浅论楼宇自控系统的结构

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1、摘要：本文分析了楼宇自控的基本模式、组成、控制结构和分类，并介绍了直接数字控制器（DDC）的发展过程和现状，对DDC在楼宇自控系统中的配置方式进行介绍和评价，楼宇自控系统（BAS）作为智能大楼必要的组成部分，越來越受到广泛的重视，对于楼宇口控系统的功能和组成，业内人士大都十分清楚，但是深究起楼宇自控的发展过程和为什么要采用这样的模式可能并不是所有的人都经过认真的分析。楼宇自控系统和其它控制系统一样，遵循口控系统的原则：即“分散控制，集中管理，独立工作”，本文并非对楼宇口控系统全面的论述，而是按照白控系统的原则，针对儿个巫点问题进行深一步的探讨。1.楼

2、宇H控系统的层次目前大多数的楼宇口控系统是采用三层的结构形式。第一层是中央监控管理层，由计算机和中央监控管理系统软件和相应的通讯设备组成。需要指出的是，楼宇自控上位软件大多分成两部分。一部分是设定和编程软件，多为各厂商自行编制；另一部分为监控软件，通常称为SCADAo有些楼宇口控厂商釆用的是口行开发的SCADA,有些釆用通用的SCADAo通常來讲专用的SCADA针对性强、操作简单、但功能比较单一，处理能力和二次开发能力较弱，兼容性也不强，升级比较困难。作为独立的软件产品，通用的SCADA在工业和建筑业都有大量的应用。成熟、稳定、功能强大、升级快，可以

3、随时替换，同时价格也比较高。楼宇自控系统的笫二层是现场直接数字控制器（DDC）。笫三层是现场传感器、变送器和执行器。有些楼宇口控系统釆用两层结构，既将第一层和第二层合并。这种形式多见于现场总线采用环型令牌网的结构，中央监控管理计算机和DDC被当作同等的节点处理，只是信息传送的一个中转站。采用这种模式数据传输可靠性相对较高，主要是因为可以双向传送，対通信线断路可以进行路由重组，因此有冗余功能。但最大的问题是通讯效率低、速度慢，对于大型的系统尤其突岀。还有一种两层结构是没有DDC层的模式，下而将会介绍。在楼宇口控的发展过程中还出现过四层结构的系统，在第一

4、层中央监控管理层和DDC层屮间增加一个网关层。这是「II于现场总线的通讯协议不够完善，DDC之间无法点对点通信(PeerToPeer)，必須通过网关进行中转。从理论上来讲在这种方式中网关成为最危险的部分，任何通讯必通过它來完成，所以一旦出现问题可能会使系统瘫痪造成重大损失。所以网关多数采用工控机或欣入式系统來制造，以提高可靠性，所以目前这种结构变得越来越少。2.楼宁口控系统的控制模式控制模式是楼宇自控系统变化最多的，随着科技的发展楼宇自控系统的控制模式也在不断的改进，逐渐从集中控制系统向分散控制系统转化，但其过程乂是经历了不同的阶段，在下面逐一进行分

5、析：无论工业自控还是楼宇自控最初都是采用集中控制的方式，主要是因为当时计算机和通信技术的限制，控制器很难小型化，相互Z间的通信协作也存在技术闲难，所以只能采用大型的控制器，所有的传感器、变送器和其它的输入信号，全部接到中央控制器上输出控制信号也从控制器上发出。可以看出这种模式很不灵活，布线工作量很大，线路长，信号损失和干扰都比较大，属于初级的控制系统。随着计算机技术的发展，单板机或单片机的运算能力有了显著的提高，DDC直接数字控制器可以做的比较小。由丁•处理能力的提高，DDC和上位机的通信能力也有很大的改善，出现了一种由比较大型的DDCm成的控制系统

6、，我们称Z为半分散式的控制系统。这种系统有了一定的分散性，施工、管理和控制更加方便，但控制器的规模还是与受控设备的需求不相匹配，多数情况下一台控制器仍控制多台设备，布线量还是较大，配置较为困难，难以做到很直接的控制，仍不是一种理想的控制模式。目前使用比较广泛的是分散式的楼宇控制系统，控制器根据控制需要和受控设备的点数和功能耍求不同而釆用不同大小的控制器，使设备配置更加合理。其中最理想的配置方式是：一台设备用一台DDC控制器进行控制，或一组具有相关的功能的设备曲一台DDC进行管理和控制(如：冷水机、冷却水泵、冷冻水泵及冷却塔等具有相互关联功能的设备组)

7、。这样的模式主要的控制功能可以在DDC±独立完成，响应速度快,可靠性高，不依靠或很少依靠网络完成控制功能。由于采用一对一的控制，控制器可以置于受控设备的旁边，布线量更小，调试维护都比较容易。但到H前为止，大多数楼宇自控厂商的DDC种类都不多，很难做到一对一控制。但追求这种效果是很多设计院和工程公司的H标，有时其至为此会浪费一些DDC的监控点。因为这样做无论是对工程实施过程还是业主口后的管理都有很大益处，从长远來看这是一种较好的控制模式。值得注意的是目前在国内岀现一种现象，就是在控制系统屮大量采用扩展模块。对于一台受控设备來讲，如果DDC的容量不够，适

8、当的增加扩展板來