楼宇自动化_3_BAS集成技术基础

第三章BAS的系统集成技术基础被定义为需要将各个系统相互关联、统一、协调的单个系统有机集成到各个智能系统之间的信息共享和相互协调、相互控制和联系功能的解决方案。实现方法：系统集成以计算机网络为中心，全面配置建筑智能系统，综合管理通信自动化系统CAS、办公自动化系统OAS、建筑设备自动化系统BAS(包括安全系统SAS、火灾自动报警系统FAS)等。技术核心：系统集成的核心是解决系统之间的互连和互操作性。这需要解决系统之间的接口、协议、应用程序软件等问题。第3章BAS的系统集成技术基础，第3.1节，DCS的基本原则3.1.1分布式控制系统(DCS)的定义也称为分布式控制系统。使用分布式控制、集中操作、分层管理和全面协调的设计原理，将系统从上到下分为现场控制层、监控层和管理层。在同一级别，每台计算机的功能和状态相同，对整个控制系统单独执行相应的任务，它们之间的协调主要依赖于上一层计算机的管理，部分依赖于与同一层其他计算机数据的通信。第三章BAS的系统集成技术基础，管理计算机，网关，操作工作站，工程师工作站，有三个主要功能：收集实时表征生产过程的各种参数和状态信号，数字化处理后发送到存储设备，形成反映生产现场实际情况，实时更新收集的数据信息的动态数据库。通过通信网络将收集的实时数据信息发送到操作员站、工程师站和其他现场I/O控制站，实现系统范围的控制、监视和管理。此外，现场I/O工作站、第3章BAS的系统集成技术基础还允许操作员工作站、工程师工作站、现场I/O控制工作站流程参数设置值的更改以及现场工作条件的手动控制。承担现场闭环负反馈控制、顺序控制等任务。操作员工作站由工业计算机、键盘、鼠标、CRT和操作控制台组成，是实现人机界面功能的网络节点，负责聚合报告和图形显示功能。第三章BAS中基于系统集成技术的工程师工作站系统工程师可以及时调整系统配置、参数设置，使DCS保持最佳工作状态。此外，通过实时监控每个现场I/O控制站、单个操作站的运行状况和网络上的通信情况，可以及时维护网络节点。DCS的通信网络DCS的基本结构是计算机网络，现场I/O控制站、操作员工作站和工程师工作站是连接到此网络的三种类型的节点，包括CPU和网络接口，可以使用自己的专用网络、第三章BAS的系统集成技术基础和网络地址通过网络发送和接收数据信息。目前使用最广泛的网络结构是基于总线和环形网络。在两种网络结构中，每个节点都处于同等位置，并且它们之间的通信可以直接通过网络进行。为了网络节点之间的通信，介质访问控制使用令牌控制方法。令牌是一组特定的二进制代码，用作具有保留传输介质权限的标志。令牌在网络节点之间按顺序传递，以形成循环。一个节点具有在接收令牌的期间内保留传输介质的权限，并且可以建立第三章BAS的系统集成技术基础，以执行通信，在期间结束时向下一个节点完成传输，循环重复，每个节点可以定期占用传输介质并发送信息。令牌控制方法不仅可以确定每个节点使用传输介质的时间长度，还可以设置和调整每个节点占用传输介质的顺序，从而提高信息传输的实时性能。DCS称为分布式控制系统，但现场测量和控制层不是完全分布式的。现场I/O站的控制器是半数字系统，因为它是现场自动化装置(例如传感器、执行器)的测量和控制信号，并且仍然是DC420mA的模拟信号。第3章BAS的系统集成技术基础，3.1.2分布式控制系统的体系结构1。直接控制级别(现场控制级别)2。流程管理级别(操作监控级别)3。阶层管理层次(生产管理层次)4。财产管理级别(运营管理级别)，第3章BAS的系统集成技术基础，分布式控制系统4层结构模型，第3章BAS的系统集成技术基础，3.1.3。分布式控制系统的配置技术1。配置软件主要解决的问题(1)如何与控制设备交换数据，将装置中的数据与计算机图形屏幕中的元素相关联。(2)处理数据预警和系统预警。(3)存储历史数据并支持历史数据的查询。(4)不同类型报告的生成和打印结果。(5)具有便于数据共享的与第三方程序的接口。(6)为用户提供灵活多样的配置工具。(1)安装配置软件。(2)项目系统分析。(3)设计自定义操作菜单。(4)屏幕设计和编辑。(5)编写程序进行调试。(6)综合调试。2 .配置基于软件的工业控制系统的一般配置过程；3；公用配置软件(1)InTouch(WONDERWARE) (2)FIX系列(Intellution corporation)(3)WinCC(WinCC)SCKey主屏幕和菜单、标题栏、状态栏、任务显示区域、菜单栏、工具栏、任务显示区域、图5.4SCKey配置软件主屏幕、完整信息菜单项功能简介、控制站菜单项功能简介、查看菜单项功能简介、(2)配置内容1)配置完整的信息2)配置控制站，配置控制站，配置系统单元，配置数据转发卡，配置I/O卡，配置信号点，配置信号点参数设置，用户定义的变量，线路表配置，配置系统控制方案3)操作站配置操作组设置标准屏幕(全屏、趋势屏幕、控制组屏幕、数据摘要屏幕)配置流程图创建注册报告自定义键语音警报配置等六部分，操作站配置、标准屏幕配置、总图形屏幕、趋势屏幕、组屏幕、摘要屏幕、流程图注册、数据摘要屏幕流程图创建过程，基于第3章BAS的系统集成技术，3.2.BAS的现场总线控制(FCS)3 . 2 . 1。现场总线控制系统(FCS)现场总线是连接现场智能仪表和自动控制系统的数字、双向传输、多点结构的通信网络。也就是说，现场总线是控制系统的最低通信网络，通过串行通信取代现有的DC420mA模拟信号，实现了用于许多现场智能仪表的多播连接。支持具有双向数字通信功能的基础现场智能仪表，该功能使用公共传输介质与上层系统进行信息交换。，现场总线控制系统的基本配置，FCS控制系统电路图，管理计算机，网关，现场智能设备，网关，互操作性现场总线设备标准化了功能模块及其参数，从而在设备之间实现了良好的互操作性。不同制造商的现场设备可以构成异类、集成的系统。基于第三章BAS的系统集成技术，分布式系统结构每个现场仪表都是执行数据信息收集、计算、执行控制指令和通信等功能的智能节点，所有节点故障都只影响区域，不会危及全局，因此可以完全分布式。开放式互连网络现场总线是开放式互连网络，用户可以根据需要自由集成各种制造商的通信网络，使用户可以轻松共享网络数据库中的信息资源。通信线路供电采用这种方法，现场智能节点可以直接从通信线路获取能量，从而降低电力、低功耗。基于第三章BAS的系统集成技术，现场设备的智能和功能自治现场总线将检测测量、控制等功能分散到现场设备，完成了仅通过现场设备自动控制的基本功能，并可以随时诊断设备的运行状况。对现场环境的适应能力基于网络的现场总线对现场环境的适应能力强，支持双绞线、同轴电缆、光缆、无线和电力线，并具有使用双线系统进行电源和通信的抗干扰能力。第3章基于BAS的系统集成技术，现场总线系统的优点传统现场控制技术(例如，BITBUS、RS485、RS422等)的缺点是：主从结构网络中只有一个主节点，而其馀节点不能配置多个主或冗馀系统。潜在的风险是，发生主节点故障时，整个系统会瘫痪。数据通信是命令响应形式，是许多实时要求高时的致命弱点。错误处理能力不强，无法提供与LAN类似的网络管理功能，因此无法对整个系统进行实时、有效和方便的监控和维护。这样，由于现场总线的上述特点，特别是现场总线系统结构的简化，控制系统在设计、安装、铸造和正常生产和维护方面实现了以下优点。第三章智能建筑中的网络集成技术，(1)分布式FCS系统可以由自主控制环路组成，该环路可以更好地反映DCS系统“信息集中、分布式控制”的思想，并且可以由高分布式现场设备组成。现场设备具有相当的智能和功能自主性，完成了控制的基本功能，可以随时诊断设备的运行情况。(2)FCS提高了系统的准确性和可靠性。现场总线设备的智能化和数字化从根本上提高了测量和控制的准确性，减少了传输错误。不需要D/A和A/D转换，仪表准确度也大大提高。FCS的结构比DCS简化，有些FCS系统省略了DCS的控制站，主工作站直接连接到现场仪表，设备连接减少，现场仪表内部功能增强，减少了信号往返传输，提高了系统的可靠性。第三章智能建筑的网络集成技术，(3)现场总线系统中系统的控制周期大大缩短，提高了系统的调节性能。例如，通过将PID功能插入相应的智能传感器，您可以将当前FCS从DCS的每秒2-3调整为每秒10-20。(4)由于结构变化，FCS比传统DCS节省更多硬件设备，并降低安装和维护成本。FCS减少了大量隔离器、终端机柜、I/O卡和I/O端口，从而节省了I/O设备和设备室的空间。此外，大量减少电缆可以大大降低安装成本。另外，现场总线设备的标准化和模块化特性使得系统设计简单，易于重构。第三章智能建筑的网络集成技术，现场网络层的设备(1)。微控制器微控制器是内置于计算机硬件和软件终端设备中的专用控制器。微控制器体积小，强度高，基本资源齐全，专用资源明确，具有一定的控制功能。不同类型的控制设备使用不同类型的微控制器，不同类型的微控制器可以作为控制设备的一部分连接到需要直接安装在控制设备的控制柜(箱)中的通信总线。第三章智能建筑中的网络集成技术，(2)作为控制器一部分的分布式智能I/o模块。如果控制器是模块化结构，则I/o模块可以分为两类：一个集中，即控制器上的每个I/o模块和CPU模块安装在同一个盒子中。另一类是分布式的，这些模块可以根据附近的测量和控制要求安装在其他地方的控制设备机柜中。控制器CPU模块和分布式I/o模块之间通过现场总线连接。(3)。智能现场仪表与通常的现场仪表不同，后者主要需要一对一的连接。智能现场仪表可以通过通信总线与控制器、微控制器通信。使用一对一布线的三章智能建筑的网络集成技术用于DDC控制器(变电站)的输入输出端和一般现场仪表、开关现场设备之间。另一种用于使用多种微控制器和分布式智能I/o模块的系统。由于微控制器和分布式智能I/o模块比控制器(变电站)离现场更近(例如，可以将微控制器和分布式I/o模块直接安装在设备控制机柜中)，一对一布线将缩短，节省了大量导线和安装时间，因此您可以享受现场总线技术的好处。第三章智能建筑的网络集成技术、现场网络层的配置要求(1)单片机、分布式智能I/o模块、智能现场仪表之间等式直接数据通信；(2)现场网络层可以包括多个并行工作的通信总线，每个通信总线可以被视为一个现场网络。(3)每个现场网络可以通过网络通信接口与管理网络层(中央管理站)连接，也可以通过网络管理服务器RS232通信接口或内置通信网卡直接连接到服务器。(4)微控制器和/或分布式智能I/o模块在与管理网络层相同的通信级别使用以太网通信接口时，可以使用交换机集线器连接与中央管理站通信。(5)智能现场仪表可以通过网络通信接口与控制网络层控制器(变电站)通信。第三章智能建筑的网络集成技术，3.2.2.LonWorks在20世纪80年代末开始开发LonWorks技术平台，LonWorks技术已成为控制网络的共同标准。LonWorks技术具有完整的开发系统平台，包括硬件部分的神经元芯片、LonTalk通信协议、LonWorks路由器、包含网络开发工具和节点开发工具的软件，以及硬件开发工具的全面设计、配置和支持。LonWorks技术的核心是具有通信和控制功能的智能、高效的多处理器芯片神经元芯片。每个神经元芯片都内置了LonTalk协议，包括ISO/OSI标准的七层通信协议。神经元芯片由3个8bit的中央处理器CPU组成。，第三章智能建筑的网络集成技术，1)，神经元是“芯片上的系统”，由