第二章樓宇自動(dòng)化控制技術(shù)基礎(chǔ)

1、樓宇自動(dòng)化控制技術(shù)基礎(chǔ)樓宇自動(dòng)化控制技術(shù)基礎(chǔ) BAS樓 宇 自 動(dòng) 化 系 統(tǒng)1.供 配電 系 統(tǒng)2.照 明系 統(tǒng)3.給 排水 系 統(tǒng)4.暖 通 與空 調(diào) 系 統(tǒng)5.電 梯 停車 場(chǎng) 系 統(tǒng)6.保 安系 統(tǒng)7.消 防系 統(tǒng)8.物 業(yè)管 理高 /低 壓 配 電 設(shè) 備 報(bào) 警系 統(tǒng) 參 數(shù) 檢 測(cè)變 壓 器 工 作 狀 態(tài)應(yīng) 急 供 電 設(shè) 備功 率 因 數(shù) 自 動(dòng) 補(bǔ) 償給 水 設(shè) 備 監(jiān) 控排 水 設(shè) 備 監(jiān) 控污 水 處 理 系 統(tǒng)水 位 檢 測(cè)鍋 爐 設(shè) 備 監(jiān) 控電 梯 運(yùn) 行 監(jiān) 控停 車 場(chǎng) 監(jiān) 控停 車 場(chǎng) 收 費(fèi) 系 統(tǒng)設(shè) 備 聯(lián) 動(dòng) 控 制緊 急 廣 播 系 統(tǒng)自 動(dòng) 監(jiān) 測(cè)

2、 系 統(tǒng)自 動(dòng) 排 煙 系 統(tǒng)自 動(dòng) 滅 火 系 統(tǒng)分 區(qū) 控 制定 時(shí) 控 制事 故 照 明藝 術(shù) 照 明自 動(dòng) 照 明空 調(diào) 機(jī) 組 監(jiān) 控冷 熱 機(jī) 組 監(jiān) 控空 氣 處 理 系 統(tǒng)通 排 風(fēng) 監(jiān) 控環(huán) 境 檢 測(cè)防 盜 報(bào) 警 監(jiān) 控巡 更 對(duì) 講 系 統(tǒng)閉 路 電 視門 禁 控 制周 界 設(shè) 防 系 統(tǒng)收 費(fèi) 管 理財(cái) 務(wù) 管 理信 息 管 理報(bào) 表 管 理統(tǒng) 計(jì) 分 析一、一、傳感器概述傳感器概述 在測(cè)量的過程中將物理量、化學(xué)量和機(jī)械量等轉(zhuǎn)變成電信在測(cè)量的過程中將物理量、化學(xué)量和機(jī)械量等轉(zhuǎn)變成電信號(hào)的裝置叫傳感器。而把傳感器得到的電信號(hào)再轉(zhuǎn)變成標(biāo)準(zhǔn)的號(hào)的裝置叫傳感器。而把傳感器得到

3、的電信號(hào)再轉(zhuǎn)變成標(biāo)準(zhǔn)的電信號(hào)的裝置叫變送器。電信號(hào)的裝置叫變送器。 傳感器、變送器是工業(yè)自動(dòng)化控制及信息檢測(cè)技術(shù)中不可傳感器、變送器是工業(yè)自動(dòng)化控制及信息檢測(cè)技術(shù)中不可缺少的控制元件。它可以把諸如溫度、壓力、流量、液位、位缺少的控制元件。它可以把諸如溫度、壓力、流量、液位、位置等模擬量或開關(guān)量轉(zhuǎn)變成電信號(hào)，再由自動(dòng)化控制儀表或計(jì)置等模擬量或開關(guān)量轉(zhuǎn)變成電信號(hào)，再由自動(dòng)化控制儀表或計(jì)算機(jī)進(jìn)行控制處理和調(diào)節(jié)。算機(jī)進(jìn)行控制處理和調(diào)節(jié)。 借助于傳感器和變送器，可以對(duì)智能建筑的各類參數(shù)進(jìn)行測(cè)借助于傳感器和變送器，可以對(duì)智能建筑的各類參數(shù)進(jìn)行測(cè)試和評(píng)定，并進(jìn)行過程控制和調(diào)節(jié)，還可以進(jìn)行遠(yuǎn)距離的傳送和試和評(píng)

4、定，并進(jìn)行過程控制和調(diào)節(jié)，還可以進(jìn)行遠(yuǎn)距離的傳送和信號(hào)處理。信號(hào)處理。 當(dāng)前，傳感器、變送器總的發(fā)展趨勢(shì)是朝著小型化、多功能當(dāng)前，傳感器、變送器總的發(fā)展趨勢(shì)是朝著小型化、多功能化及智能化方向發(fā)展。特別是增加了數(shù)據(jù)處理功能、自診斷功能、化及智能化方向發(fā)展。特別是增加了數(shù)據(jù)處理功能、自診斷功能、軟硬件相組合功能、人機(jī)對(duì)話功能、接口功能、顯示和報(bào)警功能軟硬件相組合功能、人機(jī)對(duì)話功能、接口功能、顯示和報(bào)警功能等。它們?cè)跇怯钭詣?dòng)化中得到了廣泛的應(yīng)用。等。它們?cè)跇怯钭詣?dòng)化中得到了廣泛的應(yīng)用。二、二、樓宇自控中的傳感器與控制器樓宇自控中的傳感器與控制器 1樓宇自控中常用的傳感器樓宇自控中常用的傳感器 (1)

5、 溫度傳感器溫度傳感器 溫度傳感器用于測(cè)量水管或風(fēng)管中介質(zhì)的溫度傳感器用于測(cè)量水管或風(fēng)管中介質(zhì)的溫度，以此來控制相應(yīng)的水泵、風(fēng)機(jī)、閥門和風(fēng)門等執(zhí)行元件溫度，以此來控制相應(yīng)的水泵、風(fēng)機(jī)、閥門和風(fēng)門等執(zhí)行元件的開度。的開度。 (2) 濕度傳感器濕度傳感器 濕度傳感器用于測(cè)量風(fēng)道中介質(zhì)的濕度，濕度傳感器用于測(cè)量風(fēng)道中介質(zhì)的濕度，以此來控制相應(yīng)的加濕閥的開度。以此來控制相應(yīng)的加濕閥的開度。 (3) 壓力或壓差傳感器壓力或壓差傳感器 壓力或壓差傳感器主要用來檢測(cè)水壓力或壓差傳感器主要用來檢測(cè)水管或是風(fēng)管中的壓力和壓差，以此來控制相應(yīng)的變頻器以調(diào)整水管或是風(fēng)管中的壓力和壓差，以此來控制相應(yīng)的變頻器以調(diào)整水

6、泵或風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，或是調(diào)節(jié)比例閥門的開度。泵或風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，或是調(diào)節(jié)比例閥門的開度。 (4) 流量傳感器流量傳感器 流量傳感器主要是檢測(cè)水系統(tǒng)中液體的流流量傳感器主要是檢測(cè)水系統(tǒng)中液體的流量，以此來控制相應(yīng)水泵閥的數(shù)量。量，以此來控制相應(yīng)水泵閥的數(shù)量。 上述傳感器，通常用來控制模擬量，其輸出模擬量是上述傳感器，通常用來控制模擬量，其輸出模擬量是010 V或或420 A。結(jié)構(gòu)是傳感器和變送器的組合。結(jié)構(gòu)是傳感器和變送器的組合。 煙霧傳感器亮度傳感器紅外人體探測(cè)器鼠標(biāo)鼠標(biāo):光電位移傳感器光電位移傳感器攝象頭攝象頭:CCD傳感器傳感器麥克風(fēng)麥克風(fēng):電容傳聲器電容傳聲器 2樓宇自控中常用的開關(guān)量控制器樓宇

7、自控中常用的開關(guān)量控制器 樓宇自控中常用的開關(guān)量控制器有如下幾種，它們輸出的樓宇自控中常用的開關(guān)量控制器有如下幾種，它們輸出的形式都是開關(guān)量：形式都是開關(guān)量：CCD全稱為Charge Coupled Device，電荷藕合器件 (1) 溫度控制器溫度控制器 溫度控制器主要用來檢控現(xiàn)場(chǎng)的溫度，一溫度控制器主要用來檢控現(xiàn)場(chǎng)的溫度，一般是由感溫元件、控制電路、信號(hào)輸出等三部分組成的。在樓般是由感溫元件、控制電路、信號(hào)輸出等三部分組成的。在樓宇自控中，溫度控制器主要用于測(cè)量室內(nèi)的溫度，并以此控制宇自控中，溫度控制器主要用于測(cè)量室內(nèi)的溫度，并以此控制風(fēng)機(jī)盤管冷、熱水閥的啟停。風(fēng)機(jī)盤管冷、熱水閥的啟停。

8、(2) 濕度控制器濕度控制器 濕度控制器主要用來檢控現(xiàn)場(chǎng)的濕度，一濕度控制器主要用來檢控現(xiàn)場(chǎng)的濕度，一般是由感濕元件、控制電路、信號(hào)輸出等三部分組成的。在樓般是由感濕元件、控制電路、信號(hào)輸出等三部分組成的。在樓宇自控中，濕度控制器主要用于室內(nèi)的濕度檢測(cè)，并以此來控宇自控中，濕度控制器主要用于室內(nèi)的濕度檢測(cè)，并以此來控制加濕閥的啟停。制加濕閥的啟停。 (3) 防霜凍保護(hù)開關(guān)防霜凍保護(hù)開關(guān) 防霜凍保護(hù)開關(guān)主要用來檢測(cè)新風(fēng)機(jī)防霜凍保護(hù)開關(guān)主要用來檢測(cè)新風(fēng)機(jī)組或空氣處理機(jī)中的盤管溫度，當(dāng)溫度低于某一設(shè)定值時(shí)，系組或空氣處理機(jī)中的盤管溫度，當(dāng)溫度低于某一設(shè)定值時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)關(guān)閉風(fēng)機(jī)和新風(fēng)閥門，同時(shí)打開熱水

9、電動(dòng)二通閥來防止統(tǒng)自動(dòng)關(guān)閉風(fēng)機(jī)和新風(fēng)閥門，同時(shí)打開熱水電動(dòng)二通閥來防止盤管的凍結(jié)。盤管的凍結(jié)。 (4) 壓差開關(guān)壓差開關(guān) 壓差開關(guān)主要用來檢測(cè)新風(fēng)機(jī)組或空氣處理壓差開關(guān)主要用來檢測(cè)新風(fēng)機(jī)組或空氣處理機(jī)中的濾網(wǎng)，當(dāng)濾網(wǎng)發(fā)生堵塞時(shí)，裝在濾網(wǎng)兩端的壓差開關(guān)會(huì)機(jī)中的濾網(wǎng)，當(dāng)濾網(wǎng)發(fā)生堵塞時(shí)，裝在濾網(wǎng)兩端的壓差開關(guān)會(huì)發(fā)出報(bào)警信號(hào)。發(fā)出報(bào)警信號(hào)。 (5) 水流開關(guān)水流開關(guān) 水流開關(guān)主要用來檢測(cè)管道內(nèi)是否有水的流水流開關(guān)主要用來檢測(cè)管道內(nèi)是否有水的流動(dòng)，通常應(yīng)用于制冷站、熱站、給排水等帶有泵類的系統(tǒng)中。動(dòng)，通常應(yīng)用于制冷站、熱站、給排水等帶有泵類的系統(tǒng)中。 (6) 液位開關(guān)液位開關(guān) 液位開關(guān)主要用來檢測(cè)液體的

10、液位，如清水液位開關(guān)主要用來檢測(cè)液體的液位，如清水池和污水池的液位。池和污水池的液位。三、三、閥門與電動(dòng)執(zhí)行器閥門與電動(dòng)執(zhí)行器 在氣體和液體的流動(dòng)控制中，常常用閥門來作為介質(zhì)流動(dòng)在氣體和液體的流動(dòng)控制中，常常用閥門來作為介質(zhì)流動(dòng)的控制手段。要想實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制就得對(duì)一些閥門、風(fēng)門等元的控制手段。要想實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制就得對(duì)一些閥門、風(fēng)門等元件實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。這就需要用到閥門和電動(dòng)執(zhí)行器。件實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。這就需要用到閥門和電動(dòng)執(zhí)行器。 1閥門閥門 常見的閥門有如下幾種：常見的閥門有如下幾種： (1) 風(fēng)機(jī)盤管電動(dòng)閥風(fēng)機(jī)盤管電動(dòng)閥 這是一種平衡式冷熱水閥，主要應(yīng)用這是一種平衡式冷熱水閥，主要應(yīng)用于風(fēng)機(jī)盤管

11、的控制中，這類閥所需的功率最小，是通電開啟的于風(fēng)機(jī)盤管的控制中，這類閥所需的功率最小，是通電開啟的一種閥門。閥門的開啟時(shí)間僅為一種閥門。閥門的開啟時(shí)間僅為7 s，具有很好的密閉性，流體，具有很好的密閉性，流體允許溫度為允許溫度為095。 (2) 二通螺紋線性閥二通螺紋線性閥 主要應(yīng)用于供熱主要應(yīng)用于供熱通風(fēng)和空調(diào)，也可以用于飽和水蒸氣。它通風(fēng)和空調(diào)，也可以用于飽和水蒸氣。它的連接方式是采用內(nèi)螺紋結(jié)構(gòu)，閥體純銅的連接方式是采用內(nèi)螺紋結(jié)構(gòu)，閥體純銅材料。它與電動(dòng)執(zhí)行器一起可以實(shí)現(xiàn)連續(xù)材料。它與電動(dòng)執(zhí)行器一起可以實(shí)現(xiàn)連續(xù)的開度調(diào)節(jié)，是進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)的主要元件。的開度調(diào)節(jié)，是進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)的主要元件。 (

12、3) 法蘭式三通閥法蘭式三通閥 這種閥門主要應(yīng)用于供熱與空調(diào)，也這種閥門主要應(yīng)用于供熱與空調(diào)，也可以用于飽和水蒸氣。它的連接方式是采用法蘭結(jié)構(gòu)，閥體與可以用于飽和水蒸氣。它的連接方式是采用法蘭結(jié)構(gòu)，閥體與閥座為一體化結(jié)構(gòu)，泄露率極低，適應(yīng)的溫度為閥座為一體化結(jié)構(gòu)，泄露率極低，適應(yīng)的溫度為2170。它。它與電動(dòng)執(zhí)行器一起可以實(shí)現(xiàn)連續(xù)的開度調(diào)節(jié)，是進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)與電動(dòng)執(zhí)行器一起可以實(shí)現(xiàn)連續(xù)的開度調(diào)節(jié)，是進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)的主要元件。的主要元件。2電動(dòng)執(zhí)行器電動(dòng)執(zhí)行器 電動(dòng)執(zhí)行器有如下幾種：電動(dòng)執(zhí)行器有如下幾種： (1) 電動(dòng)閥門執(zhí)行器電動(dòng)閥門執(zhí)行器 這種執(zhí)行器適用于這種執(zhí)行器適用于HVAC閥門閥門(HVA

13、C：采暖、通風(fēng)和空調(diào)采暖、通風(fēng)和空調(diào)Heating, Ventilation and Air Conditioning )，內(nèi)，內(nèi)帶一個(gè)選擇正反作用插頭，用于提供模擬輸出帶一個(gè)選擇正反作用插頭，用于提供模擬輸出DC 010 V的調(diào)制的調(diào)制控制。它具有安裝快捷、閥門定位準(zhǔn)確、低功耗、高的關(guān)斷壓力、控制。它具有安裝快捷、閥門定位準(zhǔn)確、低功耗、高的關(guān)斷壓力、終端推力限位開關(guān)等優(yōu)點(diǎn)。電動(dòng)線性閥門執(zhí)行器還帶有手動(dòng)調(diào)節(jié)終端推力限位開關(guān)等優(yōu)點(diǎn)。電動(dòng)線性閥門執(zhí)行器還帶有手動(dòng)調(diào)節(jié)和精確的同步電動(dòng)機(jī)控制。閥的自身還帶有位置反饋的輸出信號(hào)，和精確的同步電動(dòng)機(jī)控制。閥的自身還帶有位置反饋的輸出信號(hào)，可以和閥門組合在一

14、起進(jìn)行可以和閥門組合在一起進(jìn)行PID(比例積分微分，一種閉環(huán)回路算比例積分微分，一種閉環(huán)回路算法法)調(diào)節(jié)。通常被用來對(duì)液體、氣體等介質(zhì)進(jìn)行變量的開度控制，調(diào)節(jié)。通常被用來對(duì)液體、氣體等介質(zhì)進(jìn)行變量的開度控制，它也是自動(dòng)化控制中的主要元件。它也是自動(dòng)化控制中的主要元件。 (2) 風(fēng)門執(zhí)行器風(fēng)門執(zhí)行器 這種執(zhí)行器用于控制風(fēng)門、通風(fēng)百葉窗的這種執(zhí)行器用于控制風(fēng)門、通風(fēng)百葉窗的調(diào)節(jié)和控制，可以和標(biāo)準(zhǔn)的圓形和方形的風(fēng)門連桿進(jìn)行連接，被調(diào)節(jié)和控制，可以和標(biāo)準(zhǔn)的圓形和方形的風(fēng)門連桿進(jìn)行連接，被廣泛地應(yīng)用在風(fēng)門的開度控制，特別是在空氣處理機(jī)和新風(fēng)機(jī)組廣泛地應(yīng)用在風(fēng)門的開度控制，特別是在空氣處理機(jī)和新風(fēng)機(jī)組的回

15、風(fēng)閥、排風(fēng)閥、新風(fēng)閥中實(shí)行的回風(fēng)閥、排風(fēng)閥、新風(fēng)閥中實(shí)行PID的控制，使之形成一定的的控制，使之形成一定的比例連鎖控制。比例連鎖控制。 三、三、集散控制系統(tǒng)集散控制系統(tǒng) 即分布式控制系統(tǒng)即分布式控制系統(tǒng)(DCSDistributed Control System)，它，它的特征是的特征是“集中管理，分散控制集中管理，分散控制”，即以分布在現(xiàn)場(chǎng)被控設(shè)備，即以分布在現(xiàn)場(chǎng)被控設(shè)備處的各種功能性微機(jī)處的各種功能性微機(jī) (下位機(jī)下位機(jī)) 完成被控設(shè)備的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、保護(hù)完成被控設(shè)備的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、保護(hù)與控制。該系統(tǒng)克服了計(jì)算機(jī)集中控制帶來的危險(xiǎn)性高度集中與控制。該系統(tǒng)克服了計(jì)算機(jī)集中控制帶來的危險(xiǎn)性高度集中和常

16、規(guī)儀表控制功能單一的局限性；以安裝于中央監(jiān)控室并具和常規(guī)儀表控制功能單一的局限性；以安裝于中央監(jiān)控室并具有很強(qiáng)的數(shù)字通信、有很強(qiáng)的數(shù)字通信、CRT顯示、打印輸出與豐富的控制管理軟顯示、打印輸出與豐富的控制管理軟件功能的中央管理計(jì)算機(jī)件功能的中央管理計(jì)算機(jī) (上位機(jī)上位機(jī)) 完成集中操作、顯示與優(yōu)化完成集中操作、顯示與優(yōu)化控制功能，避免了因常規(guī)儀表分散控制而造成的人機(jī)聯(lián)系困難，控制功能，避免了因常規(guī)儀表分散控制而造成的人機(jī)聯(lián)系困難，且便于統(tǒng)一管理。且便于統(tǒng)一管理。 傳感器傳感器/控制器群針對(duì)水、電、氣、報(bào)警、消防等終端設(shè)施控制器群針對(duì)水、電、氣、報(bào)警、消防等終端設(shè)施進(jìn)行檢測(cè)與控制，一般根據(jù)監(jiān)控需

17、求按類或按組控制。對(duì)大型進(jìn)行檢測(cè)與控制，一般根據(jù)監(jiān)控需求按類或按組控制。對(duì)大型DCS，中間還有區(qū)域控制中心。，中間還有區(qū)域控制中心。 本 單 位 相 關(guān) 職 能 部 門 政 府 相 關(guān) 職 能 部 門 ： 如 110/119 有 關(guān) 收 費(fèi) 部 門 ： 如 電 力 /煤 氣 /自 來 水 公 司 等下 位 機(jī)傳 感 器 /控 制 器下 位 機(jī)傳 感 器 /控 制 器下 位 機(jī)傳 感 器 /控 制 器中 央 控 制 室 ： 裝 備 了 各 種 上 位 機(jī) 、 顯 示 系 統(tǒng) 、 傳 輸 控 制 系 統(tǒng) 、 信 息 存 儲(chǔ) 、 打 印 輸 出 、 客 戶 查 詢 等 設(shè) 備 分布式系統(tǒng)將許多臺(tái)分布

18、式系統(tǒng)將許多臺(tái)計(jì)算機(jī)聯(lián)合起來，共同承計(jì)算機(jī)聯(lián)合起來，共同承擔(dān)監(jiān)測(cè)與控制管理的工作，擔(dān)監(jiān)測(cè)與控制管理的工作，所連接的每臺(tái)計(jì)算機(jī)既可所連接的每臺(tái)計(jì)算機(jī)既可以獨(dú)立進(jìn)行監(jiān)測(cè)和控制工以獨(dú)立進(jìn)行監(jiān)測(cè)和控制工作，又可以在中央控制機(jī)作，又可以在中央控制機(jī)指導(dǎo)下工作，共同完成某指導(dǎo)下工作，共同完成某項(xiàng)控制任務(wù)。其靈活性、項(xiàng)控制任務(wù)。其靈活性、可靠性要遠(yuǎn)高于單臺(tái)控制可靠性要遠(yuǎn)高于單臺(tái)控制器。如右圖所示，集散型器。如右圖所示，集散型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)主要由四計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)主要由四部分構(gòu)成。部分構(gòu)成。 1中央管理計(jì)算機(jī)中央管理計(jì)算機(jī)(或稱上位機(jī)、中央監(jiān)控計(jì)算機(jī)或稱上位機(jī)、中央監(jiān)控計(jì)算機(jī)) 中央管理計(jì)算機(jī)設(shè)置在中央監(jiān)控室內(nèi)

19、，它將來自現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的中央管理計(jì)算機(jī)設(shè)置在中央監(jiān)控室內(nèi)，它將來自現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的所有信息數(shù)據(jù)集中提供給監(jiān)控人員，并接至室內(nèi)的顯示設(shè)備、記所有信息數(shù)據(jù)集中提供給監(jiān)控人員，并接至室內(nèi)的顯示設(shè)備、記錄設(shè)備和報(bào)警裝置等。由于中央管理計(jì)算機(jī)是整個(gè)錄設(shè)備和報(bào)警裝置等。由于中央管理計(jì)算機(jī)是整個(gè)BAS的核心，的核心，相當(dāng)于人的大腦，其重要性是不言而喻的。普通商用個(gè)人計(jì)算機(jī)相當(dāng)于人的大腦，其重要性是不言而喻的。普通商用個(gè)人計(jì)算機(jī)用作中央控制機(jī)顯然是不合理的。一般為了提高計(jì)算機(jī)的可靠性用作中央控制機(jī)顯然是不合理的。一般為了提高計(jì)算機(jī)的可靠性通常采用兩種方法：通常采用兩種方法： 一種是直接采用工業(yè)控制一種是直接采用工業(yè)控制

20、 計(jì)算機(jī)；另一種就是采用容錯(cuò)計(jì)計(jì)算機(jī)；另一種就是采用容錯(cuò)計(jì)算機(jī)。工業(yè)控制計(jì)算機(jī)算機(jī)。工業(yè)控制計(jì)算機(jī)(也稱也稱IPC)由于采用了特殊的生產(chǎn)工藝和由于采用了特殊的生產(chǎn)工藝和手段手段,其穩(wěn)定性是普通商用其穩(wěn)定性是普通商用PC所無法比擬的。而所謂容錯(cuò)計(jì)算機(jī)所無法比擬的。而所謂容錯(cuò)計(jì)算機(jī)就是采用兩臺(tái)普通就是采用兩臺(tái)普通PC通過互為冗余備份的方法來充當(dāng)中央控制通過互為冗余備份的方法來充當(dāng)中央控制主機(jī)，一旦其中一臺(tái)主機(jī)，一旦其中一臺(tái)PC出現(xiàn)故障，作為備份的另一臺(tái)主機(jī)可立出現(xiàn)故障，作為備份的另一臺(tái)主機(jī)可立刻被專用的總線控制電路啟動(dòng)，從而不會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)癱瘓?？瘫粚Ｓ玫目偩€控制電路啟動(dòng)，從而不會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)癱瘓。 2D

21、DC(直接數(shù)字控制器，亦稱下位機(jī)直接數(shù)字控制器，亦稱下位機(jī)) DDC作為系統(tǒng)與現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的接口，它通過分散設(shè)置在被控作為系統(tǒng)與現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的接口，它通過分散設(shè)置在被控設(shè)備的附近收集來自現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的信息，并能獨(dú)立監(jiān)控有關(guān)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的附近收集來自現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的信息，并能獨(dú)立監(jiān)控有關(guān)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備。它通過數(shù)據(jù)傳輸線路與中央監(jiān)控室的中央管理監(jiān)控計(jì)算設(shè)備。它通過數(shù)據(jù)傳輸線路與中央監(jiān)控室的中央管理監(jiān)控計(jì)算機(jī)保持通信聯(lián)系，接受其統(tǒng)一控制與優(yōu)化管理。機(jī)保持通信聯(lián)系，接受其統(tǒng)一控制與優(yōu)化管理。 3通信網(wǎng)絡(luò)通信網(wǎng)絡(luò) 中央管理計(jì)算機(jī)與中央管理計(jì)算機(jī)與DDC之間的信息傳送，由數(shù)據(jù)傳輸線路之間的信息傳送，由數(shù)據(jù)傳輸線路(通信網(wǎng)絡(luò)通信網(wǎng)絡(luò))

22、實(shí)現(xiàn)，較小規(guī)模的實(shí)現(xiàn)，較小規(guī)模的BAS系統(tǒng)可以簡單地使用屏蔽雙絞系統(tǒng)可以簡單地使用屏蔽雙絞線作為傳輸介質(zhì)。線作為傳輸介質(zhì)。 4傳感器與執(zhí)行器傳感器與執(zhí)行器 BAS系統(tǒng)的末端為傳感器和執(zhí)行器，它被裝置在被控設(shè)備系統(tǒng)的末端為傳感器和執(zhí)行器，它被裝置在被控設(shè)備的傳感的傳感(檢測(cè)檢測(cè))元件和執(zhí)行元件上。這些傳感元件如溫度傳感器、元件和執(zhí)行元件上。這些傳感元件如溫度傳感器、相對(duì)濕度傳感器、壓力傳感器、流量傳感器、電流電壓轉(zhuǎn)換器、相對(duì)濕度傳感器、壓力傳感器、流量傳感器、電流電壓轉(zhuǎn)換器、液位檢測(cè)器、壓差器和水流開關(guān)等，將現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)到的模擬量信液位檢測(cè)器、壓差器和水流開關(guān)等，將現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)到的模擬量信號(hào)或數(shù)字量信號(hào)

23、輸入至號(hào)或數(shù)字量信號(hào)輸入至DDC，DDC則輸出控制信號(hào)傳送給繼電則輸出控制信號(hào)傳送給繼電器、調(diào)節(jié)器等執(zhí)行元件，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)被控設(shè)備進(jìn)行控制。器、調(diào)節(jié)器等執(zhí)行元件，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)被控設(shè)備進(jìn)行控制。四、直接數(shù)字控制器四、直接數(shù)字控制器 直接數(shù)字控制器直接數(shù)字控制器(DDCDirect Digital Controller)，又稱下，又稱下位機(jī)，從某種意義上講，它是整個(gè)樓宇自控系統(tǒng)的關(guān)鍵。位機(jī)，從某種意義上講，它是整個(gè)樓宇自控系統(tǒng)的關(guān)鍵。 “控制器控制器”指完成被控設(shè)備特征參數(shù)與過程參數(shù)的測(cè)量并使指完成被控設(shè)備特征參數(shù)與過程參數(shù)的測(cè)量并使達(dá)到控制目標(biāo)的控制裝置。達(dá)到控制目標(biāo)的控制裝置。 “數(shù)字?jǐn)?shù)字”的含義是指該控

24、制器利用數(shù)字電子計(jì)算機(jī)來實(shí)現(xiàn)的含義是指該控制器利用數(shù)字電子計(jì)算機(jī)來實(shí)現(xiàn)其功能要求。其功能要求。 “直接直接”意味著該裝置在被控設(shè)備的附近，無需再通過其意味著該裝置在被控設(shè)備的附近，無需再通過其他裝置即可實(shí)現(xiàn)上述全部測(cè)控功能。他裝置即可實(shí)現(xiàn)上述全部測(cè)控功能。 因此因此,DDC實(shí)際上也是一個(gè)計(jì)算機(jī)，它應(yīng)具有可靠性高、實(shí)際上也是一個(gè)計(jì)算機(jī)，它應(yīng)具有可靠性高、控制功能強(qiáng)、可編寫程序等特點(diǎn)，既能獨(dú)立監(jiān)控有關(guān)設(shè)備，又控制功能強(qiáng)、可編寫程序等特點(diǎn)，既能獨(dú)立監(jiān)控有關(guān)設(shè)備，又可通過通信網(wǎng)絡(luò)接受來自中央管理計(jì)算機(jī)的統(tǒng)一控制與優(yōu)化管可通過通信網(wǎng)絡(luò)接受來自中央管理計(jì)算機(jī)的統(tǒng)一控制與優(yōu)化管理。理。 1DDC支持的監(jiān)控點(diǎn)

25、支持的監(jiān)控點(diǎn) DDC能夠支持以下不同性質(zhì)的監(jiān)控點(diǎn)：能夠支持以下不同性質(zhì)的監(jiān)控點(diǎn)： (1) 模擬量輸入模擬量輸入(AI)；(2) 開關(guān)量輸入開關(guān)量輸入(DI)； (3) 模擬量輸出模擬量輸出(AO)；(4) 開關(guān)量輸出開關(guān)量輸出(DO)。 2DDC的主要功能的主要功能 DDC的主要功能包括以下幾個(gè)方面：的主要功能包括以下幾個(gè)方面： (1) 對(duì)第三層的數(shù)據(jù)采樣設(shè)備進(jìn)行周期性的數(shù)據(jù)采集。對(duì)第三層的數(shù)據(jù)采樣設(shè)備進(jìn)行周期性的數(shù)據(jù)采集。 (2) 對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)整和處理對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)整和處理(濾波、放大、轉(zhuǎn)換濾波、放大、轉(zhuǎn)換)。 (3) 對(duì)現(xiàn)場(chǎng)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，確定現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)。對(duì)現(xiàn)場(chǎng)采集的

26、數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，確定現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)。 (4) 對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備運(yùn)行狀況進(jìn)行檢查對(duì)比，并對(duì)異常狀態(tài)進(jìn)行對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備運(yùn)行狀況進(jìn)行檢查對(duì)比，并對(duì)異常狀態(tài)進(jìn)行報(bào)警處理。報(bào)警處理。 (5) 根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)采集的數(shù)據(jù)執(zhí)行預(yù)定的控制算法而獲得相關(guān)的根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)采集的數(shù)據(jù)執(zhí)行預(yù)定的控制算法而獲得相關(guān)的控制數(shù)據(jù)。控制數(shù)據(jù)。 (6) 通過預(yù)定控制程序完成各種控制功能，包括比例控制、通過預(yù)定控制程序完成各種控制功能，包括比例控制、比例加積分控制、比例加積分加微分控制、開關(guān)控制、平均值比例加積分控制、比例加積分加微分控制、開關(guān)控制、平均值控制、最大控制、最大/最小值控制、邏輯運(yùn)算控制和連鎖控制。最小值控制、邏輯運(yùn)算控制和連鎖控制。

27、(7) 向第三層的數(shù)據(jù)控制和執(zhí)行設(shè)備輸出控制和執(zhí)行命令向第三層的數(shù)據(jù)控制和執(zhí)行設(shè)備輸出控制和執(zhí)行命令(執(zhí)行時(shí)間、事件響應(yīng)程序、優(yōu)化控制程序等執(zhí)行時(shí)間、事件響應(yīng)程序、優(yōu)化控制程序等)。 (8) 通過數(shù)據(jù)網(wǎng)關(guān)通過數(shù)據(jù)網(wǎng)關(guān)(DG)或網(wǎng)絡(luò)控制器或網(wǎng)絡(luò)控制器(NCU)連接上層的設(shè)備，連接上層的設(shè)備，與各上級(jí)管理計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，向上傳送各項(xiàng)采集數(shù)據(jù)和與各上級(jí)管理計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，向上傳送各項(xiàng)采集數(shù)據(jù)和設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)信息，同時(shí)接收各上級(jí)計(jì)算機(jī)下達(dá)的實(shí)時(shí)控制指設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)信息，同時(shí)接收各上級(jí)計(jì)算機(jī)下達(dá)的實(shí)時(shí)控制指令或參數(shù)的設(shè)定與修改指令。令或參數(shù)的設(shè)定與修改指令。 DDC擁有擁有BAS所要求的幾乎所有的基

28、礎(chǔ)功能，基本上已可所要求的幾乎所有的基礎(chǔ)功能，基本上已可完成所有基礎(chǔ)的運(yùn)作，完成所有基礎(chǔ)的運(yùn)作，只是在監(jiān)控的范圍和信息存儲(chǔ)及處理能只是在監(jiān)控的范圍和信息存儲(chǔ)及處理能力上有一定限制。力上有一定限制。因此，直接式數(shù)字控制器可以看作是小型的、因此，直接式數(shù)字控制器可以看作是小型的、封閉的、模塊化的控制計(jì)算機(jī)。封閉的、模塊化的控制計(jì)算機(jī)。 在很小規(guī)模、功能單一的在很小規(guī)模、功能單一的BAS中可以僅僅使用一到多臺(tái)控中可以僅僅使用一到多臺(tái)控制器完成控制任務(wù)；制器完成控制任務(wù)； 在一定規(guī)模、功能復(fù)雜的系統(tǒng)中可以根據(jù)不同區(qū)域、不同在一定規(guī)模、功能復(fù)雜的系統(tǒng)中可以根據(jù)不同區(qū)域、不同應(yīng)用的要求采用一組控制器完成控

29、制任務(wù)，并依靠中央管理系應(yīng)用的要求采用一組控制器完成控制任務(wù)，并依靠中央管理系統(tǒng)隨時(shí)監(jiān)視控制和調(diào)整控制器運(yùn)行狀態(tài)，完成復(fù)雜周密的控制統(tǒng)隨時(shí)監(jiān)視控制和調(diào)整控制器運(yùn)行狀態(tài)，完成復(fù)雜周密的控制操作。操作。 3常見的專用控制器類型常見的專用控制器類型 (1) 空氣處理機(jī)組控制器；空氣處理機(jī)組控制器； (2) 空調(diào)控制器；空調(diào)控制器； (3) 照明控制器；照明控制器； (4) 變風(fēng)量控制器；變風(fēng)量控制器； (5) 消防報(bào)警控制器。消防報(bào)警控制器。 更常用的是模塊化控制器。模塊化控制器是可編程的、以更常用的是模塊化控制器。模塊化控制器是可編程的、以計(jì)算機(jī)模塊為基礎(chǔ)的直接數(shù)字式控制器。其基本結(jié)構(gòu)包括一個(gè)計(jì)算

30、機(jī)模塊為基礎(chǔ)的直接數(shù)字式控制器。其基本結(jié)構(gòu)包括一個(gè)可內(nèi)插多個(gè)模塊的機(jī)架，一個(gè)計(jì)算機(jī)模塊和一個(gè)電源供應(yīng)模塊。可內(nèi)插多個(gè)模塊的機(jī)架，一個(gè)計(jì)算機(jī)模塊和一個(gè)電源供應(yīng)模塊。根據(jù)不同的具體應(yīng)用，還可以內(nèi)插各種不同用途的通信模塊、根據(jù)不同的具體應(yīng)用，還可以內(nèi)插各種不同用途的通信模塊、輔助控制模塊和輸入輔助控制模塊和輸入/輸出輸出(Analogy/Digital)模塊。模塊。 上個(gè)世紀(jì)七八十年代，伴隨著計(jì)算機(jī)可靠上個(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)制系統(tǒng)

31、(Distributed Control System，簡稱，簡稱DCS)。DCS是利用計(jì)算機(jī)技術(shù)對(duì)生產(chǎn)過程進(jìn)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綜合控制系統(tǒng)。它的測(cè)量變送儀表一般是模擬儀表，屬于一種模擬數(shù)字混合控制系統(tǒng)，擬儀表，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)有了較大的這種系統(tǒng)較以前的各種控制系統(tǒng)有了較大的進(jìn)步。進(jìn)步。 DCS在工業(yè)自動(dòng)化控制領(lǐng)域獲得了大量的應(yīng)用，也在工業(yè)自動(dòng)化控制領(lǐng)域獲得了大量的應(yīng)用，也廣泛應(yīng)用于樓宇自動(dòng)化控制領(lǐng)域，但是廣泛應(yīng)用于樓宇自動(dòng)化控制

32、領(lǐng)域，但是DCS存在如存在如下一些缺點(diǎn)：下一些缺點(diǎn)： (1) 安裝費(fèi)用高安裝費(fèi)用高:采用一臺(tái)儀表、一對(duì)傳輸線的接線采用一臺(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、安裝費(fèi)用高、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；維護(hù)困難； (2) 可靠性差可靠性差:模擬信號(hào)傳輸精度低，而且抗干擾性模擬信號(hào)傳輸精度低，而且抗干擾性差；差； (3) 系統(tǒng)封閉系統(tǒng)封閉:各廠家的產(chǎn)品自成系統(tǒng)，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)。大范圍的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。 上個(gè)世紀(jì)上個(gè)世紀(jì)90年代以來，

33、隨著控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)的發(fā)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)展，出現(xiàn)了基于現(xiàn)場(chǎng)總線的控制系統(tǒng)(FCS)，F(xiàn)CS克服了克服了DCS的缺點(diǎn)，的缺點(diǎn)，它它是一種全數(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)。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)，備受國內(nèi)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)，備受國內(nèi)外自動(dòng)化設(shè)備制造商與用戶的關(guān)注。外自動(dòng)化設(shè)備制造商與用戶的關(guān)注。FCS極大地簡化了傳統(tǒng)控制系統(tǒng)繁極大地簡化了傳統(tǒng)控制系統(tǒng)繁瑣且技

34、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)的合理。與傳統(tǒng)的DCS(分布式控制系統(tǒng)分布式控制系統(tǒng))相比，相比，F(xiàn)CS具有具有可靠性高、可維可靠性高、可維護(hù)性好、布線成本低、實(shí)時(shí)性好、實(shí)現(xiàn)了控制管理一體化的結(jié)構(gòu)體系等護(hù)性好、布線成本低、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)。優(yōu)點(diǎn)。 現(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，從而開現(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)

35、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)言的許多優(yōu)點(diǎn)，控制專家們紛紛預(yù)言“FCS將取代將取代DCS成為成為21世紀(jì)控世紀(jì)控制系統(tǒng)的主流。制系統(tǒng)的主流?！爆F(xiàn)在，現(xiàn)在，F(xiàn)CS正被大量應(yīng)用到樓宇自動(dòng)化控制領(lǐng)域。正被大量應(yīng)用到樓宇自動(dòng)化控制領(lǐng)域。 五、現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)五、現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù) 集散型控制系統(tǒng)還沒有從根本上解決系統(tǒng)內(nèi)部的通信問題和分布式問題，集散型控制系統(tǒng)還沒有從根本上解決系統(tǒng)內(nèi)部的通信問題和分布式問題，只是自成封閉系統(tǒng)，以固定集散模式和通信約定構(gòu)成。因此，這種控制系統(tǒng)只是自成封閉系統(tǒng)，以固定集散模式和通信約定構(gòu)成。因此，這種控制系統(tǒng)還很難適應(yīng)智能大廈種類繁多的設(shè)備檢測(cè)和控制要求。近年來，

36、專門為實(shí)時(shí)還很難適應(yīng)智能大廈種類繁多的設(shè)備檢測(cè)和控制要求。近年來，專門為實(shí)時(shí)控制而設(shè)計(jì)的、能在控制層提供互操作的現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)逐漸成熟，如著名的控制而設(shè)計(jì)的、能在控制層提供互操作的現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)逐漸成熟，如著名的LonWorks技術(shù)。技術(shù)。 現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)是局域網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在控制領(lǐng)域的延伸和應(yīng)用，它是將控制系現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)是局域網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在控制領(lǐng)域的延伸和應(yīng)用，它是將控制系統(tǒng)按局域網(wǎng)絡(luò)統(tǒng)按局域網(wǎng)絡(luò)(LAN)的方式進(jìn)行構(gòu)造，用網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)代替的方式進(jìn)行構(gòu)造，用網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)代替LAN中的工作站，并中的工作站，并將其安裝于監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)，直接與各種監(jiān)控傳感器和控制器相連。現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)中將其安裝于監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)，直接與各種監(jiān)控傳感器和控

37、制器相連。現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)中每個(gè)節(jié)點(diǎn)間可以實(shí)現(xiàn)點(diǎn)到點(diǎn)的信息傳送，具有極其良好的互操作性，這樣便每個(gè)節(jié)點(diǎn)間可以實(shí)現(xiàn)點(diǎn)到點(diǎn)的信息傳送，具有極其良好的互操作性，這樣便使整個(gè)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)了無中心的真正的分布式控制模式。這種網(wǎng)絡(luò)集數(shù)據(jù)采集、使整個(gè)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)了無中心的真正的分布式控制模式。這種網(wǎng)絡(luò)集數(shù)據(jù)采集、分析、控制和網(wǎng)絡(luò)通信為一體，十分適合于智能建筑進(jìn)行分布式網(wǎng)絡(luò)管理和分析、控制和網(wǎng)絡(luò)通信為一體，十分適合于智能建筑進(jìn)行分布式網(wǎng)絡(luò)管理和控制。控制。 近年來，樓宇自動(dòng)化正在向著開放系統(tǒng)迅速發(fā)展。在實(shí)時(shí)控制方面，近年來，樓宇自動(dòng)化正在向著開放系統(tǒng)迅速發(fā)展。在實(shí)時(shí)控制方面，實(shí)現(xiàn)可互相操作的現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的通信協(xié)議如實(shí)現(xiàn)可互

38、相操作的現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的通信協(xié)議如LonTalk等也應(yīng)運(yùn)而生，為樓等也應(yīng)運(yùn)而生，為樓宇自動(dòng)化中的傳感器、執(zhí)行器和控制器之間的網(wǎng)絡(luò)化操作奠定了基礎(chǔ)。宇自動(dòng)化中的傳感器、執(zhí)行器和控制器之間的網(wǎng)絡(luò)化操作奠定了基礎(chǔ)。M ETA SY S操 作 站M ETA SY S操 作 站M ETA SY S操 作 站管 理 層N 1 LA NN CUN CUN CU給 排 水RS-485RS-485RS-485變 風(fēng) 量 箱 控 制 器N 2 busN 2 busN 2 bus單 元 型 控 制 器智 能 型 照 明 控 制 器冷 凍 站能 量 管 理空 氣 處 理 機(jī) 組 控 制 器一典型現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖：一典

39、型現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖：其中，其中，NCU是網(wǎng)絡(luò)控制器，是網(wǎng)絡(luò)控制器，NCU與中央管理計(jì)算機(jī)間以與中央管理計(jì)算機(jī)間以N1總線連總線連接，而接，而NCU與下位機(jī)與下位機(jī)(DDC)之間則以之間則以N2總線總線(現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng))相連接。相連接。Lonworks現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù) 現(xiàn)場(chǎng)總線控制技術(shù)是計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中的最新技術(shù)，是一種現(xiàn)場(chǎng)總線控制技術(shù)是計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中的最新技術(shù)，是一種開放式、全分布式的網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)?？刂七^程直接面向現(xiàn)場(chǎng)，各開放式、全分布式的網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)?？刂七^程直接面向現(xiàn)場(chǎng)，各現(xiàn)場(chǎng)智能節(jié)點(diǎn)相互獨(dú)立，又可相互組態(tài)，構(gòu)成一個(gè)開放式、全分現(xiàn)場(chǎng)智能節(jié)點(diǎn)相互獨(dú)立，又可相互組態(tài)，構(gòu)成一個(gè)

40、開放式、全分布式、可擴(kuò)展的網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)。目前，主要有布式、可擴(kuò)展的網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)。目前，主要有Can、Lonworks、FF 、Profibus等現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)，而等現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)，而Lonworks技術(shù)是各國樓宇自技術(shù)是各國樓宇自動(dòng)化等行業(yè)領(lǐng)域備受看重的一種現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)。動(dòng)化等行業(yè)領(lǐng)域備受看重的一種現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)。 Lonworks技術(shù)由技術(shù)由Echelon(埃施朗埃施朗)公司開發(fā)，并由公司開發(fā)，并由Motorola、Toshiba公司共同倡導(dǎo)公司共同倡導(dǎo). Lonworks技術(shù)的通信協(xié)議稱為技術(shù)的通信協(xié)議稱為Lon Talk通訊協(xié)議，通訊協(xié)議， 該通訊協(xié)議包含該通訊協(xié)議包含ISO/OSI中所有七層

41、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，并固中所有七層網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，并固化在化在Lonworks產(chǎn)品中，即產(chǎn)品中，即Smart I/O模塊中的模塊中的神經(jīng)元芯片神經(jīng)元芯片中。中。 Lonworks技術(shù)使互操作性變成即插即用的具體手段。技術(shù)使互操作性變成即插即用的具體手段。 該技該技術(shù)被設(shè)計(jì)用于實(shí)時(shí)控制應(yīng)用，涉及領(lǐng)域很廣，包括工業(yè)過程控術(shù)被設(shè)計(jì)用于實(shí)時(shí)控制應(yīng)用，涉及領(lǐng)域很廣，包括工業(yè)過程控制、工廠自動(dòng)化交通運(yùn)輸及建筑自動(dòng)化等。采用制、工廠自動(dòng)化交通運(yùn)輸及建筑自動(dòng)化等。采用Lonworks技術(shù)，技術(shù)，使得未來的控制進(jìn)一步分散化，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)總線的聯(lián)網(wǎng)控制。使得未來的控制進(jìn)一步分散化，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)總線的聯(lián)網(wǎng)控制。集中式控制和分布式現(xiàn)場(chǎng)總線控

42、制方式對(duì)比集中式控制和分布式現(xiàn)場(chǎng)總線控制方式對(duì)比 以以PC機(jī)為上位機(jī)的數(shù)據(jù)采集和現(xiàn)場(chǎng)控制系統(tǒng)為例，比較一機(jī)為上位機(jī)的數(shù)據(jù)采集和現(xiàn)場(chǎng)控制系統(tǒng)為例，比較一下分布式現(xiàn)場(chǎng)總線控制和集中控制的優(yōu)缺點(diǎn)。下分布式現(xiàn)場(chǎng)總線控制和集中控制的優(yōu)缺點(diǎn)。A/DD/A數(shù)字?jǐn)?shù)字I/O變變換換及及驅(qū)驅(qū)動(dòng)動(dòng)電電路路空調(diào)空調(diào)照明照明電梯電梯給排水給排水防盜防盜防火防火現(xiàn)場(chǎng)現(xiàn)場(chǎng)典型的集中控制系統(tǒng)示意圖典型的集中控制系統(tǒng)示意圖節(jié)點(diǎn)控制器節(jié)點(diǎn)控制器2節(jié)點(diǎn)控制器節(jié)點(diǎn)控制器NLON網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)適配器適配器空調(diào)空調(diào)照明照明電梯電梯給排水給排水防盜防盜防火防火現(xiàn)場(chǎng)現(xiàn)場(chǎng)現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)示意圖現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)示意圖節(jié)點(diǎn)控制器節(jié)點(diǎn)控制器1 從圖所示的

43、集中控制系統(tǒng)可以看到，每個(gè)控制對(duì)象都是獨(dú)立從圖所示的集中控制系統(tǒng)可以看到，每個(gè)控制對(duì)象都是獨(dú)立地連接到機(jī)房地中央控制機(jī)上，需要大量的連接電纜，占用了大地連接到機(jī)房地中央控制機(jī)上，需要大量的連接電纜，占用了大量的資金和施工時(shí)間，給系統(tǒng)的調(diào)試和維護(hù)增加了難度。量的資金和施工時(shí)間，給系統(tǒng)的調(diào)試和維護(hù)增加了難度。 因此控制系統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)結(jié)構(gòu)正在向全分布式的系統(tǒng)過渡，并向因此控制系統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)結(jié)構(gòu)正在向全分布式的系統(tǒng)過渡，并向神經(jīng)元控制系統(tǒng)發(fā)展。運(yùn)用神經(jīng)元控制系統(tǒng)發(fā)展。運(yùn)用Lonworks技術(shù)的節(jié)點(diǎn)控制器可組成技術(shù)的節(jié)點(diǎn)控制器可組成真正的分布式控制系統(tǒng)。真正的分布式控制系統(tǒng)。 智能節(jié)點(diǎn)控制器位于傳感器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)

44、所在的現(xiàn)場(chǎng)之中，不智能節(jié)點(diǎn)控制器位于傳感器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)所在的現(xiàn)場(chǎng)之中，不僅擔(dān)負(fù)僅擔(dān)負(fù)I/O任務(wù)，還具有較強(qiáng)的信息處理能力，能單獨(dú)構(gòu)成小型任務(wù)，還具有較強(qiáng)的信息處理能力，能單獨(dú)構(gòu)成小型的控制系統(tǒng)，即單機(jī)控制器。的控制系統(tǒng)，即單機(jī)控制器。 另外，這些智能節(jié)點(diǎn)可通過另外，這些智能節(jié)點(diǎn)可通過LON（局部操作網(wǎng)絡(luò)）和監(jiān)測(cè)節(jié)（局部操作網(wǎng)絡(luò)）和監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)（點(diǎn)（PC機(jī)）進(jìn)行通信。該網(wǎng)絡(luò)僅需通過雙絞線或直接利用電源機(jī)）進(jìn)行通信。該網(wǎng)絡(luò)僅需通過雙絞線或直接利用電源線完成網(wǎng)絡(luò)通信，并且任何的智能節(jié)點(diǎn)控制器之間也可以相互傳線完成網(wǎng)絡(luò)通信，并且任何的智能節(jié)點(diǎn)控制器之間也可以相互傳遞信息。遞信息。 可見這種分布式控制系統(tǒng)的優(yōu)

45、點(diǎn)是可大量節(jié)省傳輸線纜的敷可見這種分布式控制系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是可大量節(jié)省傳輸線纜的敷設(shè)量，大大加強(qiáng)了整個(gè)系統(tǒng)的可擴(kuò)充性、可維護(hù)性，系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)中設(shè)量，大大加強(qiáng)了整個(gè)系統(tǒng)的可擴(kuò)充性、可維護(hù)性，系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)中全部以數(shù)字量進(jìn)行傳輸，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議本身又具有強(qiáng)大的糾錯(cuò)功全部以數(shù)字量進(jìn)行傳輸，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議本身又具有強(qiáng)大的糾錯(cuò)功能，具有較長的傳輸距離和較強(qiáng)的抗干擾能力，可以實(shí)現(xiàn)無上位能，具有較長的傳輸距離和較強(qiáng)的抗干擾能力，可以實(shí)現(xiàn)無上位機(jī)的全分布式無主工作。機(jī)的全分布式無主工作。 LON網(wǎng)絡(luò)與網(wǎng)絡(luò)與LAN（Local Area Network）局域網(wǎng)絡(luò)在拓?fù)洌┚钟蚓W(wǎng)絡(luò)在拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)上很相似，同樣具有嚴(yán)格的、標(biāo)準(zhǔn)的通訊協(xié)議，

46、但二者在應(yīng)結(jié)構(gòu)上很相似，同樣具有嚴(yán)格的、標(biāo)準(zhǔn)的通訊協(xié)議，但二者在應(yīng)用模式方面有著本質(zhì)的區(qū)別，主要有：用模式方面有著本質(zhì)的區(qū)別，主要有： 1 1、LAN網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)（即工作站）是網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)（即工作站）是PC機(jī)等系統(tǒng)計(jì)算機(jī)，機(jī)等系統(tǒng)計(jì)算機(jī)，網(wǎng)絡(luò)總線是高速通信電纜（如同軸電纜或光纜等）；而網(wǎng)絡(luò)總線是高速通信電纜（如同軸電纜或光纜等）；而LON網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)是一些象火柴盒一樣大小的的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)是一些象火柴盒一樣大小的“智能控制節(jié)點(diǎn)智能控制節(jié)點(diǎn)”（即（即Node），網(wǎng)絡(luò)總線可以是低速的、普通的雙絞線。），網(wǎng)絡(luò)總線可以是低速的、普通的雙絞線。 LON技術(shù)可以理解為局域網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在控制領(lǐng)域的延伸和應(yīng)用

47、。技術(shù)可以理解為局域網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在控制領(lǐng)域的延伸和應(yīng)用。它的基本思想是將控制系統(tǒng)按局域網(wǎng)絡(luò)的方式進(jìn)行構(gòu)造，用網(wǎng)絡(luò)它的基本思想是將控制系統(tǒng)按局域網(wǎng)絡(luò)的方式進(jìn)行構(gòu)造，用網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)代替局域網(wǎng)絡(luò)中的工作站，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)安裝于監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)，直接節(jié)點(diǎn)代替局域網(wǎng)絡(luò)中的工作站，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)安裝于監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)，直接與各種監(jiān)控傳感器和控制器相連。這種網(wǎng)絡(luò)集數(shù)據(jù)采集（檢測(cè)）、與各種監(jiān)控傳感器和控制器相連。這種網(wǎng)絡(luò)集數(shù)據(jù)采集（檢測(cè)）、分析、控制（執(zhí)行）和網(wǎng)絡(luò)通訊為一體，十分適合大型場(chǎng)館、廠分析、控制（執(zhí)行）和網(wǎng)絡(luò)通訊為一體，十分適合大型場(chǎng)館、廠礦車間、酒店以及現(xiàn)代化家庭乃至現(xiàn)代化大型設(shè)備進(jìn)行分布式網(wǎng)礦車間、酒店以及現(xiàn)代化家庭乃至現(xiàn)代化大型

48、設(shè)備進(jìn)行分布式網(wǎng)絡(luò)管理和控制。絡(luò)管理和控制。LON節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)和節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)和LAN局域網(wǎng)絡(luò)比較局域網(wǎng)絡(luò)比較 2、LAN網(wǎng)絡(luò)傳輸速度較高，主要用于傳輸大塊的文件數(shù)據(jù)；網(wǎng)絡(luò)傳輸速度較高，主要用于傳輸大塊的文件數(shù)據(jù)；LON網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)乃俣容^低，主要應(yīng)用于控制系統(tǒng)傳輸一些狀態(tài)和網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)乃俣容^低，主要應(yīng)用于控制系統(tǒng)傳輸一些狀態(tài)和控制信息。控制信息。 3、LAN網(wǎng)絡(luò)必須有一個(gè)中央服務(wù)器，而網(wǎng)絡(luò)必須有一個(gè)中央服務(wù)器，而LON網(wǎng)絡(luò)無需中央網(wǎng)絡(luò)無需中央服務(wù)器，各節(jié)點(diǎn)通過編輯即可自動(dòng)協(xié)調(diào)工作，實(shí)現(xiàn)無中央控制機(jī)服務(wù)器，各節(jié)點(diǎn)通過編輯即可自動(dòng)協(xié)調(diào)工作，實(shí)現(xiàn)無中央控制機(jī)的自動(dòng)控制系統(tǒng)。的自動(dòng)控制系統(tǒng)。 三、三、Lonwork

49、s OEM產(chǎn)品產(chǎn)品Smart Node I/O智能節(jié)點(diǎn)智能節(jié)點(diǎn) Smart Node I/O節(jié)點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)面向控制過節(jié)點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)面向控制過程的核心部件，是體現(xiàn)現(xiàn)成總線技術(shù)的關(guān)鍵程的核心部件，是體現(xiàn)現(xiàn)成總線技術(shù)的關(guān)鍵部件。每個(gè)節(jié)點(diǎn)必須具有通信和運(yùn)算控制功部件。每個(gè)節(jié)點(diǎn)必須具有通信和運(yùn)算控制功能。能。 Smart Node I/O智能節(jié)點(diǎn)是應(yīng)用美國智能節(jié)點(diǎn)是應(yīng)用美國Echelon公司公司Lonworks技術(shù)開發(fā)的可編程神技術(shù)開發(fā)的可編程神經(jīng)元控制器系列產(chǎn)品，用于組成新型的智能經(jīng)元控制器系列產(chǎn)品，用于組成新型的智能型分布式控制網(wǎng)絡(luò)，構(gòu)筑現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)。型分布式控制網(wǎng)絡(luò)，構(gòu)筑現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)。 Smart

50、 Node I/O節(jié)點(diǎn)作為一種智能控制節(jié)點(diǎn)，能進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)節(jié)點(diǎn)作為一種智能控制節(jié)點(diǎn)，能進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)處理，并具有可靠的網(wǎng)絡(luò)通訊，方便的功能組態(tài)，采用單一數(shù)據(jù)處理，并具有可靠的網(wǎng)絡(luò)通訊，方便的功能組態(tài)，采用單一雙絞線組網(wǎng)等一系列特點(diǎn)，便于實(shí)現(xiàn)一個(gè)高性能價(jià)格比的完全分雙絞線組網(wǎng)等一系列特點(diǎn)，便于實(shí)現(xiàn)一個(gè)高性能價(jià)格比的完全分布式控制網(wǎng)絡(luò)。布式控制網(wǎng)絡(luò)。 Smart Node I/O節(jié)點(diǎn)作為網(wǎng)絡(luò)上的節(jié)點(diǎn)能獨(dú)立于上位機(jī)或節(jié)點(diǎn)作為網(wǎng)絡(luò)上的節(jié)點(diǎn)能獨(dú)立于上位機(jī)或其他控制器直接進(jìn)行對(duì)等（其他控制器直接進(jìn)行對(duì)等（peertopeer）通訊，而無需一個(gè)）通訊，而無需一個(gè)中心計(jì)算機(jī)來控制數(shù)據(jù)交換，這樣可簡化系統(tǒng)配置，方便各

51、節(jié)點(diǎn)中心計(jì)算機(jī)來控制數(shù)據(jù)交換，這樣可簡化系統(tǒng)配置，方便各節(jié)點(diǎn)的信息共享，通過分散的信息共享，通過分散Smart Node I/O節(jié)點(diǎn)到現(xiàn)場(chǎng)傳感器節(jié)點(diǎn)到現(xiàn)場(chǎng)傳感器/執(zhí)行執(zhí)行器附近，可以顯著降低控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、安裝、維護(hù)的復(fù)雜性和器附近，可以顯著降低控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、安裝、維護(hù)的復(fù)雜性和費(fèi)用。費(fèi)用。Smart Node I/O節(jié)點(diǎn)能在遠(yuǎn)程設(shè)備上處理信號(hào)，這樣可節(jié)點(diǎn)能在遠(yuǎn)程設(shè)備上處理信號(hào)，這樣可以給各種控制元件間的數(shù)據(jù)交換提供更多的靈活性和簡便性。以給各種控制元件間的數(shù)據(jù)交換提供更多的靈活性和簡便性。 Smart Node I/O節(jié)點(diǎn)的固件中裝有節(jié)點(diǎn)的固件中裝有Lon Talk網(wǎng)絡(luò)通訊協(xié)議。網(wǎng)絡(luò)通訊協(xié)議。Lon Talk協(xié)議遵循協(xié)議遵循ISO/OSI七層參考模型，管理網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的通訊，七層參考模型，管理網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的通訊，對(duì)節(jié)點(diǎn)分配地址，運(yùn)行內(nèi)含的沖突檢測(cè)對(duì)節(jié)點(diǎn)分配地址，運(yùn)行內(nèi)含的沖突檢測(cè)/回避算法，并控制物理回避算法，并控制物理/電氣的連接。電氣的連接。Lon Talk協(xié)議是一種開放的通