贝加莱智能型楼宇自控系统———开启一个新的世界

1.前言
随着越来越多的高层建筑，超高层建筑的拔地而起，新的时代赋予楼宇自动化更新，更高的要求。许多高层建筑物内包含的机电设备和不同功能的子系统越来越多，越来越复杂。同时，建筑物业主希望整个系统具有更高的性能，更高的效率和相对低廉的维护扩展费用。
奥地利贝加莱工业电子公司作为欧洲着名的自动化产品的专业生产商,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着名汽车制造商如大众, 奥迪以及宝马等可靠性要求很高的工业现场得到了应用。随着时间的推移，为了更好的诠释贝加莱BA理念，B&R公司特推出新一代X67分布式I/O系统，不仅可以更高的实现楼宇自动化的根本目的：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. 同时又更好地适应了新时期的BA要求，体现了楼宇自动化新的内涵。
2. 贝加莱智能型楼宇自控系统简介
我们知道，楼宇自动化有其自身显着的特点；测控点较多，高层建筑一般都在千点以上；测控点分散，遍布建筑物的各个角落；被控设备种类较多。贝加莱智能型楼宇自控系统正是在总结了贝加莱在欧洲的楼宇自控系统的特点和经验基础上而设计推出的。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.其中分布式控制的概念更是面向楼宇自控注入了崭新的思路。当主站或某一子站出现故障时不会影响系统其他部分的正常运行，从而把故障降低到最小的程度。B&R X67分布式I/O系统的出现更是将一个完整的远程自动化变成了现实。
一般来说，建筑设备自动化系统（BAS）纵向采用二级（监控级、现场控制级）或三级（管理级、监控级、现场控制级）结构。以供配电、照明、电梯、给排水、暖通空调、安全防范、火灾报警及联动为代表；综合通信网络系统（CNS）以有线电视、电话为代表。现场控制级各子系统（分站）对建筑物内各设备或对象参数实行自动检测，自动保护，自动故障报警及自动调节控制；设立监控中心，由高性能计算机组成的建筑设备自动化系统监控管理级对各设备运行及其动态实时参数进行集中监控。工程师站、操作员站可用普通的计算机挂接在控制器总线上。分站可与监控计算机通信，分站之间也可通信。考虑到后续工程的接入，各控制器之间采用总线网络拓朴。这样，若监控计算机停止工作，则既不影响分站工作，网络通信也不会中断。
（系统框图如图一所示：）
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几个部分:
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, 压力传感器 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. B&R X67分布式I/O系统
贝加莱 X67分布式I/O系统真正实现了楼宇自控系统由于测控设备分散而提出的I/O控制器分布式控制的要求，从而完成了一个完整的远程自动化。系统无论面对多么复杂的现场设备分布，X67 都可以任意的配置组合，按需扩展，直接就近安装在传感器和执行机构旁。
D.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B&R Automation Studio -系统.
3. PCC主控系统
3.1 可编程计算机控制器
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)，无论是对顺序控制系统还是过程控制系统都能进行实时控制与调节；
B. 硬件软件充分体现模块式思想,且硬件模块可带电插拔，使系统得到灵活多样的扩展与组合
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PCC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

3.2 主站与子站网络配置方式
根据智能建筑设备自动化系统纵向层次结构，可以组成不同形式的网络拓扑，使整个系统的信息传输极为快速。利用PCC所具备的网络通信能力及本地/远程输入、输出 (I/O)扩展功能，为系统扩展留有空间。由于系统已经集成了开放式的现场总线CAN, CANopen, DeviceNet, Profibus DP, ETHERNET Powerlink，因此用户可以选择现场总线，ETHERNET Powerlink和B&R远程总线 (RIO)几种途径进行网络配置。其中X67分布式I/O系统可以很方便地挂接在系统中。下图二示出了这几种现场总线灵活的配置方式.
4. B&R X67分布式I/O系统
B&R X67分布式I/O系统具有如下特点：
A.系统不需要常规接线和控制柜
X67可直接安装在设备中，扩展连接使用预制的标准电缆并减少至两根：总线和电源线。安装过程相当简便快捷，发生错误的可能也被降至最低，充分保证了数据传输的安全性。这不仅节省了人力，降低了接线成本，还提高了工作效率，也十分便于维护。
B.即插即用
用户使用X67所需做的工作就是安装以及与设备连通。X67的状态LED灯迅速显示出详细的功能状态信息-模块的自动辨识和高速的系统分析。同时启动时间也大大缩短至最小。
C.与传感器和执行机构的直接连接
X67可直接安装在传感器和执行机构旁，这使得简单而低成本的升级及后继的扩展成为可能。并且对来自于现场设备的传感器件、执行器件无特殊的要求，只要满足X67 I/O接点条件即可，这不仅降低了系统造价,也使项目的实施成为可能
D.足够长的扩展距离
系统最多可以扩展253个I/O站，彼此间最大间隔100m,这样系统最远距离将达到25公里。同时由于IP67防护的设计，使得X67模块能够根据被控设备和被监测对象的物理位置就近安装在系统的任何角落，从而很好地解决了楼宇自动化中测控点分散的问题。
E.远程电源
一个设计周到的远程I/O系统应该提供一个带有IP67保护的电源。在这方面，B&R更领先一步，电源能够向总线发送电隔离的电压信号，其意义在于即使发生了短路，系统仍然可以进行状态分析和错误诊断。
F.EMC原则
X67从电缆屏蔽一直到安装螺丝都有连续的接地措施。而且这一措施同时应用在总线接口以及模拟量通道中。只要模块正确安装就能自动确保优化的接地保护。
G. X67提供点数经济的I/O模块
针对楼宇自控系统测控点分散的特点，B&R推出了8点数字I/O模块和4通道模拟量模块，大大提高了I/O口的利用率，节约了系统成本。
5.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
现场总线的拓扑结构使得I/O子站可以紧靠传感器与执行机构，大楼的布线也变得简单，整齐。
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.
6. 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.
7. 结论
综上所述，贝加莱智能型楼宇自控系统具备了如下特点:
A. 硬件先进性. 贝加莱公司的持续创新能力保证了未来的新系统与现系统的兼容
B. 采用具有生命力的软件系统平台, 以保证将来软件的升级。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。
C. 系统具备开放性；
D. 良好的扩展性。
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。贝加莱公司数十年来专注于工业自动化领域，其丰富的经验，严谨的态度，周到的服务，都是良好合作的可靠保证。