主頁（http://m.by236.com）：智能化建筑中的樓宇自動化系統理論淺析(2) 數據通信網絡是分布式控制系統的支柱。整個分布式控制系統的結構，實質上是一個網絡結構，現場控制站、數據采集站、工程師站、操作員站、監控計算機等都是這個網絡上的“節點”，都含有CPU和網絡接口，它們都有自己特定的網絡地址(節點號)，可以通過網絡發送和接收數據，網絡中的各節點處于平等地位，既能共享資源，又不相互依賴，形成既有統一指揮，又使危險分散的功能結構，網絡的架構區具有極大的伸縮性，可擴性很強，可以滿足分布式控制系統擴充與升級的需要，十分靈活、方便。 (1)控制網絡特點分布式控制系統的通信網絡不同于通用計算機網絡，與一般的通信網絡比較，它有如下特殊要求：①有高可靠性和安全性，要求傳遞的信息絕對準確、可靠，為此常采用冗余技術、后備措施和自診斷功能。如：控制站采用雙CPU板，雙I/0板等。②具有良好的實時性。③對環境適應性強。 (2)網絡拓撲結構建筑設備自動化系統常用的有總線網和環網，在兩種結構中任意兩節點通信可直接通過網絡進行，各節點處于平等地位。 (3)網絡通信協議組成建筑設備自動化系統，必須有一種大家都能接受并且共同遵守的工作語言來實現相互之間的對話，這就是數據通信協議標準。 用于建筑自動化控制網絡的BACnet協議由物理層、數據鏈路層、網絡層和應用層組成，或相當于開放系統互聯參考模型(OSI)的第一、二、三、七層協議 其中：ARCnet為令牌總線網，數據傳輸速率為2.5-20bit/s，有良好的實時性。MS/TP是一種主/從令牌傳遞數據鏈路層技術，允許使用EIA-485硬件。BACnet實現了不同生產廠家自控系統之間進行通信的技術，即從一個“島”到另一個“島”之間進行相互聯系的技術。 3.2.2現場總線技術的應用——分布式控制系統的進一步分散化 (1)現場總線概況現場總線(Fieldbus)是連接智能現場設備和自動化系統的數字式雙向傳輸、多分支結構的通信網絡。不同的現場總線遵循的協議不同，接口標準不同，各具特色。現場總線技術具有如下一些特點：①以數字信號取代4-20mA的模擬信號，極大地提高了信號轉換的精度和可靠性，因此現場總線具有很高的性能價格比。②現場總線把處于設備現場的智能儀表(智能傳感器、智能執行器)連成網絡，使控制、報警、趨勢分析等功能分散到現場儀表，使控制結構進一步分散化，導致控制系統體系結構的變化。③符合同一現場總線標準的不同廠家的儀表、裝置可以聯網，實現互操作，不同標準通過網關或路由器也可互聯，現場總線控制系統是一個開放式系統。 (2)LonWorks技術 LonWorks是一種完全分布式控制的局部操作網(LocalOperatingNetwork—LON)技術。LonWorks網絡節點由神經元芯片、收發器、固件和I/O接口電路組成。神經元芯片(Neuronchip)是這種智能節點的核心，它由媒體訪問控制處理器、網絡處理器和應用處理器組成，這就使得節點既能管理網絡通信，又具有控制功能。Neuron芯片方塊圖。 芯片附有固件，該固件實現LonTalk通信協議和所有的任務調度。LonTalk協議遵循世界標準組織ISO提出的開放式互聯參考模型OSI，具有完整的7層協議，管理網絡節點的通信，分配節點地址，運行內含的沖突/檢測回避算法，控制物理/電氣的連接等。 Neuron芯片除了具有控制功能外，還帶有媒體訪問控制處理器和網絡處理器，LonTalk協議固化在芯片的ROM中，使得LonWorks的微型節點無需中心結構的完全分布式控制模式，將控制功能分散到了現場級儀表。 LonWorks網絡，可以采用多種通信媒體，如雙絞線、電力線、同軸電纜、光纜、無線電、紅外線，并且提供與上述多種媒體相適應的收發器，這使得同一網絡中的信號可以在不同的媒體之間傳輸，因而可以根據需要組網，不同媒體之間以路由器進行連接。 LonMark是為了避免眾多制造商以不同的含義來解釋LonWorks技術，保證不同的產品能夠方便地集成一起，以便構成一個真正開放的系統，而制定的一個行業標準。 (3)分布式控制系統的進一步分散化 傳統的分布式控制系統在現場控制站這一級依然是一個集中式結構，而現在的分布式控制系統是在原有分布式控制系統的基礎上，采用LonWorks現場總線的建筑設備自動化系統發展起來的新系統,標準LAN為原有的分布式控制系統，使用BACnet協議，以利于實現多種供應商的不同類型的子系統之間的通信信息交換，把具有控制功能的各個島連成一個整體。新增的LonWorks現場總線使用LonTalk協議，把控制功能進一步分散到現場級儀表，標準LAN與現場總線之間的路由器相聯。這樣BACnet和LonMark兩項標準互相補充，互為依托，構成一個完全分散的、真正開放的建筑設備自動化系統。 4樓宇自動化系統設備的發展歷史及相關產品簡介 樓宇設備自動化系統到目前為止已經歷了四代產品： 第一代：CCMS中央監控系統(20世紀70年代產品) BAS從儀表系統發展成計算機系統，采用計算機鍵盤和CRT構成中央站，打印機代替了記錄儀表，散設于建筑物各處的信息采集站DGP(連接著傳感器和執行器等設備)通過總線與中央站連接在一起組成中央監控型自動化系統。DGP分站的功能只是上傳現場設備信息，下達中央站的控制命令。一臺中央計算機操縱著整個系統的工作。中央站采集各分站信息，作出決策，完成全部設備的控制，中央站根據采集的信息和能量計測數據完成節能控制和調節。 第二代：DCS集散控制系統(20世紀80年代產品) 隨著微處理機技術的發展和成本降低，DGP分站安裝了CPU，發展成直接數字控制器DDC。配有微處理機芯片的DDC分站，可以獨立完成所有控制工作，具有完善的控制、顯示功能，進行節能管理，可以連接打印機、安裝人機接口等。BAS由4級組成，分別是現場、分站、中央站、管理系統。集散系統的主要特點是只有中央站和分站兩類接點，中央站完成監視，分站完成控制，分站完全自治，與中央站無關，保證了系統的可靠性。 第三代：開放式集散系統(20世紀90年代產品) 隨著現場總線技術的發展，DDC分站連接傳感器、執行器的輸人輸出模塊，應用LON現場總線，從分內部走向設備現場，形成分布式輸入輸出現場網絡層，從而使系統的配置更加靈活，由于LonWorks技術的開放性，也使分站具有了一定程度的開放規模。BAS控制網絡就形成了3層結構，分別是管理層(中央站)、自動化層(DDC分站)和現場網絡層(LON)。
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