楼宇自控网BACnet典型工程应用

1第一个完全开放式非专用楼宇自控网 　　楼宇自控网BACnet Building Automation and ControI Network的概念　　　　　在智能化建筑物内，以计算机为核心的控制设备日益增多，其控制功能强大而复 杂。几十家甚至上百家厂商所生产的不同设备使用于同一建筑物内，设备厂商采用五花八 门的应用软件及通讯协议给用户系统集成及管理使用带来诸多不便。当用户选择设备时往 往受制干若干厂商的设备而提高造价，所以制定一个统一的通讯协议标准，各厂家共同遵 守，使建筑物内的各子系统更加标准化的集成，就成为十分迫切急需的问题。智能化大厦 系统通讯协议上进入了一个崭新的标准化时代，结束了以往各厂家自成体系混乱的局面。 楼宇自控网不是软件，它是一个标准通讯和数据交换协议。各生产厂家按照这一标准开发 与楼宇自控网兼容的控制器和接口，最终达到不同生产厂家的控制器可在这一标准通讯协 议下相互交换数据的目的。目前世界上著名的楼宇设备的生产厂家，陆续推出满足BACnet 标准的新一代产品。　　 　　楼宇自控网是一个真正的、非专用的开放通讯协议标准。500页的协议规范详细地 阐述了楼宇自控网系统的功能。它阐明了系统组成单元相互分享数据实现的途径、使用的 通讯媒介、可以使用的功能以及信息如何翻译的全部规则，各种系统相互开放通讯的基本 规则。　　 　　楼宇自控网是一个完全非专用的系统。这意味着不必使用专用的芯片组成协议。　　BACnet（楼宇自控网）简介： 　　 A. 开放的系统BACnet 　　 ＊BACnet是一个用于BMS系统的开放的协议 　　 ＊BACnet是ISO的标准范本　　 　　 BACnet：选取了网络通讯系统中七层结构中对BACnet合适的ISO／OSI模型的某些方 面，而且也选用了某些最为流行和最为有效的局域网标准来处理物理层和链路层。 BACnet与ISO／OSI之间的关系。 　　 ＊BACnet规定了系统各部分如何通讯和联网 　　 ＊BACnet是美国国家标准／美国暖通工程师协会标准135-1995 　　 B.BACnet涉及的范围广泛 　　 ＊可以使用在系统的任何层，从BAS和FAS系统上层的集成到现场总线层的传感器和执行 器。 　　 ＊系统规模无限制，从只有一个控制环路的单个DDC到使用光缆的建筑群控制系统。 　　 ＊支持远程点对点（POINT-TO-POINT）的连接。 　　 C为什么要开发BACnet 　　 ＊多个系统集成 　 　　 ＊业主更多的选择 　　 ＊系统的一致性更好　　 　　 ＊提高竞争性＊非专用性 　　 D. BACnet标准是要解决什么问题 　　 ＊支持了局域网（LAN）类型＊规定了信息结构，控制器之间可以用“相同的语言”交谈 　　 ＊为行业的贯彻执行提供了一个标准框架 　　 E． BACnet局域网的数据速率见表1。 　　 表1：BACnet局域网的数据速率表 　　 局域网 　　 标准 　　 数据速率 　　 ETHERnet 　　 ISO/IEC 8802-3 　　 10 TO 100 MBPS 　　 ARCnet 　　 ATA/ANSI 878.1 　　 0.156 TO 10 MBPS 　　 MS/TPPS 　　 ANSI/ASHRAE 135-1995 　　 9.6 TO 78.4 KBPS 　　 LONTALK 　　 PROPRIETARY 　　 4.8 TO 1250 KBPS 　　 ＊BACnet不需要任何专用的硬件和软件 　　 ＊ETHERnet和ARCnet用于工作站和网络控制器之间的高速通讯 　　 ＊MS／TP用于单元（设备）控制器以及其他I／O设备之间 　　 ＊PTP用于RS-232 口直连或通过MODEM从远程工作站拨号 　　 F.BACnet的语言 　　 ＊对象（Objects）　　 　　 BACnet的对象替代了传统的“点”， BACnet定义了18个标准对象。每一个对象， 都有一个标准的属性集合。这些属性为BACnet网上其它设备描述每个对象及它当前的状态， 每个BACnet设备包含这18个标准对象的一个子集。　　 　　 ＊属性（Properties）　　 　　 BACnet定义了123标准属性。属性是我们从对象获取信息向对象发出指令的手段， 各种标准对象都规定有这些属性组成不同子集， BACnet要求某些属性必要赋予每个对象，而一些属性可以待选。 　　 ＊服务（SerVices）　　 　　 BACnet定义了32种服务，服务是BACnet设备从其它设备获取信息，给其它设备发出 指令完成一定的操作，或通知一个或几个设备发生了某些事件的手段。 　　 2 BACnet典型工程介绍——三藩市州政府大楼（450金门大厦） 　　 A. 三藩市政府大楼简介　 　　 - 22层 　　 - 13万平方米 　　 - 三藩市第二大办公楼大厦 　　 -美国西部最大的联邦政府大楼，法院及联邦政府部门办事处所在地 　　 B. 工程目标 　　 - 预计在工程完成后，每年能节省超过50万美元能源消耗（未计算其它系统操作及维修 成本的节省）。 　　 -以楼宇自控网为主体框架，将大楼各层原有的专用通讯协议的自控系统翻新及提升并 有各机电设备系统联网，达成集中管理的成效。 　　 C. 工程设计概念 　　 - 使用直接数字控制器（DDC）代替以手动，气动及恒温器操作的旧控制系统。约 9，000个对象或点。 　　 - 多台操作中央站，包括伺服器，工作站及远程工作站（通过Modem）等。操作员可通过 各中央站监控有关机电设备的运作情况。 　　 - 增加监察设备来计算各机电系统如暖通空调，照明等的耗能数据。 　　 - 翻新8台双风管式变风量空调机，约1，000台变风量未端机，电脑房空调帆及动力 系统设备。 　　 - 翻新服务法院（17层至20层）的共13台空调机。 　　 - 与大楼原系统联网，包括FBI（联邦调查局）及GSA（Genera Service Administration，美国联邦政府主管建设及管理的部门）等部门的办事处楼层。 　　 - 提供楼宇自控系统给原没有自控系统的各政府办事处楼层如GSA（三层至五层）。 　　 - 监控动力系统设备。 　　 -使用楼宇自控网通过以太网通讯主干。 　　 D. 获取合同的过程 　　 - 由1995年底开始进行 　　 - 各系统供应商首先提交资格审评表，藉此具体提出有关其现有设备系列及将来开发的设备 系列能支持楼宇自控网。 　　 - 在1996年初，只剩下6个系统供应商能符合资格要求。 　　 - 各供应商对此工程的设计概念开发设备。而工程筹委会于1997年初落实由两家系统供应商 共同负责此工程。 　　 （a）系统供应商A的合同内容为 　　 - 提供Windows NT操作平台中央站 　　 - 综合布线（以太网）的安装 　　 - 提供楼宇自控网的控制器（下同）控制约812台双管式变风量支持末端机 　　 - 提供控制器控制约60台单管式变风量末端机 　　 - 提供控制器控制约8台双风管式变风量空调机 　　 （b)系统供应商日的合同内容为 　　 - 提供控制器控制约197台双风管式变风量末端机 　　 - 提供控制器控制约16台单风管式变风量末端机 　　 -提供控制器控制约13台定风量空调机。 　　 E. 系统现况及未来扩展 　　 (a)现况 　　 - 1997年底完成首期工程（在设计时间及预算内完成)。　　 　　 系统供应商A所提供的中央站及其软件不仅可监察及控制自身控制器的参数，亦能 对系统供应商B所提供的控制器参数作出监控。楼宇自控网成功地将不同楼宇自控系统联 网。 　　 （b）未来扩展-与新普利斯消防系统联网 　　 - 与照明系统联网 　　 - 与动力站系统设备联网 　　 - 与现有的江森控制器联网　　 　　 三藩市州政府大楼（450金门大厦）是BACnet典型大规模系统工程，有关BACnet NT工作站、BACnet NT服务器与LAN控制器楼宇控制单元、网关之间的较详细配置示意图见 图2。 　　 3 结束语：　　 　　 以上介绍的BACnet（楼宇自控网）协议反映了楼宇控制的国际最新流行趋 势，它代表了一个崭新的方向，具有很好的应用前景。控制工程师可以根据BACnet网络开 放协议，灵活地选择不同类型。最适合控制要求的产品，构成更完整、更优化的互联网络， 使整个控制网络更加经济合理。建筑物业主可以在公开、公平的竞争中，灵活的选择设备 和系统，而不受几个产品厂商的限制而获益。采用符合ANSI标准的BACnet局域网，以保证 在未来的扩展中工业标准的兼容性。　　 　　 楼宇自控网的使用，除了使用户能有更多的选择及各自开发自身通讯协议的系统供 应商认识到统一通讯协议的重要性及依据，亦同时将各系统供应商从以往只作自我开发系统 转变成互相配合及增强售后服务的水平，形成较良性的竞争，对用户及各供应商造成社会 效益和经济效益。