng)域20其簡潔、價廉、高帶寬、維護(hù)便利以及不斷進(jìn)展等優(yōu)點(diǎn)始終在局域網(wǎng)交換型和全雙功以太網(wǎng)的消滅，抑制了傳統(tǒng)以太網(wǎng)的共享公共傳輸媒體和半雙功傳輸?shù)娜觞c(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了站點(diǎn)獨(dú)占傳輸媒體并同時收發(fā)數(shù)據(jù)，也削減了網(wǎng)絡(luò)上的數(shù)據(jù)碰撞。以太網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)不斷更和擴(kuò)展，目前的以太網(wǎng)不僅在物理層()，并且在數(shù)據(jù)鏈路層與原來的傳統(tǒng)以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)有了很大的進(jìn)步，以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)系列20標(biāo)準(zhǔn)開頭對以太網(wǎng)供電作出了規(guī)定，它消退了以太網(wǎng)技術(shù)進(jìn)入現(xiàn)場掌握領(lǐng)域的一個嚴(yán)峻障礙。目前，3Com、華為、DLINK等公司開頭供給符合IEEE802．3af標(biāo)準(zhǔn)的交換機(jī)產(chǎn)品。另外，一些現(xiàn)場總線的協(xié)會或組織也開頭提出基于其現(xiàn)場總線的開放式以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)，即工業(yè)以太ODVA(開放DeviceNet供貨商協(xié)會)CI(ContolNet國際組織)EtherNet／IP標(biāo)準(zhǔn)、FF(現(xiàn)場總線基金會)HSE(Hig}lSpeedEthemet，高速以太網(wǎng))Profibus國際組織公布的ProfiNetMOXA公司的EDS-508系列工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)(支持EtherNet／IP)輝自動化技術(shù)的AnyBus-SIO／100M(支持Ethemet／IP和2023年的ll202323％。伴隨著以太網(wǎng)技術(shù)在工業(yè)掌握領(lǐng)域的成功應(yīng)用，以太網(wǎng)技術(shù)也必將越來越多地滲透到樓宇自控領(lǐng)域。目前，以太網(wǎng)多用于基于現(xiàn)場總開發(fā)的樓宇自控系統(tǒng)中，以太網(wǎng)直接進(jìn)入了掌握層，如北京樓宇自動化中心開發(fā)的基于以太網(wǎng)的ENC-2023IP智能建筑測控系統(tǒng)。ENC-200liP2所示。一般的空調(diào)、照明等系統(tǒng)通ENCRS232RS485接口的以及IP攝像機(jī)直接連接到以太網(wǎng)上。在樓宇自控網(wǎng)絡(luò)中承受基于現(xiàn)場總線的FCS的優(yōu)點(diǎn)是：①牢靠性、實(shí)時性好。現(xiàn)場總線為工業(yè)掌握設(shè)計(jì)1樓宇自控網(wǎng)絡(luò)集成到信息網(wǎng)的，有屏蔽、接地與防爆等措施，同時其實(shí)時性也比承受CSMA／CD的以太網(wǎng)的時實(shí)性好；②用戶的投資本錢低。現(xiàn)在，開放的現(xiàn)場總線技術(shù)已經(jīng)比較成熟，有很多公司供給的相關(guān)產(chǎn)品可供選擇。其缺點(diǎn)是：實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場總線無縫接人以太網(wǎng)簡單，當(dāng)多種現(xiàn)場總線共存在一個系統(tǒng)中時，集成起來更簡單，系統(tǒng)的擴(kuò)展性差。(信息網(wǎng))到現(xiàn)場設(shè)備掌握層(掌握網(wǎng))議的兼容和統(tǒng)一；這樣系統(tǒng)擴(kuò)展起來也比較便利；與智能建筑中其它系統(tǒng)(信息網(wǎng)通信自動化系統(tǒng)和辦公自動化系統(tǒng))缺點(diǎn)是：首先，目前開發(fā)基于以太網(wǎng)的掌握系統(tǒng)產(chǎn)品的難度較大，開發(fā)費(fèi)用和本錢相對還是較高，用戶可以選擇