1.前言
隨著越來(lái)越多的高層建筑，超高層建筑的拔地而起，新的時(shí)代賦予樓宇自動(dòng)化更新，更高的要求。許多高層建筑物內(nèi)包含的機(jī)電設(shè)備和不同功能的子系統(tǒng)越來(lái)越多，越來(lái)越復(fù)雜。同時(shí)，建筑物業(yè)主希望整個(gè)系統(tǒng)具有更高的性能，更高的效率和相對(duì)低廉的維護(hù)擴(kuò)展費(fèi)用。
奧地利貝加萊工業(yè)電子公司作為歐洲著名的自動(dòng)化產(chǎn)品的專(zhuān)業(yè)生產(chǎn)商,早在80年代中期,就在歐洲推出了以PCC為主導(dǎo)的B&R樓宇自控系統(tǒng). 這些系統(tǒng)最先在德國(guó)的著名汽車(chē)制造商如大眾, 奧迪以及寶馬等可靠性要求很高的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)得到了應(yīng)用。隨著時(shí)間的推移，為了更好的詮釋貝加萊BA理念，B&R公司特推出新一代X67分布式I/O系統(tǒng)，不僅可以更高的實(shí)現(xiàn)樓宇自動(dòng)化的根本目的：使復(fù)雜問(wèn)題簡(jiǎn)單化, 使樓宇功能多樣化, 使物業(yè)運(yùn)作安全可靠化, 使生活環(huán)境舒適化,以及系統(tǒng)高度的智能化和節(jié)能化. 同時(shí)又更好地適應(yīng)了新時(shí)期的BA要求，體現(xiàn)了樓宇自動(dòng)化新的內(nèi)涵。
2. 貝加萊智能型樓宇自控系統(tǒng)簡(jiǎn)介
我們知道，樓宇自動(dòng)化有其自身顯著的特點(diǎn)；測(cè)控點(diǎn)較多，高層建筑一般都在千點(diǎn)以上；測(cè)控點(diǎn)分散，遍布建筑物的各個(gè)角落；被控設(shè)備種類(lèi)較多。貝加萊智能型樓宇自控系統(tǒng)正是在總結(jié)了貝加萊在歐洲的樓宇自控系統(tǒng)的特點(diǎn)和經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)上而設(shè)計(jì)推出的。此系統(tǒng)從設(shè)計(jì)思想到軟硬系統(tǒng)配置都采用了全新的面向未來(lái)的概念, 充分體現(xiàn)了可靠, 智能, 節(jié)能以及舒適的基本特點(diǎn).其中分布式控制的概念更是面向樓宇自控注入了嶄新的思路。當(dāng)主站或某一子站出現(xiàn)故障時(shí)不會(huì)影響系統(tǒng)其他部分的正常運(yùn)行，從而把故障降低到最小的程度。B&R X67分布式I/O系統(tǒng)的出現(xiàn)更是將一個(gè)完整的遠(yuǎn)程自動(dòng)化變成了現(xiàn)實(shí)。
一般來(lái)說(shuō)，建筑設(shè)備自動(dòng)化系統(tǒng)（BAS）縱向采用二級(jí)（監(jiān)控級(jí)、現(xiàn)場(chǎng)控制級(jí)）或三級(jí)（管理級(jí)、監(jiān)控級(jí)、現(xiàn)場(chǎng)控制級(jí)）結(jié)構(gòu)。以供配電、照明、電梯、給排水、暖通空調(diào)、安全防范、火災(zāi)報(bào)警及聯(lián)動(dòng)為代表；綜合通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)（CNS）以有線(xiàn)電視、電話(huà)為代表�，F(xiàn)場(chǎng)控制級(jí)各子系統(tǒng)（分站）對(duì)建筑物內(nèi)各設(shè)備或?qū)ο髤?shù)實(shí)行自動(dòng)檢測(cè)，自動(dòng)保護(hù)，自動(dòng)故障報(bào)警及自動(dòng)調(diào)節(jié)控制；設(shè)立監(jiān)控中心，由高性能計(jì)算機(jī)組成的建筑設(shè)備自動(dòng)化系統(tǒng)監(jiān)控管理級(jí)對(duì)各設(shè)備運(yùn)行及其動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)參數(shù)進(jìn)行集中監(jiān)控。工程師站、操作員站可用普通的計(jì)算機(jī)掛接在控制器總線(xiàn)上。分站可與監(jiān)控計(jì)算機(jī)通信，分站之間也可通信。考慮到后續(xù)工程的接入，各控制器之間采用總線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)拓樸。這樣，若監(jiān)控計(jì)算機(jī)停止工作，則既不影響分站工作，網(wǎng)絡(luò)通信也不會(huì)中斷。
（系統(tǒng)框圖如圖一所示：）
由于在中國(guó)對(duì)消防有特殊的規(guī)定和約束, 消防系統(tǒng)可以作為BA的一個(gè)特殊子系統(tǒng),也可以單列為消防自動(dòng)化系統(tǒng)-FA.
貝加萊IBAS系統(tǒng)基本構(gòu)成為如下幾個(gè)部分:
A. 傳感探測(cè)元件及控制執(zhí)行元件
傳感探測(cè)元件包括: 溫度傳感器, 相對(duì)溫度傳感器, 濕度傳感器, 壓力傳感器 流量傳感器, 液壓檢測(cè)器, 壓差開(kāi)關(guān), 水流開(kāi)關(guān), 以及電流互感器, 電壓互感器等.
控制執(zhí)行元件包括: 繼電器, 電動(dòng)調(diào)節(jié)器, 電動(dòng)閥門(mén), 執(zhí)行器等.
B. PCC樓宇主控系統(tǒng)
貝加萊的樓宇主控系統(tǒng)由B&R2000系列的PCC(Programmable Computer Controller - 可編程計(jì)算機(jī)控制器)構(gòu)成. 此系統(tǒng)主要體現(xiàn)了分布式的控制思想. 實(shí)現(xiàn)這個(gè)思想的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)主要由以太網(wǎng)及現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)配置而成.
C. B&R X67分布式I/O系統(tǒng)
貝加萊 X67分布式I/O系統(tǒng)真正實(shí)現(xiàn)了樓宇自控系統(tǒng)由于測(cè)控設(shè)備分散而提出的I/O控制器分布式控制的要求，從而完成了一個(gè)完整的遠(yuǎn)程自動(dòng)化。系統(tǒng)無(wú)論面對(duì)多么復(fù)雜的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備分布，X67 都可以任意的配置組合，按需擴(kuò)展，直接就近安裝在傳感器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)旁。
D.樓宇自控軟件系統(tǒng)
貝加萊智能型樓宇自控系統(tǒng)的軟件系統(tǒng)主要有兩個(gè)組成部分, 即主站監(jiān)控軟件和底層PCC控制軟件B&R Automation Studio -系統(tǒng).
3. PCC主控系統(tǒng)
3.1 可編程計(jì)算機(jī)控制器
自從世界上第一臺(tái)PLC于1969年在美國(guó)DEC公司誕生以來(lái), PLC隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展已早已擺脫了當(dāng)年"順序控制器"的雛形. 當(dāng)今傳統(tǒng)的PLC已能完成邏輯順序控制, 模擬量處理和回路調(diào)節(jié)的功能. PCC就是從這個(gè)家族里脫穎而出的最新一代的可編程控制器. 它在面向控制的前提條件下經(jīng)濟(jì)高效地集成了PLC和大型計(jì)算機(jī)的特點(diǎn). 它與一般的PLC相比具有如下優(yōu)勢(shì):
A. 多任務(wù)分時(shí)操作系統(tǒng)(MULTI-TASKING OPERATING SYSTEM)，無(wú)論是對(duì)順序控制系統(tǒng)還是過(guò)程控制系統(tǒng)都能進(jìn)行實(shí)時(shí)控制與調(diào)節(jié)；
B. 硬件軟件充分體現(xiàn)模塊式思想,且硬件模塊可帶電插拔，使系統(tǒng)得到靈活多樣的擴(kuò)展與組合
C. 多處理器模塊(MP)和智能型I/O模塊(IP)
D. 高級(jí)語(yǔ)言 (C) 可直接作為編程語(yǔ)言
E. 用現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)實(shí)現(xiàn)分布式控制結(jié)構(gòu), 主站與子站及子站間既相互關(guān)聯(lián)又相互獨(dú)立。
F. 通信功能強(qiáng)大.貝加萊PCC配備創(chuàng)建特殊通信協(xié)議的工具(FRAME DRIVER)
G. 具有兆字節(jié)級(jí)的應(yīng)用程序存儲(chǔ)器
3.2 主站與子站網(wǎng)絡(luò)配置方式
根據(jù)智能建筑設(shè)備自動(dòng)化系統(tǒng)縱向?qū)哟谓Y(jié)構(gòu)，可以組成不同形式的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洌拐麄�(gè)系統(tǒng)的信息傳輸極為快速。利用PCC所具備的網(wǎng)絡(luò)通信能力及本地/遠(yuǎn)程輸入、輸出 (I/O)擴(kuò)展功能，為系統(tǒng)擴(kuò)展留有空間。由于系統(tǒng)已經(jīng)集成了開(kāi)放式的現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)CAN, CANopen, DeviceNet, Profibus DP, ETHERNET Powerlink，因此用戶(hù)可以選擇現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)，ETHERNET Powerlink和B&R遠(yuǎn)程總線(xiàn) (RIO)幾種途徑進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)配置。其中X67分布式I/O系統(tǒng)可以很方便地掛接在系統(tǒng)中。下圖二示出了這幾種現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)靈活的配置方式.
4. B&R X67分布式I/O系統(tǒng)
B&R X67分布式I/O系統(tǒng)具有如下特點(diǎn)：
A.系統(tǒng)不需要常規(guī)接線(xiàn)和控制柜
X67可直接安裝在設(shè)備中，擴(kuò)展連接使用預(yù)制的標(biāo)準(zhǔn)電纜并減少至兩根：總線(xiàn)和電源線(xiàn)。安裝過(guò)程相當(dāng)簡(jiǎn)便快捷，發(fā)生錯(cuò)誤的可能也被降至最低，充分保證了數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩浴＿@不僅節(jié)省了人力，降低了接線(xiàn)成本，還提高了工作效率，也十分便于維護(hù)。
B.即插即用
用戶(hù)使用X67所需做的工作就是安裝以及與設(shè)備連通。X67的狀態(tài)LED燈迅速顯示出詳細(xì)的功能狀態(tài)信息-模塊的自動(dòng)辨識(shí)和高速的系統(tǒng)分析。同時(shí)啟動(dòng)時(shí)間也大大縮短至最小。
C.與傳感器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)的直接連接
X67可直接安裝在傳感器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)旁，這使得簡(jiǎn)單而低成本的升級(jí)及后繼的擴(kuò)展成為可能。并且對(duì)來(lái)自于現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的傳感器件、執(zhí)行器件無(wú)特殊的要求，只要滿(mǎn)足X67 I/O接點(diǎn)條件即可，這不僅降低了系統(tǒng)造價(jià),也使項(xiàng)目的實(shí)施成為可能
D.足夠長(zhǎng)的擴(kuò)展距離
系統(tǒng)最多可以擴(kuò)展253個(gè)I/O站，彼此間最大間隔100m,這樣系統(tǒng)最遠(yuǎn)距離將達(dá)到25公里。同時(shí)由于IP67防護(hù)的設(shè)計(jì)，使得X67模塊能夠根據(jù)被控設(shè)備和被監(jiān)測(cè)對(duì)象的物理位置就近安裝在系統(tǒng)的任何角落，從而很好地解決了樓宇自動(dòng)化中測(cè)控點(diǎn)分散的問(wèn)題。
E.遠(yuǎn)程電源
一個(gè)設(shè)計(jì)周到的遠(yuǎn)程I/O系統(tǒng)應(yīng)該提供一個(gè)帶有IP67保護(hù)的電源。在這方面，B&R更領(lǐng)先一步，電源能夠向總線(xiàn)發(fā)送電隔離的電壓信號(hào)，其意義在于即使發(fā)生了短路，系統(tǒng)仍然可以進(jìn)行狀態(tài)分析和錯(cuò)誤診斷。
F.EMC原則
X67從電纜屏蔽一直到安裝螺絲都有連續(xù)的接地措施。而且這一措施同時(shí)應(yīng)用在總線(xiàn)接口以及模擬量通道中。只要模塊正確安裝就能自動(dòng)確保優(yōu)化的接地保護(hù)。
G. X67提供點(diǎn)數(shù)經(jīng)濟(jì)的I/O模塊
針對(duì)樓宇自控系統(tǒng)測(cè)控點(diǎn)分散的特點(diǎn)，B&R推出了8點(diǎn)數(shù)字I/O模塊和4通道模擬量模塊，大大提高了I/O口的利用率，節(jié)約了系統(tǒng)成本。
5.系統(tǒng)的簡(jiǎn)潔與可靠性
貝加萊新型的樓宇自控系統(tǒng)從三個(gè)方面保證了系統(tǒng)的簡(jiǎn)潔性:
A. 對(duì)變配電監(jiān)控子系統(tǒng)使用交流采樣手段.
貝加萊的智能型I/O模塊使得I/O模塊不但具備高速采樣能力,而且還具備分析運(yùn)算能力. 這一技術(shù)的采用可以省掉大量的電量變送器使得電流電壓信號(hào)直接通過(guò)CT/PT環(huán)送到系統(tǒng)同等采用模塊. 此采樣速度基本為32點(diǎn)-200點(diǎn)/周期.電量的測(cè)量精度達(dá)到0.5級(jí)以上.
B. 現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)
現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)使得I/O子站可以緊靠傳感器與執(zhí)行機(jī)構(gòu)，大樓的布線(xiàn)也變得簡(jiǎn)單，整齊。
系統(tǒng)的簡(jiǎn)潔不僅提高了系統(tǒng)的可靠性, 而且還給系統(tǒng)的造價(jià)帶來(lái)了經(jīng)濟(jì)性.
6. 與消防子系統(tǒng)的接口
在中國(guó)可以找到多家消防產(chǎn)品供應(yīng)商, 其先進(jìn)性和可靠性主要表現(xiàn)在報(bào)警方面. 但自控方式不全符合中國(guó)消防規(guī)范. 貝加萊系統(tǒng)成功地解決了與消防自控的專(zhuān)用接口問(wèn)題. 無(wú)論從軟件還是硬件角度而言,都使樓宇自控和消防設(shè)備達(dá)到了統(tǒng)一設(shè)計(jì)、統(tǒng)一施工、 統(tǒng)一編程，真正解決了樓宇自控管理安全消防問(wèn)題.
7. 結(jié)論
綜上所述，貝加萊智能型樓宇自控系統(tǒng)具備了如下特點(diǎn):
A. 硬件先進(jìn)性. 貝加萊公司的持續(xù)創(chuàng)新能力保證了未來(lái)的新系統(tǒng)與現(xiàn)系統(tǒng)的兼容
B. 采用具有生命力的軟件系統(tǒng)平臺(tái), 以保證將來(lái)軟件的升級(jí)。由于提供了多任務(wù)分時(shí)的高級(jí)語(yǔ)言編程界面, 二次開(kāi)發(fā)的工作實(shí)施起來(lái)易如反掌。
C. 系統(tǒng)具備開(kāi)放性；
D. 良好的擴(kuò)展性。
一座大廈往往既是工作環(huán)境又是生活環(huán)境。 因此BA系統(tǒng)必須從可靠實(shí)用的角度出發(fā)，踏踏實(shí)實(shí)地在項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程中做好二次開(kāi)發(fā)。貝加萊公司數(shù)十年來(lái)專(zhuān)注于工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域，其豐富的經(jīng)驗(yàn)，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度，周到的服務(wù)，都是良好合作的可靠保證。
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