1.前言 隨著越來越多的高層建筑，超高層建筑的拔地而起，新的時代賦予樓宇自動化更新，更高的要求。許多高層建筑物內(nèi)包含的機(jī)電設(shè)備和不同功能的子系統(tǒng)越來越多，越來越復(fù)雜。同時，建筑物業(yè)主希望整個系統(tǒng)具有更高的性能，更高的效率和相對低廉的維護(hù)擴(kuò)展費(fèi)用。 奧地利貝加萊工業(yè)電子公司作為歐洲著名的自動化產(chǎn)品的專業(yè)生產(chǎn)商,早在80年代中期,就在歐洲推出了以PCC為主導(dǎo)的B&R樓宇自控系統(tǒng). 這些系統(tǒng)最先在德國的著名汽車制造商如大眾, 奧迪以及寶馬等可靠性要求很高的工業(yè)現(xiàn)場得到了應(yīng)用。隨著時間的推移，為了更好的詮釋貝加萊BA理念，B&R公司特推出新一代X67分布式I/O系統(tǒng)，不僅可以更高的實(shí)現(xiàn)樓宇自動化的根本目的：使復(fù)雜問題簡單化, 使樓宇功能多樣化, 使物業(yè)運(yùn)作安全可靠化, 使生活環(huán)境舒適化,以及系統(tǒng)高度的智能化和節(jié)能化. 同時又更好地適應(yīng)了新時期的BA要求，體現(xiàn)了樓宇自動化新的內(nèi)涵。 2. 貝加萊智能型樓宇自控系統(tǒng)簡介 我們知道，樓宇自動化有其自身顯著的特點(diǎn)；測控點(diǎn)較多，高層建筑一般都在千點(diǎn)以上；測控點(diǎn)分散，遍布建筑物的各個角落；被控設(shè)備種類較多。貝加萊智能型樓宇自控系統(tǒng)正是在總結(jié)了貝加萊在歐洲的樓宇自控系統(tǒng)的特點(diǎn)和經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)上而設(shè)計(jì)推出的。此系統(tǒng)從設(shè)計(jì)思想到軟硬系統(tǒng)配置都采用了全新的面向未來的概念, 充分體現(xiàn)了可靠, 智能, 節(jié)能以及舒適的基本特點(diǎn).其中分布式控制的概念更是面向樓宇自控注入了嶄新的思路。當(dāng)主站或某一子站出現(xiàn)故障時不會影響系統(tǒng)其他部分的正常運(yùn)行，從而把故障降低到最小的程度。B&R X67分布式I/O系統(tǒng)的出現(xiàn)更是將一個完整的遠(yuǎn)程自動化變成了現(xiàn)實(shí)。 一般來說，建筑設(shè)備自動化系統(tǒng)（BAS）縱向采用二級（監(jiān)控級、現(xiàn)場控制級）或三級（管理級、監(jiān)控級、現(xiàn)場控制級）結(jié)構(gòu)。以供配電、照明、電梯、給排水、暖通空調(diào)、安全防范、火災(zāi)報警及聯(lián)動為代表；綜合通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)（CNS）以有線電視、電話為代表。現(xiàn)場控制級各子系統(tǒng)（分站）對建筑物內(nèi)各設(shè)備或?qū)ο髤?shù)實(shí)行自動檢測，自動保護(hù)，自動故障報警及自動調(diào)節(jié)控制；設(shè)立監(jiān)控中心，由高性能計(jì)算機(jī)組成的建筑設(shè)備自動化系統(tǒng)監(jiān)控管理級對各設(shè)備運(yùn)行及其動態(tài)實(shí)時參數(shù)進(jìn)行集中監(jiān)控。工程師站、操作員站可用普通的計(jì)算機(jī)掛接在控制器總線上。分站可與監(jiān)控計(jì)算機(jī)通信，分站之間也可通信。考慮到后續(xù)工程的接入，各控制器之間采用總線網(wǎng)絡(luò)拓樸。這樣，若監(jiān)控計(jì)算機(jī)停止工作，則既不影響分站工作，網(wǎng)絡(luò)通信也不會中斷。 （系統(tǒng)框圖如圖一所示：） 由于在中國對消防有特殊的規(guī)定和約束, 消防系統(tǒng)可以作為BA的一個特殊子系統(tǒng),也可以單列為消防自動化系統(tǒng)-FA. 貝加萊IBAS系統(tǒng)基本構(gòu)成為如下幾個部分: A. 傳感探測元件及控制執(zhí)行元件 傳感探測元件包括: 溫度傳感器, 相對溫度傳感器, 濕度傳感器, 壓力傳感器 流量傳感器, 液壓檢測器, 壓差開關(guān), 水流開關(guān), 以及電流互感器, 電壓互感器等. 控制執(zhí)行元件包括: 繼電器, 電動調(diào)節(jié)器, 電動閥門, 執(zhí)行器等. B. PCC樓宇主控系統(tǒng) 貝加萊的樓宇主控系統(tǒng)由B&R2000系列的PCC(Programmable Computer Controller - 可編程計(jì)算機(jī)控制器)構(gòu)成. 此系統(tǒng)主要體現(xiàn)了分布式的控制思想. 實(shí)現(xiàn)這個思想的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)主要由以太網(wǎng)及現(xiàn)場總線配置而成. C. B&R X67分布式I/O系統(tǒng) 貝加萊 X67分布式I/O系統(tǒng)真正實(shí)現(xiàn)了樓宇自控系統(tǒng)由于測控設(shè)備分散而提出的I/O控制器分布式控制的要求，從而完成了一個完整的遠(yuǎn)程自動化。系統(tǒng)無論面對多么復(fù)雜的現(xiàn)場設(shè)備分布，X67 都可以任意的配置組合，按需擴(kuò)展，直接就近安裝在傳感器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)旁。 D.樓宇自控軟件系統(tǒng) 貝加萊智能型樓宇自控系統(tǒng)的軟件系統(tǒng)主要有兩個組成部分, 即主站監(jiān)控軟件和底層PCC控制軟件B&R Automation Studio -系統(tǒng). 3. PCC主控系統(tǒng) 3.1 可編程計(jì)算機(jī)控制器 自從世界上第一臺PLC于1969年在美國DEC公司誕生以來, PLC隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展已早已擺脫了當(dāng)年"順序控制器"的雛形. 當(dāng)今傳統(tǒng)的PLC已能完成邏輯順序控制, 模擬量處理和回路調(diào)節(jié)的功能. PCC就是從這個家族里脫穎而出的最新一代的可編程控制器. 它在面向控制的前提條件下經(jīng)濟(jì)高效地集成了PLC和大型計(jì)算機(jī)的特點(diǎn). 它與一般的PLC相比具有如下優(yōu)勢: A. 多任務(wù)分時操作系統(tǒng)(MULTI-TASKING OPERATING SYSTEM)，無論是對順序控制系統(tǒng)還是過程控制系統(tǒng)都能進(jìn)行實(shí)時控制與調(diào)節(jié)； B. 硬件軟件充分體現(xiàn)模塊式思想,且硬件模塊可帶電插拔，使系統(tǒng)得到靈活多樣的擴(kuò)展與組合 C. 多處理器模塊(MP)和智能型I/O模塊(IP) D. 高級語言 (C) 可直接作為編程語言 E. 用現(xiàn)場總線實(shí)現(xiàn)分布式控制結(jié)構(gòu), 主站與子站及子站間既相互關(guān)聯(lián)又相互獨(dú)立。 F. 通信功能強(qiáng)大.貝加萊PCC配備創(chuàng)建特殊通信協(xié)議的工具(FRAME DRIVER) G. 具有兆字節(jié)級的應(yīng)用程序存儲器 3.2 主站與子站網(wǎng)絡(luò)配置方式 根據(jù)智能建筑設(shè)備自動化系統(tǒng)縱向?qū)哟谓Y(jié)構(gòu)，可以組成不同形式的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洌拐麄€系統(tǒng)的信息傳輸極為快速。利用PCC所具備的網(wǎng)絡(luò)通信能力及本地/遠(yuǎn)程輸入、輸出 (I/O)擴(kuò)展功能，為系統(tǒng)擴(kuò)展留有空間。由于系統(tǒng)已經(jīng)集成了開放式的現(xiàn)場總線CAN, CANopen, DeviceNet, Profibus DP, ETHERNET Powerlink，因此用戶可以選擇現(xiàn)場總線，ETHERNET Powerlink和B&R遠(yuǎn)程總線 (RIO)幾種途徑進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)配置。其中X67分布式I/O系統(tǒng)可以很方便地掛接在系統(tǒng)中。下圖二示出了這幾種現(xiàn)場總線靈活的配置方式. 4. B&R X67分布式I/O系統(tǒng) B&R X67分布式I/O系統(tǒng)具有如下特點(diǎn)： A.系統(tǒng)不需要常規(guī)接線和控制柜 X67可直接安裝在設(shè)備中，擴(kuò)展連接使用預(yù)制的標(biāo)準(zhǔn)電纜并減少至兩根：總線和電源線。安裝過程相當(dāng)簡便快捷，發(fā)生錯誤的可能也被降至最低，充分保證了數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩浴＿@不僅節(jié)省了人力，降低了接線成本，還提高了工作效率，也十分便于維護(hù)。 B.即插即用 用戶使用X67所需做的工作就是安裝以及與設(shè)備連通。X67的狀態(tài)LED燈迅速顯示出詳細(xì)的功能狀態(tài)信息-模塊的自動辨識和高速的系統(tǒng)分析。同時啟動時間也大大縮短至最小。 C.與傳感器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)的直接連接 X67可直接安裝在傳感器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)旁，這使得簡單而低成本的升級及后繼的擴(kuò)展成為可能。并且對來自于現(xiàn)場設(shè)備的傳感器件、執(zhí)行器件無特殊的要求，只要滿足X67 I/O接點(diǎn)條件即可，這不僅降低了系統(tǒng)造價,也使項(xiàng)目的實(shí)施成為可能 D.足夠長的擴(kuò)展距離 系統(tǒng)最多可以擴(kuò)展253個I/O站，彼此間最大間隔100m,這樣系統(tǒng)最遠(yuǎn)距離將達(dá)到25公里。同時由于IP67防護(hù)的設(shè)計(jì)，使得X67模塊能夠根據(jù)被控設(shè)備和被監(jiān)測對象的物理位置就近安裝在系統(tǒng)的任何角落，從而很好地解決了樓宇自動化中測控點(diǎn)分散的問題。 E.遠(yuǎn)程電源 一個設(shè)計(jì)周到的遠(yuǎn)程I/O系統(tǒng)應(yīng)該提供一個帶有IP67保護(hù)的電源。在這方面，B&R更領(lǐng)先一步，電源能夠向總線發(fā)送電隔離的電壓信號，其意義在于即使發(fā)生了短路，系統(tǒng)仍然可以進(jìn)行狀態(tài)分析和錯誤診斷。 F.EMC原則 X67從電纜屏蔽一直到安裝螺絲都有連續(xù)的接地措施。而且這一措施同時應(yīng)用在總線接口以及模擬量通道中。只要模塊正確安裝就能自動確保優(yōu)化的接地保護(hù)。 G. X67提供點(diǎn)數(shù)經(jīng)濟(jì)的I/O模塊 針對樓宇自控系統(tǒng)測控點(diǎn)分散的特點(diǎn)，B&R推出了8點(diǎn)數(shù)字I/O模塊和4通道模擬量模塊，大大提高了I/O口的利用率，節(jié)約了系統(tǒng)成本。 5.系統(tǒng)的簡潔與可靠性 貝加萊新型的樓宇自控系統(tǒng)從三個方面保證了系統(tǒng)的簡潔性: A. 對變配電監(jiān)控子系統(tǒng)使用交流采樣手段. 貝加萊的智能型I/O模塊使得I/O模塊不但具備高速采樣能力,而且還具備分析運(yùn)算能力. 這一技術(shù)的采用可以省掉大量的電量變送器使得電流電壓信號直接通過CT/PT環(huán)送到系統(tǒng)同等采用模塊. 此采樣速度基本為32點(diǎn)-200點(diǎn)/周期.電量的測量精度達(dá)到0.5級以上. B. 現(xiàn)場總線的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 現(xiàn)場總線的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)使得I/O子站可以緊靠傳感器與執(zhí)行機(jī)構(gòu)，大樓的布線也變得簡單，整齊。 系統(tǒng)的簡潔不僅提高了系統(tǒng)的可靠性, 而且還給系統(tǒng)的造價帶來了經(jīng)濟(jì)性. 6. 與消防子系統(tǒng)的接口 在中國可以找到多家消防產(chǎn)品供應(yīng)商, 其先進(jìn)性和可靠性主要表現(xiàn)在報警方面. 但自控方式不全符合中國消防規(guī)范. 貝加萊系統(tǒng)成功地解決了與消防自控的專用接口問題. 無論從軟件還是硬件角度而言,都使樓宇自控和消防設(shè)備達(dá)到了統(tǒng)一設(shè)計(jì)、統(tǒng)一施工、 統(tǒng)一編程，真正解決了樓宇自控管理安全消防問題. 7. 結(jié)論 綜上所述，貝加萊智能型樓宇自控系統(tǒng)具備了如下特點(diǎn): A. 硬件先進(jìn)性. 貝加萊公司的持續(xù)創(chuàng)新能力保證了未來的新系統(tǒng)與現(xiàn)系統(tǒng)的兼容 B. 采用具有生命力的軟件系統(tǒng)平臺, 以保證將來軟件的升級。由于提供了多任務(wù)分時的高級語言編程界面, 二次開發(fā)的工作實(shí)施起來易如反掌。 C. 系統(tǒng)具備開放性； D. 良好的擴(kuò)展性。 一座大廈往往既是工作環(huán)境又是生活環(huán)境。 因此BA系統(tǒng)必須從可靠實(shí)用的角度出發(fā)，踏踏實(shí)實(shí)地在項(xiàng)目實(shí)施過程中做好二次開發(fā)。貝加萊公司數(shù)十年來專注于工業(yè)自動化領(lǐng)域，其豐富的經(jīng)驗(yàn)，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度，周到的服務(wù)，都是良好合作的可靠保證。