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浅淡霍尼韦尔Excel5000在楼宇自动化系统中的应用Excel5000是美国Honeywell(霍尼韦尔)公司研制并开发成功的智能大厦楼宇自动化系统(BAS)的高科技产品。据有关资料显示，全球许多现代化建筑群和智能大厦的楼宇自动化系统中都选用它。特别是近年来，我国越来越多智能大厦的楼宇自动化系统中也开始选用它。这正是由于Excel5000系统的结构和功能体现了Honeywell公司追求技术领先和致力于楼宇自动化系统灵活、简单、经济实用的基本观念，再加上它在国际控制领域的地位，才使越来越多的建筑商开始青睐并使用它。本文就笔者在日常学习和在太原电信调度大楼项目中遇到的工程实例，简要谈谈Excel5000在楼宇自动化系统中的应用情况，以便和大家共同交流、探讨。一、Excel5000系统简介按照中华人民共和国国家标准规定：楼宇自动化系统的设计依据除相关的设计规范外，还必须符合如下两点： 采用集散型控制系统(TDS); 采用局域网技术;从以上两点可直接反映出计算机控制和网络技术在智能大厦中的发展和应用。而Excel5000系统正是符合这两点的先进产品之一。1.1 Excel5000是一套分布式的集散型控制系统(TDS)集散型控制系统是当代自控技术的主流，是信息时代发展的趋势。其主要特点是现场控制域内的通信总线是无主式的、点对点的同层通信。它开放式的通信系统与管理信息紧密结合，向上能与Internet接口，向下又支持现场总线，使得过程控制中的智能设备和仪表能够实现高可靠的实时全数字通信。在Excel5000中，中央站和所有分站都接在分站总线上，二者之间没有任何控制器之类的设备，从而保证了现场控制器的独立性，实现了集散系统的控制分散，提高了楼宇自动化系统的可靠性。1.2 Excel5000是开放式的计算机网络系统计算机网络是计算机技术与通信技术相结合的产物。计算机网络是硬件，同时又是软件，硬件由计算机、外部设备以及把它们连接起来的电缆和接口等组成，软件则对文件及通信系统进行管理。Excel5000采用总线型拓扑结构的局域网络，其信息域干线时以10Mbps的高速把多个工作站联结起来。优点是节点变动容易，有利于分布式控制，信道利用率也比较高，系统具有较强的资源共享能力。1.3 Excel5000系统的网络结构形式根据Excel5000的通信和控制方式，大致可分为信息域和控制域两部分。其网络结构形式可分为三层： 中央站 分站 子站资二、Excel5000的控制设备和元器件从Excel5000系统的三层网络结构示意图中可以看出，中央站所采用操作系统不同，其所用系统类型也不同，相应系统设备的配置也不同，本文以太原电信局调度大楼的设备配置和元器件的选用为例来具体介绍。2.1 中央工作站的设备配置大楼选用Excel5000的XBS 基本型中央站，XBS是以空调自控、电气设备监控为主要内容的楼宇自动化系统，能进行主动通信的控制点多达3600 点。2.1.1 硬件部分微机处理器 INTEL pentium/200MHZ with MMX内存 32MB硬盘 2.5GB监视器 15逐行扫描，支持1024768分辨率总线接口板 XPC5002.1.2 软件部分操作系统 Windows/NT 局域网串行通讯协议 RS485网络通讯协议 TCP/IP IPX/SPX2.1.3 实现的功能 采用多任务、多用户实时操作系统方式，操作员可在屏幕上观察不同的任务视窗信息，并在视窗之间进行切换。 采用最新技术的视窗图形用户界面，形象地监控大厦机电设备，有关的图形为动态显示，将采集到的模拟量/数字量等数据在图形相应位置中实时显示运行状况。 收集并分析采样数据，系统自动生成图表，包括历史数据、进行数据传输。2.2 分站控制设备和其它辅助设备在太原电信调度大楼的Excel5000系统中，分站选用中央总线C-BUS上的分站，直接连在总线上的控制器采用XL系列的直接数字控制器(DDC)，这些控制器都是中国国家标准规定的DCP-1智能分站，本文仅介绍XL500、XL20和其它的辅助设备。2.2.1 XL500大型区域控制器(最大128点)XL500采用插拔功能模块组合而成，通常用于泠冻站、变配电室等监察点比较多而集中的地方，这种型号的控制器使用时较为灵活，可以根据控制对象不同类型的控制点进行不同的组合。XL500控制器内装有16位 Intel80C188的电脑芯片，其电脑模块均有128K的RAM、512K的OS EPROM 以及先进的128/256K块擦存储器flash Memory作为控制器数字库，供用户现场编程调试之用。为便于存取信息和控制器的数据，还可选用Excel x581AH 操作员终端，让XL500提供一个操作员接口，可进行问答式人机对话。XL500有14种类型的功能模块，在太原电信调度大楼中用到7种，在此仅做列举介绍：名称型号输入/出点数输入/输出说明电源模块XP502-提供2级24Vac电源通信模块XD508-为1Mbps通讯接口板，插在XC5010上，用于C-BUS总线通信。CPU模块XC5010C-有6个LED显示程序状态、故障、发送、接收以及报警等。AI模块XF5218模拟输入最大直流电压10V电流20mA，电阻为NTC，PT1000AO模块XF5228模拟输出接点0-10Vdc (+/-1mA),其中15点带超弛控制开关，进行手动/自动切换。DI模块XF52312数字输入接点最大交直流电压24V，电流1mA ；最大输入阻抗15K都可做总加点使用，每个输入点都有状态显示。DO模块XF5246数字输出最大电流不超过12A，每个输出点触容量最大4A，24V，有5个超驰控制开关和5个单刀双掷、1个单刀单掷无电压触点输出。2.2 .2 XL20型常用直接数字控制器XL20控制器适用于空调机组、新风机组、照明电量控制等场合的应用。其电脑芯片也为16位的Intel80C188，RAM为128K，EPROM为512K。XL20控制器是小型控制器，共有16个I/O控制点，其中有9个输入控制点和7个输出控制点。控制器的数字输出是24Vac/400mA双向可控硅，在强电回路中需加继电器模块MCD3或MCE3。另外，XL20需配一台220/24VC，45VA的小型供电变压器。本文给出XL20 对空调机组的控制原理图和接线图，以便更清晰、直观地认识直接数字控制器(DDC)的应用。2.2.3 继电器模块MCD3和MCE3前面谈到，当XL20用于强电回路时需要借助MCD3和MCE3来完成输出控制能力。MCD3是一组由三个继电器组成的模块，可供3个数字量输出之用，用于三位控制。其中K1、K2二个继电器已组合成为三位控制输出，每个只有一组常开接点，K3是一个独立的继电器输出，其接点的最大容量为240V，2A。K1、K2接点的最大容量为240V，0.2A。MCE3也是由三个继电器组成的模块，供3个数字输出之用。三个继电器的接点容量均为240V，2A。2.2.4 XIP100和XM100XIP100警报介面提供低成本通道，监察和汇报远距离建筑物的警报信息。XIP100从Excel控制器经过电话网络，发送警报讯号和警报状况资料到传呼机或传真机，并可以通过传声的方式通知管理员。XM100调制解调器是为其它建筑的C-BUS设备和Excel楼宇自动化管理系统的工作站(XBS、XBSi)之间提供连接的设备。2.3 子站控制设备子站控制器XL10主要是针对变风量箱的控制，由于在一般的工程中对变风量的单独控制涉及的不多，这里就不做更多的介绍。2.4 Excel5000现场末端元器件的选用本文在这里介绍的元器件均为Excel5000中常用的，以太原电信调度大楼所用的为参考，其它的略做适当补充。2.4.1 常用检测器及探测器名称类型型号应用场所及特点检测范围湿度传感器PT1000铂电阻T7412A1018室内墙挂式，检测室温0至40T7411A1001风道式，探头长135mm-40至80T7411A1019风道式，探头长300mm-40至80T7413A1009水管式，带不锈钢套筒探头长135mm-30至130T7413A1017水管式，带不锈钢套筒探头长300mm-30至130NTC电阻C7031C1031风道式，探头长450mm-40至150湿度传感器H7011A1000风道式，探头6-12英寸输出0-1或0-10VDCH7012A1009墙挂的电容式，输出0-1或0-10VDC压力传感器242PC流量传感器2517+85122.4.2 常用的执行器及阀门 ML7984阀门执行器是一个整体的、调整的线性电动执行机构，可直接安装在V5011两通阀和V5013三通阀上，最大行程为19 mm(阀杆上升);V5011单座阀适用于加热或制冷系统中蒸汽和水的二位控制和连续调节。 ML7421是一种带电子转换器的电动执行器，通常用于加热、通风和空调系统的阀门调节和控制。它所配用的阀体一般是V5049两通调节阀，这种单座阀门是用于水和蒸汽的比例式调节的。 ML6184调节式电动风阀执行器是用于通风与空调装置上驱动截面大致从3平米到6平米的风阀。三、Excel5000系统的通信与软件3.1 Excel5000的通信部分从Excel5000楼宇自动化系统的结构图可以看出，其通信网络分三层： 以太网 分站总线 子站总线这三层网络都适应于同轴电缆、双绞线和光纤的连接方式。下面作以简单介绍。3.1.1 以太网Excel5000的局域网络采用以太网，其为总线型拓扑结构，采用单根传输线作为传输介质，其特点是：布线方便、可靠性高、容易扩充。Excel5000的以太网同样遵循ISO七层网络协议，并采用带冲突检测的载波监听多路访问方式(CSMA/CD)其物理层的主要特性是信息传输的速率为10Mbps，太原电信调度大楼的以太网采用双绞线以太网10Base-T，双绞线为非屏蔽双绞线(UTP)，UTP可以处理16Mbps的数据流，传输速率可达150Mbps，并用RJ-45 水晶头连接器。这种UTP以太网采用物理集线器，二对双绞线连接一个工作站。通常一个集线器可以连接12个工作站，最多可连接1024个工作站，集线器到工作站最远为100米。3.1.2 分站总线在Excel5000中有4种分站总线，其中常用的是中央通信总线C-BUS。太原电信调度大楼中采用了两条C-BUS总线，其特点如下：通信速率 9600bps1Mbps双绞线 Honeywell的AK3744或AK3702极限长度 4800米容量 可连接20台设备，主动通信点可达1500点通信协议 RS485 令牌传递 点对点通信用途 连接XL系列DDC 、CSS总线接口、对外连接器等3.1.3 子站总线在Excel5000中有3种分站总线和一种外系统的O-BUS总线，这些总线都是把现场分散的微型控制器连接在一起，通过分站总线与整个楼宇自动化连接在一起。这些在实际工程中应用的不多，这里不再做介绍。3.1.4 通信接口Excel5000中各类总线之间的连接是通过通信接口来实现的，Excel5000有12种通信接口。太原电信调度大楼用到2块C-BUS/PC接口XPC500(XPS系统)。3.2 Excel5000的软件在Excel5000中所用的软件可分为两类： 网络操作系统 应用软件3.2.1 网络操作系统Excel5000的操作系统有Unix System、Netware和Window NT三种，这里仅对太原电信调度大楼中使用的Window NT操作系统做简单介绍。Window NT是32位多用户、多任务的操作系统，可直接寻址4MB RDM，数据段不受限制，可获得较高的执行效率。Excel 5000 在XBS楼宇自动化系统中使用它，它能提供友好的图标窗口操作接口，并且速度快，具有多平台移植能力。Window NT能支持DOS、OS/2、POSIX 等多文件格式，可以把前边系统上运行的程序与数据方便地移植到Window / NT上来。3.2.2 应用软件Excel CAREExcel5000系统的应用软件Excel CARE属第三代集上散系统(TDS)技术的最新图形化软件，内容丰富、直观，画面响应速度快，选用智能显示技术，完全实现了CRT化操作。在视窗环境中，用户根据需要选择各种控制系统图素，例如暖铜空调、照明等设备文件图形，用图形化的操作方法设计控制顺序、编写符号、现场要求的应用程序。控制器配置Live CARE软件包能方便编制出相应的程序和数据库。CARE应用在WINDOWS环境中提供有关管理功能库和控制操作符。对于通风空调