智能楼宇仿真对象实训系统(BACnet总线型)
针对楼宇自控系统(BAS)中子系统众多、协议不开放、无法互操作等现状,介绍了选用符合BACnet协议产品对楼宇自控系统产生的影响及优势。以某造纸厂项目为例,详细阐述了基于智能楼宇仿真对象实训系统(BACnet总线型)设计方案,该设计降低了系统的投入和运行成本,节约能源。
1选用符合BACnet协议的产品对楼宇自控产生的影响
当前,国内外知名BAS厂家都拥有自己公司所开发的网络通讯协议,导致国内外主流BAS的网络架构型式有所不同,包括各种类型的现场总线和工业以太网等,如SIEMENS PROFIBUS现场总线, BECKHOFF EtherCAT实时以太网, HONEYWELL C-BUS协议等。因各种私有协议的存在,在一定程度上限制了BAS的发展,但经过长时间的努力,特别是BACnet协议的诞生和发展,促进了BAS的开放性和集成性发展。
BACnet协议由美国暖通空调和制冷工程师协会(ASHREA)颁布,其使不同厂商生产的BAS核心设备能够彼此互换互用、互联互通。图1是基于BACnet的BAS系统架构图。
图1基于BACnet的BAS系统架构图
目前BACnet已成为建筑智能化、信息化发展的主流协议,为用户和厂商带来了更多的便利:1)利于楼控厂商提高产品技术和质量,降低产品成本; 2)楼控产品可以由不同厂商的产品组成,利于市场竞争,使较为先进的BAS产品占有市场; 3)楼控产品可由众多的供应商提供服务和维护,降低运营费用; 4)BACnet产品具有很好的可扩展性,利于后期的系统扩容,提供灵活组网方式。
2 Alerton的BACtalk楼宇自控系统
Alerton支持TCP/IP, BACnet等标准。VisualLogic编程软件有别于其他开发环境,如图2所示,它是一套图形模块化编程软件,且面向对象。BACtalk系统采用BACnet,可以实现各厂商生产的DDC之间的互操作。
图2 VisualLogic开发环境
1) BACtalk控制器产品
BACtalk控制器产品包括全局控制器(如BTI, BCM-PWS、 BCM-ETH、 BCM-MS/TP) ,现场DDC控制器(如VLC-1188,VLC-853, VLC-660R),网络路由器(如RTR-200),集成器(如BTP-MODBUS, BTP-HOTEL),传感器(CO/CO2传感器、温湿度传感器、压力传感器等）
2)现场控制总线及应用
BACtalk采用了BACnet MS/TP总线方式对现场设备进行监控和管理,以保证网络数据的正常通讯,通讯方式采用RS485,将DDC、协议转换器及其他BACnet产品通过"手拉手"的方式进行无缝连接。
3) DDC编程环境VisualLogic
管理员在使用VisualLogic时,无需具备诸如C语言这样的编程语言知识,只需把图块进行简单地拖拽、连线,并设置相应的参数,即可编制出DDC控制策略。
VisualLogic软件的主要作用是创建DDC控制策略,由现场DDC的数字输入/出点、模拟输入/出点及内部软件点完成。管理员可选定和命名VisualLogic软件中提供的功能模块。
VisualLogic软件提供了数学运算、逻辑运算、时间表控制及开关逻辑等功能模块。
4) Envision for BACtalk系统软件
Alerton Envision for BACtalk是基于BACnet的一个强大的操作处理中心。系统有强大的3D图形库,画面可以是CAD程序图形,也可以是扫描的照片。管理员通过电脑、掌上电脑、智能手机等设备即可监控和管理整个楼宇设备。该软件也具备实时显示能源消耗等功能。
3 BACtalk楼宇自控系统设计、施工、调试流程
遵循各种智能建筑、强电、弱电设计规范的同时,结合业主(甲方)、代甲方和设计院的特殊要求,按照图3、4所示对BACnet BAS进行设计、施工及调试。
图3编制设计方案流程图
图4编制系统施工、调试流程图
4北京某造纸厂BAS设计工程实例
本工程为北京某大型造纸厂项目,用地为东西两地, 1#、2#楼位于西地块, 3#、4#楼位于东地块。经点表统计,造纸厂内含各类机电设备管理系统共计682个物理点。楼控设计师考虑到BACnet协议开放性的优点及BAS系统与其他功能子系统的集成性,本工程采用基于BACnet协议的楼控产品作为该系统的核心技术平台。楼宇自控系统选用了美国霍尼韦尔的AlertonBACtalk系统。管理员可以通过在地下一层核心机房中央监控室对监控软件进行相应操作,实现楼宇各种机电设备的集中监视和控制。该工程BAS网络架构分为3条控制线。造纸厂项目在东区、西区的地下一层分别设置单独的中控室,东区中控室控制3#、4#楼的BAS设备,全局控制器ETH引出3条BACnet-MS/TP通信总线,分别引向3#楼、4#楼、3-4地下室;西区中控室控制1#、2#楼的BAS设备,全局控制器ETH引出3条BACnet-MS/TP通信总线,分别引向1#楼、2#楼、1-2地下室。相应的DDC都以“手拉手"的方式挂接在每一条BACnetMS/TP通信总线上,该BAS系统结构图如图5、6所示。
5造纸厂项目BAS系统结构图(1）
图6造厂项目BAS系统结构图(2)
5结束语
作为全球第一个BAS领域标准, BACnet协议解决了各厂家产品之间互操作的难题。本文结合某造纸厂工程实例,根据业主和甲方的需求,提出了基于BACnet的BAS解决方案,实现了BAS中各厂商的BACnet产品间的互联互通。基于BACnet的BAS有较好的可扩展性,可以分期添加相关功能到控制网络中。该设计可以最大限度地为客户控制成本,节约能源。
