最近几年,未来的楼宇被人们认为 将会是充满了各种各样的智能设备。楼宇控制网络中的传感器、执行器、阀门等都是智能的,楼宇 的基础设施能无缝隙的将数据网和控制网连接起来,形成整体的楼宇网络。 走向开发性 今天的楼宇自控行业与昨日的计算机行业有许多的相同之处。传统的楼宇控制系统也是封 闭式的,通常从一家公司购买并由他们安装。由于这种系统是主从式的控制结构,安装和维修成本都 较高且将来的增减、改造和维修都有一定的局限性。任何在子系统层上的集成都需要有昂贵的网 关硬件和专业人员专用的编辑程序来完成。 不幸的是不少的控制系统生产商并不愿意提供真正的开放平台。 从后视镜里往前看 如果我们仔细看看今天楼宇自控厂商们提供上市的各类产品,我们不禁要怀疑这些厂商们是 否在后视镜里往前看。最终用户们要的是对等式的开放系统,不含那些昂贵的、独家的、封闭式的 模板和中央控制器及相应的复杂布线、控制程序和维护。 今天的控制设备厂商们希望用他们的昂贵的网关来做集成(达到互操作性),虽然这些网关可 以使子系统达到某一程度的互操作性,但网关限制了终端设备之间的通讯,并使整个系统复杂化了。 智能化的路由器可以解决上述弊病。路由器使通道之间透明,可从任何地方访问某通道上的某个终 端设备。路由器提高了系统的可靠性,为升级、改变和更换提供了足够的灵活性。这种路由器的工 作方式只是在网络中进行逻辑的隔离而非物理隔离。 当我们这个控制行业采纳了真正的开放性系统时,业主和物业管理人员们才能享受到从不同 厂家产品中集成出一个楼宇管理系统的真正好处:自由选择最高性能价格比的产品、技术和服务;成 本也可以在产品的真正生命期中摊销完毕。 开发、安装开放性的控制网络 相关公司提供了开放性LONWORKS控制网络的系统级基本组成模块,这些系统模块主要是面 向OEM厂家的。产品是: *开发工具 *Lon Talk(通信协议) *神经元芯片 *收发器 *网络接口 *网络操作系统 *网络管理软件 这些系列产品可以使OEM厂商直接获得LONWORKS网络的利益而无需重新开发开放性控制网 络的技术核心,他们可以将他们宝贵的人力物力资源集中在开发控制设备和系统上,提高他们产品 的附加值从而减低开发和生产的成本。 提供给系统集成商的产品 在完成一项高度分布、互操作性的控制方案时,系统集成商起了关键性的作用。为此,Eche 公司相应的对系统集成商们提供了一套Lon Point系统产品。这些产品使系统集成商们可以将不同生产商提供的L0NMARK产品集成在一起,完成 一个完整的控制解决方案。这种解决方案可以取代上面所说的中央控制器,将控制算法直接分布到 I/O设备上。 Echelon的Lon Point接口模块不但可以取代这些中央控制器,系统集成商们也可以用Lon Point将不具备神经元芯片和收发器的传统老设备连接到 Lon Works网络上。LonPoint模块中的神 经元芯片可对传感器、执行器的信号进行直接处理。这些安装容易、编程简单的LonPoint模块与复 杂的中央控制器相比起来,无论在价格上或是接线工作和维修过程中都有很大的价格优势。 Echelon的预见 相关公司在楼宇自控领域的总之就是将市场推向基于LONMARK互才做性,开放式的全分 布网络控制系统。要做到这一步,就要求生产商们取缔那些独家性的中央控制器和网关,降低设备、 安装及生命周期的成本从而降低系统成本。 有不少的生产商对“开放系统"仍抱着怀疑态度。他们关心开放后,市场是否真能快速 成长。其实,他们多虑了。控制领域开放后,市场肯定会迅速扩张,那时生产者们才能真正达到薄利 多销的程度。 LONWORK互操作协会和他的240多名成员们正致力于推广真正开放的楼宇自控市场。协会的 成员们来自生产商、集成商和业主及最终用户们。协会的工作包括制定互操作性标准,对产品进行 认证,同时对市场做宣传和推广工作。 企业的全面连网 在建筑业中,随着企业的数据网和国际互联网的迅速发展,把企业的控制网连接上TCP/IP已 越来越迫切了。用路由器取代网关而将不同的通道连接起来,这种“隧道”路由器的工作原理将L0N WORKS信息打包在TCP/IP信息包内,送上TCP/IP网络。由于此类结构的系统是一个集成的网络,所有 的点都是透明连接的,使系统在安装、监测、诊断、维修都非常方便。也就是说:一个网络工具可以 在网上任何地点对网上的其他节点进行工作。 新一代的路由器可将四NW0RKS网络上的通道透明的、无缝隙的连接到以太网主干线的网络 上,也可直接连到有以太网插卡的计算机上。其结果是一个强有力而连贯如一的LONWORKS的楼宇自 控系统,将楼宇物业管理软件系统与所有的智能节点连接起来。这种一体的网络结构大大减低系 统生命周期成本,更可以完成许多现在认为不可能的解决方案。为了实现这种IP(因特网协议)相连 方式的应用,相关公司正与CISCO公司紧密合作着,开发并推出适应这类市场需要的产品。 现在新一代的楼宇自控产品已经问市了。要保证我们的楼宇系统是真正开放的,需要业主、 设计师、集成商们共同向厂家们要求真正的开放又带互操作性的新产品。如果没有这种推动力的话 ,生产控制器的厂家们仍然会继续提供我们看到过的老产品。我们的行业需要树立新的规范,制定 LONMARK互操作性,设计对等式平面的系统结构,使用不含网关和基于LNS平台的网络工具。 让我们合作起来,携手共进,把我们对现代楼宇智能网络的展望变成事实!
IT智能楼宇专业未来的就业趋向 一、IT智能建筑市场的发展与人才需求状况 智能建筑是建筑艺术与现代控制技术、通信技术和计算机技术有机结合的产物,是人类文明发展的必然趋势。据建设部的统计,迄今为止,中国内地(不包括港澳台)共有不低于四千五百幢智能大厦,大部分建筑规模均在3万平米以上。 楼宇智能化技术的飞速发展、技术的更新以及楼宇建设数量的猛增,提高了市场对智能楼宇人才的需求,目前全国从业人员约70万人,主要集中在上海、北京、广州、深圳、天津、重庆、杭州、宁波、大连等大中城市。 我国从事智能建筑这方面的人才很缺乏,尤其是高级人才奇缺。这是有多方面的原因:一是智能建筑本身发展时间不长,国外20多年,国内也才10几年;二是由于智能建筑是新兴的多学科交叉领域,高等学校原有的相关专业都无法全面覆盖;三是随着IT技术的快速发展,建筑智能化技术的发展也很快。因此,造成目前IT智能建筑行业对人才大量需求的局面,真正是求“才”若渴。 二、IT智能楼宇专业毕业生的主要就业方向 学生毕业以后可以到智能楼宇系统工程有限公司、安防科技有限公司、网络集成公司、弱电系统工程公司、消防系统工程公司、通信系统工程公司、招投标服务企业、工程建设监理公司、智能楼宇系统设备生产厂家及机电设备公司从事项目设计、安装、设备调试、施工组织与管理、系统运行与维护、销售及技术支持以及行业中的高级管理工作。 三、IT智能楼宇专业毕业生的主要就业岗位 楼宇智能化工程师、技术支持工程师、工程监理、系统架构师、网络监控工程师、消防工程师、5A智能工程师、UPS、防雷工程师、智能产品销售工程师、弱电工程师、 售前售后技术支持、安防工程师、项目经理。
面向未来型智能楼宇自控系统(IBAS) 1. 前言
关于一座大楼的自动化系统的结构及其分类众说纷纭, 3A, 5A, 或 xA. 多少个A 其实 并不十分重要, 无非是一个系统划分归类的问题. 重要的是, 楼宇自动化系统里面的功能是否得以完美地实现. 楼宇自动化其根本的目的是: 使复杂问题简单化, 使楼宇功能多样化, 使物业运作安全可靠化, 使生活环境舒适化,以及系统高度的智能化和节能化.
奥地利贝加莱工业电子公司作为欧洲著名的自动化产品生产商,早在80年代中期,就在欧洲推出了以PCC为主导的B&R楼宇自控系统. 这些系统最先在德国的著名汽车制造商如大众, 奥迪以及宝马等得到了应用. 纵观这些系统可以总结出如下的一些共同的特点并随后有图示:
* 这些楼宇自控系统都用于可靠性要求很高的工业环境中;
* B&R楼宇自控系统突出实用的特点. 它包含了锅炉监控管理,锅炉能源分配,变电站综合自动化 系统,给排水系统,温度湿度控制等 子系统;
* 分布式控制概念: 主站或 某一子站出现故障不会 影响系统其他部分的运行.在总结了贝加莱在欧洲的楼宇自控系统的特点和经验, 并分析了中国 市场上各家系统长短处之后, 贝加莱于97年在中国推出了贝加莱智能型楼宇自控系统. 此系统从设计
思想到软硬系统配置都采用了全新的面向未来的概念, 充分体现了可靠, 智能, 节能以及舒适的基本特点.
2. 贝加莱智能型楼宇自控系统简介
随着高层建筑的大型化 和多功能化, 服务项目不断增加, 机 电设备种类繁多, 技术性能复杂, 管理工作已非人工所能完成. 因此, 充分利用现代化控制技术、通讯技术对楼宇 进行管理已成为现代高层建筑的基础. 楼宇自控系统的监控管理对象一般来说应是:
* 空调及通风系统
* 冷/热水系统
* 给排水系统
* 变配电系统
* 照明系统
* 电梯系统
* 防盗系统
* 巡更对讲系统
* 消防系统
由于在中国对消防有特殊的规定和约束, 消防系统可以作为BA的一个特殊子系统,也可以单列为消防自动化系统-FA.
贝加莱IBAS系统基本构成为如下三个部分:
A. 传感探测元件及控制执行元件
传感探测元件包括: 温度传感器, 相对温度传感器, 湿度传感器, 流量传感器, 液压检测器, 压差开关, 水流开关, 以及电流互感器, 电压互感器等.
控制执行元件包括: 继电器, 电动调节器, 电动阀门, 执行器等.
B. PCC楼宇主控系统
贝加莱的楼宇主控系统由B&R2000系列的PCC(Programmable Computer Controller - 可编程计算机 控制器)构成. 此系统主要体现了分布式的控制思想. 实现这个思想 的网络结构主要由以太网及现场总线配置而成.
C. 楼宇自控软件系统
贝加莱智能型楼宇自控系统的软件系统主要有两个组成部分, 即主站监控软件和
底层PCC控制软件-PG2000系统.
3. PCC主控系统
3.1 可编程计算机 控制器
贝加莱新型智能楼宇自控系统的优势主要是由PCC主控系统来体现的.自从世界上第一台PLC于1969年在美国DEC公司诞生以来, PLC随着计算机技术的飞速发展已早已摆脱 了当年"顺序控制器"的雏形. 当今传统的PLC已能完成逻辑顺序控制, 模拟量处理和回 路调节的功能. PCC就是从这个家族里脱颖而出的最新一代的可编程控制器. 它在面向控制的前提条件下经济高效地集成了PLC和大型计算机 的特点. 它与一般的PLC相比
具有如下优势:
A. 多任务分时操作系统(MULTI-TASKING OPERATING SYSTEM)
B. 硬件软件充分体现模块式思想,且硬件模块可带电插拔
C. 多处理器模块(MP)和智能型I/O模块(IP)
D. 高级语言 (C) 可直接作为编程语言
E. 用现场总线实现分布式控制结构, 主站与子站及子站间既相互关联又相互独立
F. 通信功能强大.贝加莱除给特定品牌(SIEMENS, AB, MODICON, MITSUBISHI)的控制器配备特定协议通信程序外, 还配备创建特殊通信协议的工具(FRAME DRIVER)
G. 具有兆字节级的应用程序存储器
其网络特点可由下表总结:
B&R 网络特点
网络节点
Profibus/RS485: 127
CAN: 64
RIO: 99
I/O节点
>10000
网络拓扑结构
Profibus/RS485/RIO: 总线, 树状
适用网络产品
RS232(Sinec L1, Modbus, ...)
RS422, RS485
Profibus DP
Profibus FMS
CAN
Ethernet/Arcnet
RIO(无标准)
开放式总线支持
有(Profibus, CAN, ...)
网络速度
RIO: 2Mbps
CAN: 1Mbps
Profibus: 500kbps
CPU类型
68( ( ( (Motorola)
(68332, 68030, 68040, ...)
CPU速度
可达38MHz
闪光存储
可达16MB
RAM
可达16MB
编程语言
高级语言
梯形图
指令表
3.2 主站与子站配置方式
楼宇自控系统的网络基本可分为三个层面: 管理层, 控 制层和现场层. 一般来说, 控 制层和现场层可以合并为一个网络层面.
3.2.1 管理层
贝加莱楼宇自控系统的主站除管理整个BA系统外, 同时又是OA和CA系统的接点. 它主要用B&R2010的以太网模块及现场总线接口配备而成, 如图4所示.
为了保证整个系统是开放和模块式的,这种结构对主站监控软件也提出了开方式的要求.
笔者推荐的软件有: B&R的WISIWIN, 澳大利亚CIT公司的CITEC以及美国GENSYM的
G2.
3.2.2 控 制与现场层
此网络层面的配置主要有三种途径, 即: PROFIBUS (FMS), CAN总线和B&R远程总线 (RIO). 这三种结构的比较可从上表中看出. 下图示出了这几种现场总线灵活的配置方式.
需要特别指出的是, 贝加莱2003, 2005和2010三个系列无论从硬件上还是从软件上都是完全兼容的. 另外硬件的模块式思想也从根本上保证了这种系统配置的灵活 性.只有灵活的结构才能适应于分期工程的扩展 以及系统的更新要求.
4. 系统的简洁与可靠性
贝加莱新型的楼宇自控系统从三个方面保证了系统的简洁性:
A. 对变配电监控子系统使用交流采样手段.
贝加莱的智能型I/O模块使得I/O模块不但具备高速采样能力,而且还具备分析运算能力. 这一技术的采用可以省掉大量的电量变送器使得电流电压信号直接通过CT/PT环送到系统同等采用模块. 此采样速度基本为32点-200点/周期.电量的测量精度达到
0.5级以上.
B. 现场总线的拓扑结构
现场总线的使得I/O子站可以紧靠传感器与执行机构.控制系统的布线数量便大大减少了.
C. 多用途的汇 线端子
B&R2003系统小巧灵活,非常适合于作远程I/O子站. 其端子排既作汇 线用又可作I/O模块的供电用.由此专用的端子排便可省略掉.系统的简洁不仅提高了系统的可靠性, 而且还给系统的造价带来了经济性.
5. 与消防子系统的接口
在中国可以找到多家消防产品供应商, 其先进性和可靠性主要表现在报警方面. 但自 控方式不全符合中国消防规范. 贝加莱系统成功地解决了与消防自控的专用接口问题. 无论从软件还是硬件角度而言,都使楼宇自控和消防设备达到了统一设计、统一施工、 统一编程,真正解决了楼宇自控管理安全消防问题.
6.智能性表现何处?
纵观国内众多智能大厦, 常常会 发现如下的问题:
A. 中标厂家从系统的配置上不能保证自动化管理的完美实现
B. 一个好的方案往往通过承包商层层盘剥, 最后只好因陋就简了
C. 底层控制思想的实现或者说控制软件的二次开发做得不够.
一个大厦的系统智能性恰 恰是表现在上述的三个方面.
如果系统配置从结构上不能保证 控制管理的思想的实现,那么其他的工作就无从谈起.
但假如硬件条件本已具备, 却不去做深层的二次开发工作,而在主站上只有那些漂亮的画 面, 智能性的体现也属枉然.
贝加莱的系统由于提供了多任务分时的高级语言编程界面, 二次开发的工作实施起来
易如反掌.同时此系统的开放性结构也是智能性保证的前提.
7. 结论
一座大厦往往既是工作环境又是生活环境. 因此BA系统必须从可靠实用的角度出发, 踏踏实实地在项目实施过程中做好二次开发.诸如通过窗户上等微动开关控制空调系统的关闭此类的细节都需要二次开发的工作.当然工程的操作方式也是十分重要的.质量监督当是一个重要的手段.
何为面向未来的系统? 这样一个系统须具备如下特点:
A. 硬件要具备先进性. 未来的新系统要与现系统兼容
B. 软件平台要采用具有生命力的系统, 以保证将来软件的升级
C. 系统须具备开放性
D. 系统须具备好的扩展性
贝加莱的智能型楼宇自控系统在开发之初便将这些问题做了细致的研究并将计划付诸实施.
总之,一个好的BA系统的操作和管理实际上不单纯是一个技术问题, 同时还是一个社会问题。
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