TAC Vista楼宇自控系统在高晶硅主控楼工程中的应用

• 关键词：TAC,Vista楼宇自控系统,BAS
• 摘要：智能化楼宇的建设是计算机技术、网络技术、控制技术、有线电视技术、通信技术等高新技术融合的结果，也是人们物质文化生活质量提高的必然要求，它将成为未来高速信息公路的主要站点。 　 本文以LDK 高晶硅化工厂主控楼系统在计算机网络上的集成应用为例，根据用户的需求，从综合布线系统的设计原则、要求、设计依据、组成及产品选型几个方面，阐述TAC Vista 系统在BAS 中的设计与实现。

      智能化楼宇的建设是计算机技术、网络技术、控制技术、有线电视技术、通信技术等高新技术融合的结果，也是人们物质文化生活质量提高的必然要求，它将成为未来高速信息公路的主要站点。 　
本文以LDK 高晶硅化工厂主控楼系统在计算机网络上的集成应用为例，根据用户的需求，从综合布线系统的设计原则、要求、设计依据、组成及产品选型几个方面，阐述TAC Vista 系统在BAS 中的设计与实现。

1 TAC Vista 楼宇自控系统
1.1 LonWorks 技术简介
       TAC 公司最新的TAC Vista 楼宇自控系统，是一个由高效能PC 机和微处理DDC 控制器组成的一套开放的集散型网络系统， 该系统遵守LonWorks 网络通信协议LonTalk，其系统结构如图1 所示（TACXenta511 和104 均为TAC Xenta 系列DDC 控制器，冷凝器是把气体或蒸气转变成液体的装置。）

       LonWorks 全分布式智能控制网络技术由美国Echelon 公司1990 年推出，是一套开放式架构，各LonWorks 产品能直接互联，易于扩展。开放性LonWorks 网络具有完整的7 层协议，对任何用户都是平等的，采用无中心控制的真正分布式控制模式，能独立地完成控制和通信功能，使用方便、功能强大、质量稳定可靠。
（1）工作站：主要实现网络管理方面的各种功能。监视和管理所连子网及所有现场控制器，实现对某些控制器的手动操作或控制等。
（2）路由器：实现LonTalk 到IP 协议的转换，这样就把控制网络与数据网络结合起来，从而可实现控制网络的远程监控。该路由器提供的巨大的数据包吞吐量和巨大的设备接口以及其简单的启动功能，非常适合于楼宇自动化领域的应用。在同一个域中多至可以同时采用256 个路由器，而每个路由器连接的同一个通道上的LonWorks 设备可多达127 个。路由器向后兼容Internet 服务器，并且路由器能够和Internet 服务器并存在同一个网络中，这个特性确保了现有的网络需要扩展时能够被增加、删除或改变。
（3）TAC Xenta 系列控制器（现场智能控制器），能进行现场数据（开关量、模拟量）采集和处理、而且具有可靠的网络通信功能。从而保证了系统的数据采集、数据处理、输出命令以及数据处理、过程监控等功能。系统的网络结构充分体现了总线控制网络的特点，即全分布式、对等和开放性的网络结构，LonWorks 控制网络的控制器放置在被控对象的附近，减少了布线工作量，节省了人力，降低了成本，提高了工作效率，也十分便于调试与维护。另外，如果网络中一个设备出现故障，不会影响全网其他设备的正常工作，从而把故障点影响降低到最小的程度。
1.2 基于LonWorks 技术的智能控制系统结构
        LonWorks 网络的基本组成单元是DDC控制器，即一些LonWorks 的OEM 公司开发的智能控制模块，它的核心是Neuron Chip芯片。根据实际需要配以相应的外围接口电路，以完成控制电路的各种要求，如模拟量的输入输出、数字量的输入输出、24V 继电器的开关量输出等。一个基于LonWorks 的分散智能控制网络在功能实现上分两级：现场控制级和上层监控管理级。现场控制级的核心即为分布于设备现场的一个个的控制器，主要用于接收和处理来自传感器的输入数据、执行通信和控制任务以及控制执行器操作等。控制器采用自由拓扑结构，分散自治，每个控制器一方面分散独立地解决其测控任务，另一方面通过点对点、点对多点的通信，解决控制器之间的信息传输，实现分散基础上的融合。在现场智能控制器的基础上，实现系统的监控、管理、维护以及与其他计算机系统之间的信息交互，从而实现控制信息和管理信息的集成。
1.3 现场智能控制器（TAC Xenta 系列）
        LonWorks 网络的智能控制器是物理上与之相连的I/O 设备交互作用并在LonWorks网上使用LonTalk 协议与其他控制器互相通信的一类对象。由于引入智能控制器，现场总线控制系统能够把控制功能放到设备层；智能控制器完成原先由上层监控计算机完成的一部分控制功能，并可以脱离上层的计算机工作，具有数据采集、处理、设备控制以及通讯等功能，实现底层设备的自治。每一控制器内部都具有实现其特定功能的软件，各智能控制器之间以网络变量（NetworkVariable） 或显式报文（Explicit Message）的形式进行通信，形成现场协调控制，即一些常规的控制算法（如PID 控制、前馈、反馈等）在现场即可完成，并通过网络接口向上位机传送实时信息。
1.4 基于LonWorks 技术的TAC Vista 系统特点
      TAC Vista 系统适应性非常强。系统为模块化结构，可很方便的构造出不同等级的独立系统，且每级都具有非常清楚的功能和权限，即可用于单独的楼宇管理，也可用于一个区域内分散楼群的集中管理。用户可通过计算机直观、详细地监测并控制楼宇设备的运行状况，完全将HVAC、照明、能源管理、时间安排以及安全系统等置于自己的监控之下。TAC Vista 系统有几个突出特点：
（1）系统的开放性好
       采用国际标准LonTalk 通信协议，即该系统的通信协议对其他用户是透明的，为用户的系统集成和升级，扩展及改造提供了很大的空间。
（2）系统扩展性好
        系统采用自由拓扑结构或总线拓扑结构，可由单个的子站扩展为超大型的分布式综合集散控制系统。这种模块化结构在资金有限的情况下可以保证建筑物的高标准和舒适性，又不会影响适应以后新功能系统的扩展。
（3）系统独立性强
        控制处理单元TAC Xenta 是具有独立的CPU 和存储器的DDC 控制器，只需要将其置于现场内，通过计算机将程序输入即可对设备进行独立的控制。

2 工程实例
       高晶硅项目工程的主控楼，是整个基地的“中枢神经，所有楼栋的信息汇聚于此”，其整个楼宇自控系统采是施耐德的TAC Vista 楼宇控制系统。这栋控制楼宇空调系统由包括7 个成套的空调机组和3 个排风机组成。整个BAS 设计安装有5 个TACXenta“i2814”控制器，1 个“i2920”控制器以及1 个NetcontrollerII 控制器，各控制器作用就是负责采集自身所控制的成套空调机组或风机的数据（开关量、模拟量），进行处理，以控制各自的I/O 设备动作。最大的要求就是监控HCL/TCS 报警，整个楼栋原理图如图2 所示。

图2
2.1 各控制器的作用
       TAC Xenta 系列“i2814 控制器” 是用来控制风道上风阀的开关，以及风道中风机的起停，并通过CURRENT SWITCH（电流传感器）反馈风机的状态给控制器，而且控制限制室内的温湿度；控制器“i2920”对室内空间温，湿度传感器采集的数据进行处理，加工，以输出显示，进而对室内温湿度进行控制。
2.2 成套的屋顶式空调机组
（1）这是约克屋顶式空调机组，共2 台，一个是作为主机组连续操作，而另一个是作为备用。由它们自己的控制系统控制。TAC通过硬件连接完成对这些机组的整合。这些硬件连接由机组的起/ 停和室外风阀组成。这2 个空调机组，一个是作为主机组连续操作，而另一个是作为备用，当主机组发生故障时，调用指令运行备用机组。系统运行时将监控所有的机组，并且把运行情况先是在系统图标上，主机组/ 备用机组应该在每个月的第一个星期二的早上7 点自动切换，机组的延迟切换也可手动完成。
（2）在控制机组启动后，室外新风阀将被DDC 控制打开。
（3）DDC 控制器接收到HCL 探测警报信号后，机组将被控制关闭，室外新风阀也将关闭。
2.3 成套的室内空调机组
（1）这些成套的空调机组将由它们自己的DDC 控制系统控制。BAS 通过硬件连接完成对这些机组的整合。这些硬件连接由机组的起/ 停，室外新风阀以及加湿器组成。
（2）在控制机组启动后，室外新风阀将被控制打开。
（3）一个数字电流传感器安装在电机启动器上，用于监控风机的状态。
（4）在电信间120 安装一个空间温度传感器和一个空间湿度传感器用于监控和警报，当HCL 含量超标时发出警报声。
（5）BAS 控制器接收到HCL 探测警报信号后，机组将被控制关闭，室外新风阀也将关闭。
2.4 排风机
排风机应该与灯开关互锁，关闭灯将启动排风机。一个数字电流传感器将安装在电机上监视其状态。

3 结束语
       通过开放的、互联的、互操作的基于LonWorks 网络技术的TAC Vista 楼宇自控系统，在使用商业建筑群实现楼宇自控化控制，给用户带来舒适环境体验的同时，还减少维护人员和节约能源。在不同子系统集成时整个网络集成变得容易起来，使智能建筑各系统实现无缝集成，通过LonWorks 网络技术应用，为整个系统今后的维护和升级留有很大的预留空间，无论在设备维护或系统扩展时，都不必收受制于专一系统供应商，在开放环境下留给用户带来很大的选择余地。