现场总线及集散控制课程报告

现场总线及集散控制课程报告LonWorks总线在楼宇自动化(BAS)中的应用班级：电气1321学号：1330117106姓名：陈旻忞DCS、FCS内容阐述（30分）自我阐述（45分）字数（10分）格式规范（15分）成绩（100分）等级LonWorks总线在楼宇自动化(BAS)中的应用陈旻忞电气1321（苏州科技学院天平学院江苏苏州215009）摘要：LonWorks总线技术是近些年发展迅速的一种新型总线，它是美国Echelon公司1991年推出的局部操作网络LON（LocalOperatingNetwork），现已经成为了最流行的总线之一。它被广泛应用于楼宇自动化、家庭自动化、保安系统、办公设备、运输设备、工程控制等领域[1]。本文主要紧密围绕LonWorks总线在楼宇自动化中的应用，对LonWorks总线技术进行分析。关键词：LonWorks总线技术、楼宇自动化、完全分布式控制、智能化引言在经济飞速发展的现代社会，智能建筑作为信息时代的产物之一，在全世界范围为内得到快速发展。所谓智能建筑一般由智能楼宇自动化系统（BAS）、办公自动化系统（OAS）、通信自动化系统（CAS）三部分组成[2]。其中BAS作为智能建筑的重要子系统之一，其系统构成与运行情况对整个智能建筑系统运行的成败产生直接影响。在智能控制方面，由于国际标准化组织迟迟未给定出关于楼宇自动化控制网络的标准规范，所以尚未有一个国际统一的标准。当前在该领域有两种技术应用最广泛：一是美国供热、制冷与空调工程师协会（AmericanSocietyofHeating,Refrigerating,andAirConditioningEngineers,ASHRAE）制定的BACnet标准协议；二是Echlon公司提出的LonWorks总线技术。世界各大楼宇自控公司一直认为这两种技术是当前“最先进的”、“有非常大的潜在能力的”技术[3]。本文主要阐述基于LonWorks总线技术平台的楼宇自动化系统。1.LonWorks总线技术概述[1]LonWorks总线技术的主要特色是将通信协议嵌入到一个芯片内，用户采用该芯片及相关配件可以设计出自己需要的各种应用节点，再利用各节点与路由器/中继器等组成LonWorks网络。LonWorks技术的核心是具备通信和控制功能的Neuron芯片。LonWorks技术提供了ISO/OSI的全部7层服务，并固化于Neuron芯片。在控制系统中引入LonWorks技术，可以方便地实现分布式的网络控制系统。其主要特点会在下面的部分阐述。2.楼宇自动化系统简介楼宇自动化系统，其实质是运用计算机技术、通讯技术、控制技术、电子技术和传感器等技术，对整个大厦的建筑设备——空调、照明、供电、供水、消防等进行自动化控制与管理，从而提高大厦的技术与信息含量，增强其整体竞争能力。随着信息技术的迅速发展，人们对各类建筑物的使用功能要求越来越高，楼宇自动化系统也越来越复杂[7]。楼宇自动化系统的基本组成如图1-1所示[4].图1-1楼宇自动化系统组成图Fig1-1Theconfigurationfigureofbuildingautomation1.1供配电系统供配电系统的主要功能是保证建筑物安全可靠的供电。在这个基础上，系统还可以包括用电计量和各户用电费用的监测。1.2给排水系统给排水系统主要是监控大楼内的给水排水正常运行，能够监控各水泵、水箱，当发生故障时，可以及时维修。1.3照明系统BAS楼宇自动化系统设备运行管理与监控消防与安全防护供配电系统给排水系统照明系统暖通空调系统电梯系统其他设备系统安全防范系统消防系统照明系统主要是对大厅、走廊、办公室以及停车场等地的照明进行控制，在无人情况下能自动熄灯，防止电能的浪费，达到节能效果。1.4暖通空调系统暖通空调系统主要是能够根据周围环境，自主的调节空调的适宜温度，在满足人体需要的情况下节能减排、低碳环保。1.5电梯系统电梯系统应能实时监测电梯的运行状态，当发生紧急情况时，能够随时控制电梯，避免造成人员伤亡。1.6消防系统消防系统因该在发生火灾的情况下，能够调动起火灾报警器、洒水器、通风口等，及时通知火灾信息并尽可能减小火势。1.7安全防范系统安全防范系统应能随时调取监控，当不法分子侵入时，能够及时报警并采取相应的安全保护措施，将损失最小化。2.楼宇自动化系统的发展状况[5]半个多世纪以来，楼宇自动化控制系统经历了以下几个阶段：PCS（PneumaticControlSystem）气动控制系统阶段ACS（AnalogControlSystem）模拟控制系统阶段CCS（ComputerControlSystem）计算机控制系统阶段DCS（DistributedControlSystem）集散控制系统阶段FCS（FieldbusControlSystem）现场总线控制系统阶段。PCS的特点是简单的就地操作模式；ACS其特点是以电气代替气动奠定了现代控制论的理论基础，确定了控制室的概念，将被控对象进行功能分离；CCS建立中央计算机系统，控制的集中性增加了系统是空的危险，只要是系统的一个环节出错，系统就有可能瘫痪，可靠性差；DCS则实现了系统的分散控制和集中管理，功能分散是其显著特点；FCS是DCS的发展，从分散控制到现场控制，数据传输采用总线方式。其特点是数字化程度高，总线上传输的都是数字信号，资源可共享。[6]3.为什么采用LonWorks总线技术传统的集中控制系统中，远端传感器向中心控制器提供反馈信号，每个系统都有自己的I/O及处理过程，这样造成开发、安装、调试复杂、成本高、扩展性差。系统设计师大量的精力用在传递线路和通讯方面。而LonWorks技术拥有诸多优点[1]，集中体现在：（1）系统具有开放性和互操作性LonWorks网络由节点（即智能控制器）通过固化于Neuron芯片内部的符合OSI七层参考模型的LonTalk网络通讯协议互联，组成“PeertoPeer”对等网络，开发人员只需要将主要精力花在系统应用设计方面，而不要专门去实现和测试传输线路和通讯系统。（2）完全分布式控制网络节点靠近现场传感器和执行机构，每个节点都能完成控制和通讯功能，部分节点故障不能造成系统瘫痪，可多至9个监控站可随意安装在网络的任何位置，并且位置也可以随时变换[7]，监控站之间功能完全对等，也可以定义成不同级别，网络上的信息是共享的。这些特点对系统的调试、维护和稳定性都有重要的意义。（3）系统组态灵活、开发周期短、应用媒体范围广泛采用不同类型的收发器，系统可采用双绞线、光缆、同轴电缆、电力线、红外线等多种媒体进行信号传输；根据传输距离远近、传输速度和现场设备等具体要求组成自由拓扑结构或总线型等结构，这些都给系统设计和维护升级改造带来极大的方便。4.结论BAS建设的目标是创建安全、方便、舒适、经济、节能的工作环境，为客户提供周全、便利的服务，为公司提供现代化的管理体系，以提高工作效率、节省能源，适应未来社会的进步和发展。作为信息和科技的产物，楼宇自动化体现了一个国家的综合实力。随着我国改革开放，经济不断发展，楼宇自动化在我国也得到较好的发展前景。参考文献[1]刘国海，梅从立.集散控制与现场总线[M].北京：机械工业出版社，2011，99-108[2]楼宇自动化系统与应用[M].北京：电子工业出版社，2005:1-117[3]郝晓弘，马向华.论现场总线控制系统[J].自动化与仪表.2001（3），1-5[4]盛啸涛，姜延昭.楼宇自动化[M].西安：西安电子科技大学出版社，2004,3-5[5]羊梅.LonWorks技术在楼宇自动化中的应用研究[D]：[硕士学位论文].成都:西南交通大学.2008[6]生肖套[盛啸涛，姜延昭.楼宇自动化[M].西安：西安电子科技大学出版社，2004,3-5[7]百度资料