智能化系統工程設計中的若干技術(shù)問(wèn)題
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1 自動(dòng)化控制系統的結構
1.1 自動(dòng)化控制系統的總體結構的基本框架
1.1.1 系統基本結構分析
分級分布式自動(dòng)化控制系統的基本結構為二層總線(xiàn)型，即上層的信息網(wǎng)絡(luò )的通信總線(xiàn)（采用TCP/IP協(xié)議），下層的控制網(wǎng)絡(luò )通信總線(xiàn)（采用RS485標準或LonTalk協(xié)議）。
信息網(wǎng)絡(luò )（以太網(wǎng)）的通信總線(xiàn)承擔管理信息與合成的控制信息的交換，是建筑物的信息主干網(wǎng)，在這級網(wǎng)絡(luò )中，采用TCP/IP（傳輸控制協(xié)議/互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議），易于同下層控制網(wǎng)絡(luò )實(shí)現網(wǎng)絡(luò )間的集成?？刂凭W(wǎng)絡(luò )通信總線(xiàn)構建了以完成實(shí)時(shí)控制數據傳遞而實(shí)現對機電設備控制的自動(dòng)化管理網(wǎng)絡(luò )，該網(wǎng)絡(luò )實(shí)時(shí)性強，網(wǎng)絡(luò )數據信息共享，系統體系組合靈活，便于擴展及維護。其中RS485是被機電設備廠(chǎng)商廣為采用的控制總線(xiàn)接口標準，采用普通非屏蔽雙絞線(xiàn)為傳輸介質(zhì)，具有傳輸距離長(cháng)，傳輸速率高，控制點(diǎn)多，聯(lián)結方便，易于擴充等優(yōu)點(diǎn)；另一種為L(cháng)onTalk協(xié)議，是LonTalk技術(shù)使用的測控合一雙向通信的控制總線(xiàn)所采用的協(xié)議，現場(chǎng)傳感器可直接聯(lián)入控制總線(xiàn)，簡(jiǎn)化了現場(chǎng)控制設備和方便了網(wǎng)絡(luò )的聯(lián)結，它已被列為美國標準ANSI135BACnet，作為控制總線(xiàn)的通信標準，絕大多數機電設備廠(chǎng)商已接受LonTalk技術(shù)，生產(chǎn)的產(chǎn)品均能互換。
上層的信息網(wǎng)絡(luò )通信總線(xiàn)和下層的控制網(wǎng)絡(luò )的通信總線(xiàn)，是構成自動(dòng)化控制系統總體結構的基本方式。
1.1.2 自動(dòng)化控制系統應至少有以下基本的配置（本文僅列出中央控制級部分）
a.硬件：計算機系統，72小時(shí)備用電池等。
b.軟件：系統軟件（含網(wǎng)絡(luò )協(xié)議、網(wǎng)絡(luò )操作系統），語(yǔ)言處理軟件，數據通信控制與管理軟件，數據庫及數據庫管理軟件，操作員接口軟件，CRT顯示格式及標準報告軟件，中央日程表軟件，時(shí)間/事件誘發(fā)程序軟件，能量管理軟件，與各相關(guān)單項專(zhuān)業(yè)控制系統聯(lián)網(wǎng)的軟件系統，其它必要的軟件系統等。
1.2 自動(dòng)化控制系統技術(shù)發(fā)展
1.2.1 單項設備系統專(zhuān)業(yè)控制技術(shù)的發(fā)展
建筑物智能化系統工程中的設備監控系統主要包括：冷水機、空調機、鍋爐、電梯、配電柜、發(fā)電機、照明、消防報警、安全等設備系統，均由不同類(lèi)型的專(zhuān)業(yè)廠(chǎng)商提供，由于這些類(lèi)別各異的設備專(zhuān)業(yè)獨立性強，對監控的工藝技術(shù)要求復雜，控制信息的通信方式很不統一。因此，各專(zhuān)業(yè)廠(chǎng)商所近年來(lái)相繼對設備機組的自控系統進(jìn)行開(kāi)發(fā)，已先后擁有了智能化程度不同的設備自控體系（部分已形成較完整的系列化），并在網(wǎng)絡(luò )接口和與相關(guān)系統的通信技術(shù)方面，也有較大的進(jìn)展，先后推出了能以標準網(wǎng)絡(luò )接口與其它系統間實(shí)現雙向通信的功能。采用單項設備專(zhuān)業(yè)化自控包，從設備優(yōu)化制度、提高可靠性、完善使用功能、降低經(jīng)
濟成本等方面考慮，有很好的發(fā)展前景，同時(shí)，在與建筑物智能化系統總體的組合上，也具有重要的實(shí)際使用意義。
1.2.2 自動(dòng)化控制系統與網(wǎng)絡(luò )技術(shù)
自動(dòng)化控制系統構成的內涵已被人們越來(lái)越具體地認識并接受，而支持其發(fā)展完善的基礎技術(shù)也以它不斷的進(jìn)步，不時(shí)地起著(zhù)啟蒙和先導作用，同時(shí)，商家和用戶(hù)也彼此交流，供需之間互相促進(jìn)，也推動(dòng)了控制技術(shù)的不斷發(fā)展與完善?，F代網(wǎng)絡(luò )技術(shù)的發(fā)展及深層次介入，使基于電腦和通信技術(shù)的建筑物自動(dòng)化系統，能從單一平臺的運作，走向跨平臺的聯(lián)網(wǎng)，便系統的總體構成產(chǎn)生了新的飛躍。在積極推行“國際標準”和先進(jìn)“工業(yè)標準”的條件下，自動(dòng)化系統在控制網(wǎng)絡(luò )中實(shí)現產(chǎn)品的互換及互操作、在信息網(wǎng)絡(luò )中實(shí)現互通及互聯(lián)成為可能，系統具有良好的開(kāi)放性，能容納更多更新的產(chǎn)品。同時(shí)，網(wǎng)絡(luò )系統實(shí)時(shí)互聯(lián)（采用Internet/Intranet網(wǎng)絡(luò )軟件），為建筑物的智能化管理，提供了更為廣闊的空間。
因此，建立建筑物自動(dòng)化系統信息資源共享的網(wǎng)絡(luò )化體系，是順應時(shí)代要求的發(fā)展方向。
1.3 自動(dòng)化控制系統的結構
a.控制層總線(xiàn)采用RS485標準，控制功能強，監控點(diǎn)多，傳輸效率高，它采取并行聯(lián)網(wǎng)的方式，互相獨立，點(diǎn)對點(diǎn)通信，系統簡(jiǎn)潔，組網(wǎng)靈活，聯(lián)結方便，有益于長(cháng)距離傳輸及系統的發(fā)展擴充，該方式是集散型控制網(wǎng)絡(luò )的基本形式。
b.現場(chǎng)控制層中運用LonWorks技術(shù)的測控合一的雙向通信控制總線(xiàn)，采用該方式的現場(chǎng)受控裝置能直接納入控制總線(xiàn)的層面，系統較簡(jiǎn)潔，組網(wǎng)較靈活，越來(lái)越多的國家以此為產(chǎn)品生產(chǎn)的通信標準。因此，凡有LonMark標記的產(chǎn)品，均能在系統中互操互換，現代網(wǎng)絡(luò )技術(shù)也為L(cháng)onMark產(chǎn)品創(chuàng )造了無(wú)限良好的空間，由此看來(lái)，它的開(kāi)放性方面在未來(lái)應用的發(fā)展上，顯然比前者有更大的吸引力。業(yè)內專(zhuān)家曾預測，建筑物自動(dòng)化控制系統的集散型控制網(wǎng)絡(luò )，將會(huì )以現場(chǎng)總線(xiàn)控制網(wǎng)絡(luò )為發(fā)展趨勢。
c.單項設備系統納入建筑物自動(dòng)化控制系統控制網(wǎng)絡(luò )層，從建筑物宏觀(guān)的角度而言，能使該類(lèi)控制系統更合理安全地工作，由于單項系統的基本控制功能已由自身獨立完成，中央站僅為有序地進(jìn)行管理，因此，它不占用中央數據庫的容量，簡(jiǎn)化了系統網(wǎng)絡(luò )的 信息傳輸與交換，使系統的自動(dòng)化管理的整體效果和單項控制功能更優(yōu)化了。該系統在單項系統工作環(huán)境復雜、自控要求高時(shí)，更 能顯示它的優(yōu)勢，同時(shí)，也越來(lái)越受到工程設計者的歡迎。
d.綜合以上對建筑物自動(dòng)化控制系統控制網(wǎng)絡(luò )層的分析，在現階段的技術(shù)發(fā)展變革時(shí)期，各種技術(shù)方式在相當長(cháng)時(shí)間內還會(huì ) 存在。工程設計者應全面地分析、理智權衡，在工程技術(shù)上，工程設計者沒(méi)有必要固執地堅持某一種技術(shù)方式，更沒(méi)有必要見(jiàn)異思 遷地做新潮技術(shù)的追隨者。
2 自動(dòng)化控制系統的“開(kāi)放性”
“開(kāi)放性”是體現系統主要技術(shù)我的狀態(tài)之一。是自動(dòng)化系統技術(shù)發(fā)展的必然趨勢，但應用于建筑物的特定環(huán)境里，對系 統提出“開(kāi)放性”的要求，使之實(shí)現更合理，對此有必要進(jìn)行全面的認識。
2.1 “開(kāi)放性”含義的全面認識
a.自動(dòng)化系統“開(kāi)放性”，即是在不同供應商之間任意選擇具有最佳性能價(jià)格比的各種產(chǎn)品，使之靈活地組合為符合使用 要求的完整的自動(dòng)化系統。因此，“開(kāi)放性”就是系統外聯(lián)的廣泛性，系統互聯(lián)的任意性。
b.提供“開(kāi)放性”的前提條件，須建立公認的通信協(xié)議，它定義了數據發(fā)送的接收工作的過(guò)程，規定了網(wǎng)絡(luò )中使用的格式、 定時(shí)的方式、順序檢錯等，它使不同商家的機電設備的聯(lián)網(wǎng)接口，都符合統一的通信技術(shù)標準。目前，在建筑物智能化系統領(lǐng)域里， 適用于聯(lián)網(wǎng)方面的有美國標準（建筑物自動(dòng)化控制網(wǎng)絡(luò )BACnet(ANSI-135)，適用于通信方面的有美國Echelon公司開(kāi)發(fā)的通信協(xié)議 （LonTalk），它們已被國際上眾多的廠(chǎng)商認可，并形成了發(fā)展的趨勢。
c.正如在本文“自動(dòng)化控制系統的結構”中所分析的那樣，在建筑物智能化系統中，以大量樓宇機電設備為主要監控對象的 運行環(huán)境里，以RS485為集散型分布式系統，在適合控制網(wǎng)絡(luò )方面較之在“開(kāi)放性”方面具有領(lǐng)先地位的現場(chǎng)總線(xiàn)有無(wú)可比擬的優(yōu) 點(diǎn)，同時(shí)，由于各供應商自行開(kāi)發(fā)的RS485產(chǎn)品有很大的生產(chǎn)能力和應用市場(chǎng)，并具有不可忽視的商業(yè)性的優(yōu)勢。因此，它的準“開(kāi) 放性”效果在現階段應予以正視。
2.2 “開(kāi)放性”的實(shí)際應用情況
a.采用BACnet和LonTalk協(xié)議，能實(shí)現互換互操作的LonMark標記產(chǎn)品，目前主要有兩種類(lèi)型：一類(lèi)為傳感器、執行器、繼 電器，即被稱(chēng)為單點(diǎn)分站；另一類(lèi)，是終端設備控制器（VAV、FCU、I/O等），被稱(chēng)為終端設備分站，這兩種類(lèi)型的實(shí)際運用都在系 統適用性方面受到限制。
b.在樓宇設備自動(dòng)化控制系統中，對大型機電設備或其它類(lèi)似設備的監控點(diǎn)數量多，并需在同一個(gè)監控站實(shí)行監控管理， 由于LonWorks技術(shù)對輸入、輸出點(diǎn)有限制，因此，在應用中采用LonTalk協(xié)議方式還不盡適宜。
c.由于“開(kāi)放性”互換互操作的要求，因此采用LonkTalk通信協(xié)議LonMar通信協(xié)議的LonMark標記產(chǎn)品的類(lèi)別及系
1.2.2 自動(dòng)化控制系統與網(wǎng)絡(luò )技術(shù)
自動(dòng)化控制系統構成的內涵已被人們越來(lái)越具體地認識并接受，而支持其發(fā)展完善的基礎技術(shù)也以它不斷的進(jìn)步，不時(shí)地起著(zhù)啟蒙和先導作用，同時(shí)，商家和用戶(hù)也彼此交流，供需之間互相促進(jìn)，也推動(dòng)了控制技術(shù)的不斷發(fā)展與完善?，F代網(wǎng)絡(luò )技術(shù)的發(fā)展及深層次介入，使基于電腦和通信技術(shù)的建筑物自動(dòng)化系統，能從單一平臺的運作，走向跨平臺的聯(lián)網(wǎng)，便系統的總體構成產(chǎn)生了新的飛躍。在積極推行“國際標準”和先進(jìn)“工業(yè)標準”的條件下，自動(dòng)化系統在控制網(wǎng)絡(luò )中實(shí)現產(chǎn)品的互換及互操作、在信息網(wǎng)絡(luò )中實(shí)現互通及互聯(lián)成為可能，系統具有良好的開(kāi)放性，能容納更多更新的產(chǎn)品。同時(shí)，網(wǎng)絡(luò )系統實(shí)時(shí)互聯(lián)（采用Internet/Intranet網(wǎng)絡(luò )軟件），為建筑物的智能化管理，提供了更為廣闊的空間。
因此，建立建筑物自動(dòng)化系統信息資源共享的網(wǎng)絡(luò )化體系，是順應時(shí)代要求的發(fā)展方向。
1.3 自動(dòng)化控制系統的結構
a.控制層總線(xiàn)采用RS485標準，控制功能強，監控點(diǎn)多，傳輸效率高，它采取并行聯(lián)網(wǎng)的方式，互相獨立，點(diǎn)對點(diǎn)通信，系統簡(jiǎn)潔，組網(wǎng)靈活，聯(lián)結方便，有益于長(cháng)距離傳輸及系統的發(fā)展擴充，該方式是集散型控制網(wǎng)絡(luò )的基本形式。
b.現場(chǎng)控制層中運用LonWorks技術(shù)的測控合一的雙向通信控制總線(xiàn)，采用該方式的現場(chǎng)受控裝置能直接納入控制總線(xiàn)的層面，系統較簡(jiǎn)潔，組網(wǎng)較靈活，越來(lái)越多的國家以此為產(chǎn)品生產(chǎn)的通信標準。因此，凡有LonMark標記的產(chǎn)品，均能在系統中互操互換，現代網(wǎng)絡(luò )技術(shù)也為L(cháng)onMark產(chǎn)品創(chuàng )造了無(wú)限良好的空間，由此看來(lái)，它的開(kāi)放性方面在未來(lái)應用的發(fā)展上，顯然比前者有更大的吸引力。業(yè)內專(zhuān)家曾預測，建筑物自動(dòng)化控制系統的集散型控制網(wǎng)絡(luò )，將會(huì )以現場(chǎng)總線(xiàn)控制網(wǎng)絡(luò )為發(fā)展趨勢。
c.單項設備系統納入建筑物自動(dòng)化控制系統控制網(wǎng)絡(luò )層，從建筑物宏觀(guān)的角度而言，能使該類(lèi)控制系統更合理安全地工作，由于單項系統的基本控制功能已由自身獨立完成，中央站僅為有序地進(jìn)行管理，因此，它不占用中央數據庫的容量，簡(jiǎn)化了系統網(wǎng)絡(luò )的 信息傳輸與交換，使系統的自動(dòng)化管理的整體效果和單項控制功能更優(yōu)化了。該系統在單項系統工作環(huán)境復雜、自控要求高時(shí)，更 能顯示它的優(yōu)勢，同時(shí)，也越來(lái)越受到工程設計者的歡迎。
d.綜合以上對建筑物自動(dòng)化控制系統控制網(wǎng)絡(luò )層的分析，在現階段的技術(shù)發(fā)展變革時(shí)期，各種技術(shù)方式在相當長(cháng)時(shí)間內還會(huì ) 存在。工程設計者應全面地分析、理智權衡，在工程技術(shù)上，工程設計者沒(méi)有必要固執地堅持某一種技術(shù)方式，更沒(méi)有必要見(jiàn)異思 遷地做新潮技術(shù)的追隨者。
2 自動(dòng)化控制系統的“開(kāi)放性”
“開(kāi)放性”是體現系統主要技術(shù)我的狀態(tài)之一。是自動(dòng)化系統技術(shù)發(fā)展的必然趨勢，但應用于建筑物的特定環(huán)境里，對系 統提出“開(kāi)放性”的要求，使之實(shí)現更合理，對此有必要進(jìn)行全面的認識。
2.1 “開(kāi)放性”含義的全面認識
a.自動(dòng)化系統“開(kāi)放性”，即是在不同供應商之間任意選擇具有最佳性能價(jià)格比的各種產(chǎn)品，使之靈活地組合為符合使用 要求的完整的自動(dòng)化系統。因此，“開(kāi)放性”就是系統外聯(lián)的廣泛性，系統互聯(lián)的任意性。
b.提供“開(kāi)放性”的前提條件，須建立公認的通信協(xié)議，它定義了數據發(fā)送的接收工作的過(guò)程，規定了網(wǎng)絡(luò )中使用的格式、 定時(shí)的方式、順序檢錯等，它使不同商家的機電設備的聯(lián)網(wǎng)接口，都符合統一的通信技術(shù)標準。目前，在建筑物智能化系統領(lǐng)域里， 適用于聯(lián)網(wǎng)方面的有美國標準（建筑物自動(dòng)化控制網(wǎng)絡(luò )BACnet(ANSI-135)，適用于通信方面的有美國Echelon公司開(kāi)發(fā)的通信協(xié)議 （LonTalk），它們已被國際上眾多的廠(chǎng)商認可，并形成了發(fā)展的趨勢。
c.正如在本文“自動(dòng)化控制系統的結構”中所分析的那樣，在建筑物智能化系統中，以大量樓宇機電設備為主要監控對象的 運行環(huán)境里，以RS485為集散型分布式系統，在適合控制網(wǎng)絡(luò )方面較之在“開(kāi)放性”方面具有領(lǐng)先地位的現場(chǎng)總線(xiàn)有無(wú)可比擬的優(yōu) 點(diǎn)，同時(shí)，由于各供應商自行開(kāi)發(fā)的RS485產(chǎn)品有很大的生產(chǎn)能力和應用市場(chǎng)，并具有不可忽視的商業(yè)性的優(yōu)勢。因此，它的準“開(kāi) 放性”效果在現階段應予以正視。
2.2 “開(kāi)放性”的實(shí)際應用情況
a.采用BACnet和LonTalk協(xié)議，能實(shí)現互換互操作的LonMark標記產(chǎn)品，目前主要有兩種類(lèi)型：一類(lèi)為傳感器、執行器、繼 電器，即被稱(chēng)為單點(diǎn)分站；另一類(lèi)，是終端設備控制器（VAV、FCU、I/O等），被稱(chēng)為終端設備分站，這兩種類(lèi)型的實(shí)際運用都在系 統適用性方面受到限制。
b.在樓宇設備自動(dòng)化控制系統中，對大型機電設備或其它類(lèi)似設備的監控點(diǎn)數量多，并需在同一個(gè)監控站實(shí)行監控管理， 由于LonWorks技術(shù)對輸入、輸出點(diǎn)有限制，因此，在應用中采用LonTalk協(xié)議方式還不盡適宜。
c.由于“開(kāi)放性”互換互操作的要求，因此采用LonkTalk通信協(xié)議LonMar通信協(xié)議的LonMark標記產(chǎn)品的類(lèi)別及系
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