摘 要 文章介绍了楼宇智能控制系统的功能及作用,应用奥地利贝加莱公司的B&R PCC 2000可编程计算机控制器及CAN总线技术,设计出基于开放式通信技术的建筑设备自动化系统。
智能建筑是将建筑物内相对独立的、分散的、功能各异的BAS、CNS、OAS等,在物理上、逻辑上、功能上连接在一起,构筑成一个相互关联的、统一的、协调的有机整体。
研制楼宇智能控制系统的技术关键是:
(1)各种智能化设备、多种形式的数字/模拟控制信号的集成控制;
(2)控制各异的设备与系统之
间的联动;
(3)不同通信协议的计算机系统或计算机网络之间的互连;
(4)不同操作系统平台的各种计算机软件和数据库之间的数据交换;
(5)提供符合国际标准的各种对外通信线路等。
由此可见,实现分布于建筑物内不同地理位置的各个系统的集成及各种异型计算机系统或计算机网络系统的互连,是设计智能建筑的关键之所在。
本文就利用奥地利贝加莱B&R公司的B&R PCC2000 Programmable Computer Controller自动控制系统,应用CANControl Area Network现场总线技术,设计楼宇智能控制系统做一介绍。
1 可编程计算机控制器B&R PCC 2000
B&R PCC2000集成了可编程控制器标准控制和工业计算机的分时多任务操作系统的功能,它能方便地处理开关量、数字量、模拟量输入信号,对各种驱动机构进行实时控制和调节,并能通过多种总线技术实现联网,从而组成一个分布式控制系统。
B&R PCC2000提供的最有效的智能部分是开放式通信技术。采用PCC2000构成智能建筑的信息平台,利用系统总线与I/O总线分离,可使系统获得多样性组合与扩展,可以组成不同层次的网络,还可以使不同厂家的产品实现互连。由于PCC2000具有灵活的配置、标准化接口、模块化的设计,从而使得系统设计简单并极具开放性和兼容性。另外,利用PCC2000系统控制的模块化结构,使得网络的扩展可按需进行,为用户的多样性选择,节省投资,适时扩展提供了极大的便利。
B&R PCC2000的编程也可采用模块化结构。同一控制任务可以根据信号的实时性,进行分层(优先级)处理,其编程语言可以在LAD梯形图,STL指令表及高级编程语言PL2000之间转换和调用。B&R PROVIT作为图文显示终端与IBM完全兼容,能使用多种标准软件,实时显示和修改控制过程、控制数据并进行快速通信。利用PCC2000可以很方便的设计一个集通信、控制、显示为一体的中央监控系统。
2 控制局域网CAN
控制局域网CAN属于现场总线的范畴,它是一种在自动化领域广泛使用的多线路协议和有效的支持分布式控制或实时控制的串行通信网络。
CAN以多主方式工作,网络上任一节点均可在任意时刻主动地向网络上其它节点发送消息,而不分主从。通信方式灵活,且无需站地址等节点信息,利用这一特点可方便地构成多机备份系统。CAN采用非破坏性总线仲裁技术,当多个节点同时向总线发送消息时,优先级较低的节点会主动地退出发送,而优先级较高的节点可不受影响地继续传输数据,从而大大地节省了总线冲突仲裁时间。CAN通信采用短帧结构,传输时间短,受干扰概率低,具有极好的检错效果,其每帧信息都有CRC校验及其它检错措施,保证数据出错率极低。另外,CAN节点在错误严重的情况下具有自动关闭输出功能,以使总线上其它节点的操作不受影响,CAN的通信介质选择灵活,可为双绞线、同轴电缆或光纤。
带有CAN接口的B&R PCC2000,既可实现控制,又可进行联网通信。
3 楼宇智能控制系统的设计
在智能楼宇中,需要监测、控制的设备系统众多,而它们又分布在建筑物内的不同区域,因而采用集中管理与分散控制相结合的模式。系统由中央监控机、现场控制器和通信网络组成纵向二级结构。本系统中, B&R PCC2000控制器与现场设备直接连接,现场控制器与中央监控机之间采用CAN总线连接,组成从中央监控机到现场控制器的物理链路。从而完成各种控制、运行参数的监测、报警和实时处理等功能。
本系统中的现场设备包括:电梯、照明、供配电、火灾报警与联动控制、暖通空调、给排水、安全技术防范和有线电视等8个子系统,大多数子系统的设备都由现场控制器对其进行独立控制,构成单个子系统。
同时,8个子系统与中央监控机通过CAN总线,进行信息交换。系统运行时,中央监控机对8个子系统中的各机电设备进行有效的运行监视、参数调配、设备控制和能耗管理,从而实现对建筑设备自动化系统的实时监控。
要实现中央监控机对各子系统中的设备进行监视与控制,需要解决的关键问题是使中央监控机能够对现场PCC中的相应变量进行读、写操作,这需要分别编写中央监控机和现场PCC的通信模块程序。通信程序的编写过程分两步进行:首先把现场PCC中的各种控制变量读入中央监控机;其次,在VB环境下利用B&R公司提供的PVI通信模块编程,实现对现场PCC中的相应变量进行处理,并将处理结果反馈到现场PCC,实现中央监控机在可视化环境下,对各子系统中的设备进行实时控制。中央监控机实时监控流程如图所示。
4 结束语
本系统采用开放式通信技术,成功地构建了智能楼宇BAS信息平台,为能源管理、办公自动化系统以及实现与Internet的连接从而实现远程控制创造了条件,并可最终实现中央管理系统。&
参考文献
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