现代楼宇中楼宇自控系统的支持网络环境PPT课件

精品课件 1 第13章 现代楼宇中楼宇自控系统的支持网络环境 精品课件 2 楼宇控制系统的网络结构 现场总线技术在建筑自动化等领域中有着广阔的应用前景 FCS以其结构简单 通信传输可靠 节点智能化等优点大有取代传统DCS的趋势 这也正是目前流行的BAS系统逐渐引入现场总线技术的原因 精品课件 3 1 楼宇自动化系统的网络基本结构形式 楼宇自动控制系统的基本设计思想就是应用计算机对设备实施集中监视和分散控制 许多称之为直接数字控制器 DDC 或分散控制单元 DCU 的现场控制器以一定的网络结构形式连接起来 形成局域网 精品课件 4 目前的建筑自动化系统的基本结构一般可分为两大部分 即信息网络和控制网络 也就是采用两级网络的结构形式 第一级网是一般的局域网LAN 它是指在信息域范围内按照国际标准建立的有良好开放性的局域网 通常采用Ethernet网或BACnet网络 其速度为10Mbit s或100Mbit s 信息域网络的信息侧重于管理信息 是以高速传播的 它侧重于计算机局域网技术 它可实现共享网络资源及各工作站间通信 进而还可和其他厂商系统相连 例如可用BACnet把两个不同厂家的系统进行数据通信 连成一个整体并在一个工作站上对两系统的全部进行监控 其传输介质为无屏蔽双绞线 屏蔽双绞线 粗 细同轴电缆及光缆等 精品课件 5 第二级网一般采用的是标准总线方式 如RS485总线 LonWorks总线等 第二级网是一种工控总线 它分布在建筑物各处的直接数宇控制器 分站 上 配以中央站所组成的集散型系统所构成的控制域 控制域的信息侧重于控制信息 这些实时数据用于完成建筑物内各种设备的实时处理 以对建筑物的环境进行实时控制 这些信息的总体监控由中央站进行 并可通过中央站进入信息域的局域网 控制总线的信息流传播速度不需要很高 通常在1MB s以下 一般控制域的总线最好为无屏蔽双绞线 以利于施工和进入综合布线系统 每一个总线的区段有1000m以上的长度 以便于联络各个分散布置的分站 精品课件 6 另外 在第一级网络 信息域 这一层 由于我国管理体制上的原因 一般将火灾自动报警与消防联动系统 公共安全防范系统 巡更系统除外 单独成为系统 或者施行只监不控的原则 这是管理体制的一种强制性的行政干预 目的是保证技术性能可靠 一般地说合理的管理体制不会妨碍技术的推广与应用 现行体制是与当前的技术水平相适应的 而一旦技术进步出现了飞跃 就会从另一个侧面对现行的管理体制产生冲击 由于防火 或其他 系统纳入BA系统有充分发挥资源共享 节省投资 节省人力 能协调全局等优点 事实上 防火系统和防范系统已经不同程度地纳入了BA系统之中 那种全封闭的格局已经有所突破 精品课件 7 2 不同厂家网络结构的比较 以美国安德沃公司的楼宇自动控制系统为例 系统的网络结构为两级网络 其中第一级为Ethernet网 在第一级网络上可以连接系统工作站 文件服务器和系统网络控制器 可将多个局域网连接为一个整体 在服务器上共享同一数据库 并支持广域网 系统的第二级网络连接到系统网络控制器上 再通过网络控制器与第一级网络连接 在第二级网络上分别为RS485总线和LonWorks总线两种形式 第二级网络的控制器遵循无主传输通信方式 即peertopeer方式 因此网络控制器的工作与否是不会影响现场控制器的工作 也不会影响现场控制器之间的通信 此外 在网络控制器上还包括可编程的RS232接口 用于和第三方设备的通信 如冷水机组 变配电设备 自动消防报警系统 闭路监视系统等 精品课件 8 精品课件 9 再以霍尼韦尔公司的Excel5000系统为例 见图 它的信息域干线采用总线型拓扑结构的以太网 通过W7053总线接口 可将各种分布子系统如空调 防火与保安监控或其他公司的系统综合在一个网络系统中 XFi 在第二级网络中采用的是C bus总线 用C bus总线将各个分站连接在一起 并通过XD505或XD508通信模块完成各分站间的通信 其通信速度分别为9600B s和1MB s 同时在这条总线上还可设置于其他厂商的设备接口以实现与其他厂商设备的联网 此外 Excel5000系统在第二级网络下还有一级被称为E bus总线的子站总线 它连接分散的微型控制器子站 如空调机变频调速器 子站总线通过子站连接器与分站总线连接在一起 精品课件 10 精品课件 11 除以上所述的系统结构外 有的系统把中央监控计算机直接连到控制总线上 现场控制器也连到这条总线上 即只有一级网络结构的现场总线结构 如BAS一2000系统 它采用的是LonWorks网络总线作为工作平台 它的所有节点经由通信媒体连接成分布式网络 每个节点在网络中均处于同等的地位 无主从结构 控制微机经由通信适配器接人控制网络中 作为一个节点 并通过MMI界面软件执行监控功能 各设备传感器 执行器与网络节点就近连接 节点故障只影响到与之相连的少数监控点 不会由于单点故障造成系统或子系统瘫痪 大大提高了系统整体的可靠性 同时它提供了LonWorks网络和其他总线网络的联网机制 其他各种总线 包括PLC均可通过网关 Gateway 进入BAS网络 这些网关实现LonWorks网络和其他总线网络的协议转换和数据传送 精品课件 12 楼宇自动化系统BAS出现于20世纪70年代末期 由于各个生产厂家开发的都是自己专有的通信协议 ProprietaryCommunicationProtocols 因此 不同厂家控制设备之间的通信需要 网关 Gateway 来解决 这使得应用工程师和用户在同一个BAS系统中选用不同厂家的产品变得非常复杂和昂贵 应用工程师 用户的选择范围和灵活性受到很大限制 采用开放的 统一的通信协议 亦即不同厂家的产品能够采用共同的 语言 和 语法 轻松地进行 交谈 最终的目标则是希望形成一个 即插即用 的环境 使得BAS系统可以容易地进行组态和变更 2基于BACnet的控制网络 精品课件 13 各种研究单位 基金组织等做了大量努力 推出了几十种协议标准 其中BACnet是其佼佼者 其协议标准的目的在于打破专有协议对楼控工业的束缚 实现不同厂家产品的互操作 协议是遵照IS0 0SI公开系统模型 BACnet协议已成为美国国家标准 遵守BACnet标准的装置 上位机 通用DDC控制器 专用或单元控制器 智能传感器 执行器等 只要采纳BACnet的通信协议和资料规定 在物理连接和数据传输的组合上可以有六种以上不同的选择 如互联网使用的IP协议 以太网络协议 ARCnet网络协议 主从排列 MS TP 协议 点对点通信协议及LonTalk协议 BACnet控制方式图如图3 36所示 精品课件 14 精品课件 15 美国艾顿公司的BACtalk楼宇自控系统是一个完全的 集散式 系统 其控制软件及数据是存放在整个网络的各个节点上 如中央操作站 网络控制器和VLC控制器 中央操作站实际上起到一个人机对话和人机界面的作用 通过中央控制台 管理人员可以对系统内的各个节点进行编程 数据管理 对设备运行状态进行监视和控制 精品课件 16 4 控制系统中的DDC控制器 精品课件 17 BTIBACnet网络控制器 精品课件 18 BTI 100网络控制器 精品课件 19 5 BACtalk系统的四个层级 精品课件 20 13 3 网络环境分析 BACnet网络通过网关与Internet互联 精品课件 21 精品课件 22 精品课件 23 精品课件 24 BACtalk系统组成 BACtalkforWindows中央操作站 局域网控制器和路由器 VLC现场控制器 智能传感器与执行器 专用系统网关 BACtalk系统的部分特点如下 1 BACnet系统 NativeBACnetSystem 从操作终端 网络控制器 路由器到现场DDC控制器均符合 BACnet标准 协议之有关规定 2 简单 直接的两层网络结构 网络控制器 路由器与计算机工作站都直接装在以太网上 同属上层网络 网络控制器或路由器又通过MS TP通信网连接现场DDC控制器 可视为下层网络 网络控制器及路由器同时属于上下两层网络 它们既有以太网上的地址又有Ms TP网上的地址 3 高速网络通信 网络控制器及路由器直接挂在以太网上 数据通信速度可达10MB s 网络控制器及路由器下的MS TP通信网速度为76 8