智能通信在樓宇自控系統中的應用

黃文杰　趙茜

摘 要： 隨著計算機技術、控制技術、通信技術及信息技術的飛速發展，人們對生活、辦公環境安全性、舒適性的要求日漸增長，智能建筑應運而生。樓宇自動化控制系統是智能建筑的一個重要組成部分。通過結合具體的智能樓宇控制工程項目，在介紹系統概況的基礎上，給出了系統的總體設計方案及子系統的監控方案，具有一定的實用價值。

關鍵詞： 智能通信； BAS； 監控方案； 控制系統

中圖分類號： TN911?34 文獻標識碼： A 文章編號： 1004?373X（2015）05?0014?03

Application in intelligent communications in BAS

HUANG Wen?jie， ZHAO Xi

（Shaanxi Communication Group Co.， Ltd.， Baoji 721006， China）

Abstract： With rapid developing of computer technology， control technology communication technology and information technology， peoples requirements for life， working environment security， comfort is gradually increasing， so the intelligent building has emerged at the right moment. BAS （building auto?control system） is a important part of the intelligent building. In combination with a certain intelligent building control project， the total design scheme of the system and monitoring scheme of the sub?systems are presented in this paper. It has a certain value in application.

Keyword： intelligent communications； BAS； monitoring scheme； control system

0 引 言

進入21世紀，智能化樓宇的概念逐漸清晰，并正在建筑領域中產生著越來越大的影響。智能化樓宇是以計算機為控制中心，經結構化綜合布線系統與各通信終端和傳感終端相連接，可以感知建筑物內各個空間的信息，并通過計算機處理，能給出相應的反應，從而使建筑物具有了一定智能，提高了管理和使用效率，降低了能耗，其中樓宇自動化系統（BAS）發揮了決定性的作用。本文結合某智能樓宇控制工程項目，在介紹系統概況的基礎上，給出了系統的總體設計方案及子系統的監控方案，具有一定的實用價值。

1 系統概況

某大廈位于寶雞市高新技術開發區，總建筑面積2.7萬平方余米，分為地下1層，地上10層，是一棟現代化、多功能的商務大廈，其中，地下1層包括變配電及自發電機組機房、水泵機房、冷站機組及大型地下停車場，大廈1層為大廳，其余各層均為商務區。各層均設有新風機組、樓層照明等配電室，頂層為電梯機房。總監控點數為：數字量輸入/輸出886點，模擬量輸入輸出312點。

2 系統設計方案

大廈內機電設備較多，且分散在樓層各處，根據這一特點，如果采用就地監測和人為操作，將占用大量的人力。為了大廈的特殊要求，并依據JGJ/T16?92《民用建筑電器設計規范》、GB/T50314?2000《智能建筑設計標準》、GBJ19?87《采暖通風與空調調節規范》、GB50524?1996《電氣裝置安裝工程質量檢驗評定標準》 等相關標準規范，采用可編程控制器結合工業控制計算機，組成計算機集散控制系統（DCS）系統，從而實現“集中管理、分散控制”。

本系統充分研究了系統的控制要求，按照可靠、易操作、易擴展、易維護和經濟適應的原則，采用中央管理計算機、監控計算機、現場控制站、現場設備4層BAS模式，如圖1所示。

（1） 第一層：中央服務器

采用標準的以太網，通過基于服務器-客戶端模式的SQL數據庫存儲各個子系統的相關信息，并向用戶提供實時查詢、瀏覽、打印和Internet網絡查詢等服務。

（2） 第二層：監控計算機

監控計算機有時亦稱工作站、操作站或上位機。它是BAS 的指揮管理中心，對現場設備進行集中監控與管理。系統采用研華610H工業級計算機，利用WINCC組態軟件編寫上位機監控程序。

（3） 第三層：現場控制層及其與監控計算機的通信網絡

SAIA@PCD安裝于控制現場，對空調機組、電梯等現場設備實現分散直接控制。其控制功能強，可現場編程實現多種控制算法，可獨立對被控對象進行測控，又可接受中央管理機的統一的優化控制與管理。鑒于SAIA@PCD在樓宇控制上的強大功能，本系統采用了3套PCD2.M170可編程邏輯控制器。其中，1號PCD2.M170用于冷機控制，并為其配置LEODO?G系列觸摸屏；2號和3號PCD2.M170用于變配電、電梯監控子系統中。Profibus現場總線作為德國國家標準和歐洲國家標準的現場總線標準，它采用OSI模型的物理層、數據鏈路層，分散化的外圍設備（DP）型隱去了第3層至第7層，而增加了直接數據連接擬合作為用戶接口。Profibus總線最大傳輸速率可達12 Mb/s，傳輸距離不加中繼可達400 m（1.2 Mb/s傳輸率下），傳輸介質可以是雙絞線，也可以是光纜，最多可掛接127個站點，完全滿足工業場合的應用要求。本系統中將PCD2.M170（采用PCD7.F770通信模塊）與S7?200（采用EM277通信模塊）作為從站，數據采集服務器采用Siemens的CP5611通信卡作為主站，共同構成主從結構的Profibus?DP網絡。

（4） 第四層：現場設備層

BAS系統通過監控點對各被控系統進行監控。根據物理屬性可以把監控點分為四種類型：

DO：數字量輸出（如電機的啟/停、斷路器的開/閉等）；

DI：數字量輸入（如電機的啟/停狀態等）；

AI：模擬量輸入（如溫度、壓力、流量、電流、電壓等）；

AO：模擬量輸出（如閥門開度、電機轉速給定等）。

現場設備雖然種類繁多，但可以大致分為以下四類：

傳感器：用于檢測系統溫度、濕度、壓力、流量、液位等；

執行器：用于各種閥門及閥門驅動；

電控箱：與電氣工程配合，提供被控設備開關狀態、故障狀態節點，并響應操作員指令；

報警系統：與消防報警、防盜報警等各種報警信號相連。

傳感器檢測到的開關量狀態和模擬量值送給現場控制站?，F場控制站根據中央指令或內部程序運行結果將開關量輸出或模擬量給定值送給現場設備。

3 子系統的監控方案

BAS子系統較多，由于篇幅有限，這里以中央空調新風子監控系統為例介紹。

3.1 中央空調新風監控系統的硬件結構

該系統上位機采用IBM?PC兼容機，負責系統數據的接收和管理、控制命令的發送、系統工作過程的實時顯示等。各單元控制器作為下位機，采用西門子S7?200系列PLC，負責本單元內空調風機機組的現場數據檢測、工作狀態的控制和與上位機通信進行數據傳送等。單元控制器也可以脫離上位機，直接進行現場控制。

各單元控制器對本單元的各個檢測點進行循環檢測，將檢測數據發送給上位機，上位機通過接收各單元控制器上傳的數據，根據操作者的指令或系統軟件預先設定的控制程序向各單元控制器發送控制命令，由單元控制器對各空調風機機組進行實時控制。若脫離上位機，單元控制器將根據軟件設定的控制參數直接對空調風機機組進行自動控制。

中央空調風系統的系統結構圖如圖2所示。

3.2 系統軟件的實現

系統軟件由上位機組態軟件和現場控制軟件組成。

（1） 上位機組態軟件的實現

上位機軟件是在Windows 2000操作平臺上，采用西門子組態軟件WinCC，包括系統監控、數據處理、控制命令、動態顯示等，具有界面友好、顯示直觀、操作方便等優點。系統運行時，各檢測點和控制點的位置以圖形方式形象地顯示在上位機顯示器上，檢測和控制數據在各自位置旁動態顯示。以新風控制為例，監控畫面如圖3所示。

畫面中有送、回風的溫濕度、水閥的開度、防凍開關、送風機開關狀態的顯示以及加濕閥的開關狀態等，可以將現場的實際參量實時顯示；當過濾網壓差、風機壓差以及室外溫度低于設定值時，相應的報警系統產生報警。

（2） 現場控制軟件的實現

現場控制器控制軟件采用S7?200PLC專用編程軟件STEP?7 Microwin 32，主要完成數據采集、數據通信、現場控制等功能。

4 結 論

該控制系統由中央信息控制中心、監控服務器及操作員站、網絡控制單元（NCU）、 現場控制站等構成。中央信息控制中心實現對BAS、消防、安防、車庫等監控系統的系統集成；操作員可通過計算機和系統軟件直接監控和管理所有輸入/輸出的狀態，操作員站由研華工業控制計算機及通信模塊CP5611、打印機、管理軟件等組成，是人機對話的主要橋梁；現場控制器支持在線編程或進行預設編程，主要完成數據的采集及根據預設程序或操作員指令實現特定的功能。該系統具有先進性、可靠性、適應性、容錯性和易維護性的特點，具有一定的實用價值。

參考文獻

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