现场总线技术在楼宇自控系统中的应用及其系统集成研究

现场总线技术在楼宇自控系统中的应用及其系统集成研究

陆冬健

上海梁鸿通讯工程有限公司

摘要：随着科学技术的飞速发展，楼宇自动化系统应运而生，它属于一个多功能、自动化设备，具有较为复杂的系统结构，功能十分全面，在多个领域得到广泛的应用。现场总线技术能够打破以往传统技术中的弊端，成为真正全方位控制的主要技术，将其应用到大中型楼宇自控系统当中，能够实现一体化的管理体系，发挥出更加强大的作用和效果。基于此，本文将对总线技术在楼宇系统中的应用和系统集成进行分析。

关键词：现场总线技术；楼宇自控系统；系统集成

引言：现场总线技术能够对楼宇自控系统实施全面化控制，该技术具有较强的安全性、开放性、灵活性，在我国石油、化工、电力、机械制造等多个领域中得到十分广泛的应用。将该技术融入到楼宇自控系统当中，能够使楼宇设备效率得到进一步提升，具有低污染、低能耗、可持续性强的等优势。

1.现场总线技术在楼宇自控系统中的应用设计

某工程主要为大型综合办公楼，总建筑面积为40000m2，地上十五层，地下两层，地上首层为大厅和信息消防中心，第二层至第十五层为各种类型的办公用房，顶层为水箱间；地下一层为餐厅，地下二层为车库。

1.1系统总体结构设计

根据该工程的相关方案要求，将系统总体设计为三级结构，中间层为监控层，对楼宇自动化系统中的各个子系统进行监控，并且将管理层放置到大楼的信息中心当中。在本工程实施中，对中间控制层与现场控制层构建了自动化网络，通过ControlNet接口模块与中央管理层信息网络相互连接，以此来实现一体化的楼宇管理体系。

1.2总线技术的硬件配置

1.2.1现场控制层的配置

在现场控制层当中，采用ControlLogix控制器进行控制，该控制器能够构建出多性能的控制平台，与以往传统的PLC相比来看，具有更加强大的性价比优势。在该平台中，支持过程控制、顺序控制、传动控制、任意组合等功能，能够为民用场合控制带来极大的便利，使控制器能够按照用户的需求对信息进行自由转换[1]。

1.2.2中间控制层的配置

对于中间控制层的配置，主要采用DELLPowerEdge1850机架的方式，将通信接口与ControlNet相互连接，在该平台当中，可以采用组态软件设计，包括打印、显示、记录、系统参数设置等多个部分。在控制网络与信息网络相连接方面，主要通过ControlNet接口与中央管理层相互连接，以此来实现两个网络之间在数据的传输和融合。

1.3物理网络设计

在物理网络的安装和设计方面，包括线缆选择、拓扑结构、屏蔽电缆等方式。在本工程进行组网规划的过程中，在结构上采用的是自由拓扑模式。由于该系统自身较大，加之线路的铺设较长，在实际运行的过程中可能会产生相互干扰现象，因此采用屏蔽双绞线的方式。为了提升网络的可靠性，对各个屏蔽线进行连接的方式为：每个网段中的屏蔽线路均包括与地面接触，如若不能够保障全部与地面接触，则至少需要与地面接触一次，以此来保障线路安全。

2.系统集成分析

所谓的系统集成主要是指在总体的系统环境当中，为了提升系统的协调性，可以将各个子系统之间相互关联，将各项技术联系在一起，构建一个系统集成，实现信息和资源上的重组和共享，营造出更加高效、舒适、便利的生活环境。

2.1基于ControlNet总线的体系结构

在现场控制层当中，以现场控制设备为网络节点，构建现场控制网段，利用现场总线将众多测量仪表连接在一起，并根据公开、规范的原则制定通信协议，以此来实现远程监控计算机与现场仪表之间的信息传输，实现数据的沟通与共享。在本工程当中，将总线网段与现场设备相互连接，共同构成了楼宇系统中的底层，也被称为是现场控制层[2]。

在中央管理层当中，也被称为是信息层，一般使由以太网等具有较快传输速度的网段共同构成，也被称为是信息网络。在中央管理层当中，以PC机为中央监控主机和平台，对整体系统进行管理、检测、优化等。

在中间监控层方面，通常会设立工程师站与操作员站，具有桥梁和纽带的作用，不但能够对管理层发布的指令进行接收，对现场设备进行有效的控制，而且还能够将信息指令转达到中央控制室当中，并给将信息存储到实时数据库当中，对其进行集中优化和现实，以此来对现场设备进行有效的监督与控制。

2.2系统软件架构

根据系统相关技术研究与客户方的修，在本工程的软件架构当中，能够实现将信息网络数据与控制网络的融合与交换。通过上文中中央管理层中所使用的组态软件可知，在中间监控层当中，仍然可以使用此项技术对现场实时数据进行储存。由此可见，该组态软件仍然能够起到承上启下的作用，将上级信息网络与现场控制网络之间相互连接。在具体实施的过程中，将两个核心问题相互连接，以此来解决两个方面的问题。一是对数据信息进行实施采集，将组态软件融入到实时数据库当中。二是通过“上位机”组态软件对数据信息进行交换，并且对其进行远程监控，上述问题的解决能够使系统的运行效率得到更加显著的提升。

2.3组态监控软件的设计

为了使软件功能得到充分发挥，使其在硬件设备当中得到更加良好的应用，促进系统运行的效率，本工程中采用RSView32组态软件，对楼宇系统进行组态设计。

2.3.1项目建立

首先需要在系统中创建一个项目，该项目的位置存储到硬盘的一个文件夹当中即可，在该文件夹当中，当处于默认状态下时，可以将项目中的所有的信息均存储到该文件夹当中。将组态软件打开以后，单击其中的“文件”按钮，然后点击“创建项目”，再单击“打开”，便完成了对项目的创建[3]。

2.3.2RSView32通讯配置

RSView32通讯配置属于与硬件设备之间相联系的软件，对于RSView32的使用主要与驱动程度相连接。在本文所研究的系统当中，在节点编辑器当中，选择“OPC服务器”中的数据信息，对节电名称进行编辑，然后单击“启用”，点击“接收”，再选择“关闭”命令，便完成了通讯配置操作，这时推出节点编辑界面即可。

2.3.3标记数据库设置

在本工程中，建立数据源与变量之间相互对应的数据链路，标记的主要作用是对本机当中变量进行名称的编辑，可以由可编辑控制器或者服务器对外部数据进行标记，该标记也被称之是设备标记，选择“设备”作为标记数据源，将其设置为一个节点，标记内容为从何种取得的数值，然后在数据源中构建一个数据链路，而内存当中的标记将无法与服务器之间相互关联，在启动的过程中，其数值将被作为初始值进行设置和定义。将标记存储到数据库当中，可以被标记为逻辑控制、活动记录、图形显示等。

2.4上位机监控界面设计

在上位机监控界面的设计方面，其基本要求主要为生动、友好，尽最大力量满足用户方提出的要求。本文将对楼宇自动化控制系统当中的上位机显示界面进行设计。在主界面当中，通过选择对应的各项功能进行窗口切换，通过VB插件实现对上位机当中各项功能的切换，功能主要包括状态显示、历史曲线、工程参数、集中显示等等，在TabbedDialog控件当中，提供了一组选项卡，选项卡的功能在于每次只能够激活其中一个控件，而其他的控件将被隐藏起来，每次对该空间进行激活以后，便能够相应的弹出一个界面，为使用者的操作提供极大的便利。

结束语：综上所述，本文对某综合办公楼中楼宇系统设计进行分析，在ControlNet总线的基础上，对其在楼宇自动系统中的应用进行分析后得出，系统控制工程的构建包括系统组态、软硬件配置、设备选型、系统调试等多个方面，需要对其进行大量的开发和研究才能够完成。将现场总线技术应用到楼宇系统当中，能够使楼宇系统功能得到有效的扩展和延伸，充分符合我国提倡的可持续发展的目标。

参考文献

[1]王松青，童明俶.LonWorks与BACnet现场总线技术及其在楼宇自动化系统中的应用[J].电器与能效管理技术，2014，（9）：35-39.

[2]周竹.ControlNet现场总线技术在楼宇自控系统中的应用[J].现代建筑电气，2015，01（12）：1-4.

[3]姚胜兴.LonWorks现场总线技术在楼宇自动化系统中的应用研究[D].湖南大学，2015.