楼宇自动化控制网络技术的新应用发展

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1、摘要：简要介绍了楼宇自动化系统，讨论了传统集散控制系统与新兴的现场总线系统的优缺点，以及应用。并简要介绍了几种主流的现场总线。说明了以太网技术的发展以及在楼宇自控领域中的最新应用情况，对现场总线控制系统和以太网进行了比较关键字：楼宇自动化系统，集散控制系统，现场总线控制系统，以太网1.楼宇自动化系统目前日益流行的智能建筑(InteUigentBuidings)是建筑技术与计算机信息技术、电子技术、自动化技术以及现代通信技术相结合的产物，是信息社会的需要，也是未来建筑发展的方向。它将随着科学技术和社会的进步，持续不断

2、的发展和充实新的内容。智能建筑主要由楼宇自动化系统(BuidingAutomationsystem，即BAS)、通信自动化系统(CAS)和办公自动化系统(OAS)三大系统组成。其中，楼宇自动化系统是智能建筑中最基本和最重要的组成部分。楼宇自动化系统是利用计算机及其网络技术、自动控制技术和通信技术构建的高度自动化的综合管理和控制系统，将大楼内部各种设备连接到一个控制网络上，通过网络对其进行综合的控制，这些设备包括空调、照明设备、电梯、消防设备、安防设备等等。它确保建筑物内的舒适和安全的办公环境，同时实现高效节能的要求

3、。2.DCS与FCS的出现以及FCS在BAS中的应用20世纪70年代初，微处理器出现后，新一代的计算机控制系统——由多个计算机递阶构成的集中、分散相结合的集散控制系统(DistributedControlSystem，简称DCS)，随即被研制成功。其最主要的特点，即为控制功能分散，操作管理集中。DCS是利用计算机技术对生产过程进行集中监视、管理和设备现场进行分散控制的一种新型控制技术。由于DCS属于模拟数字混合控制系统，较之以前的控制系统有了长足的进步，因此DCS在各种控制领域都得到了广泛的应用，也逐渐慢慢被应用于

4、楼宇自动化控制领域。而经过时间的验证，也证明了，DCS还是存在着一些缺点：(1)安装费用高。采用一台仪表、一对传输线的接线方式，导致接线庞杂、工程周期长、安装费用高、维护困难；(2)可靠性差。模拟信号传输精度低，而且抗干扰性差；(3)系统封闭。各厂家的产品自成系统，系统封闭、不开放，难以实现产品的互换与互操作以及组成更大范围的网络系统。上个世纪90年代以来，由于科学技术的不断发展，也基于了DCS的不断成熟，以现场总线技术为基础的现场总线控制系统（FCS），即以网络为基础的开放性控制系统应运而生。FCS极大地简化了传

5、统控制系统繁琐且技术含量较低的布线工作量，使其系统检测和控制单元的分布更趋合理。与传统的DCS相比，FCS具有可靠性高、可维护性好、成本低、实时性好、实现了控制管理一体化的结构体系等优点。更重要的是，新型的现场总线控制系统（FCS）用公开的、标准化的通信网络代替了集散型控制系统（DCS）的专用网络，实现了不同厂商的现场设备之间的兼容和互换性。简而言之，FCS的优点即为：（1）智能变送器DDC直接进行数据通信；（2）总线取代传感器与DDC间的单独布线；（3）现场仪表的功能与精度大为提高；（4）多功能仪表大量出现；（5

6、）设备的选择范围大大扩展。3.应用于楼字自动化领域的几种现场总线由于诱人的市场商机和不同的应用领域的存在，世界一些大公司或公司联盟纷纷提出自己的现场总线协议标准。而在楼宇自动化系统中，被广泛应用的主要有以下三种：LonWorks、CAN和BACnet。下面将做以简单介绍。(1)LonWorks　　美国Echelon公司1990年推出公布的现场总线标准。它采用了ISO/OSI模型的全部7层通信协议，采用了面向对象的设计方法。同时，它得到了众多计算机厂家、系统集成商、仪器仪表以及软件公司的大力支持，已经在楼宇自动化、工

7、业自动化、电力系统供配、消防监控、停车场管理等领域获得广泛应用。具体地说LonWorks具有以下优点：①网络结构灵活、组网方便。它支持多种网络拓扑形式，包括总线型、星型、树型、自由拓扑型等，这样可适应复杂的现场环境，方便现场布线；②支持多种传输介质。包括双绞线、电力线、光纤、无线等；通信速率从300kbps到1．25Mbps不等，最大传输距离由网络拓扑形式和传输介质决定，一般可从500m到2700m；③完善的研发工具。提供完善的系统开发环境，使结点开发和系统联网开发的效率大为提高。但是LonWorks的实时性、处理

8、大量数据的能力还是有些欠缺。(2)CAN　　CAN总线最初是德国Bosch公司为汽车监控控制系统设计提出的控制局域网络，现在它已经成为一种国际标准，在电力、石化、空调、建筑等行业均有应用。CAN具有以下优点：①采用8字节的短帧传送，故传输时间短、抗干扰性强：②具有多种错误校验方式，形成强大的差错控制能力。而且在严重错误的情况下，节点会自动离线，避免影响总线上