摘要：通信自动化系统是智能楼宇系统中的一个重要的环节，文章通过结合具体的智能楼宇控制工程项目，由智能楼宇本身展开，研讨了通信自动化在其中的具体应用，并给出系统的总体设计方案及子系统的监控方案，指出了应注意的问题，对于智能楼宇中通信自动化系统构建有一定的参考价值。
关键词：通信自动化；智能楼宇；设计方案；监控方案；控制系统
0 引言
智能楼宇（IB，intelligent building）作为当今科学技术的最新建筑产物，主要包括现代计算机应用技术、信息与控制仿生理论、有线／无线通信技术、建筑设计等多个方面。一座城市智楼宇建筑发展的好坏可以从侧面反映出城市发展建设的文明程度，其建设和发展已成为行业的大势所趋，即将成为下一代新型办公居住的典范。其中，通信自动化作为智能楼宇的一个重要部分，被运用在智能楼宇的各个环节。
1 系统概况
某大厦总建筑面积2.7万平方余米，分为地下1层，地上10层，是一栋现代化、多功能的商务大厦，其中，地下1层包括变配电及自发电机组机房、水泵机房、冷站机组及大型地下停车场，大厦1层为大厅，其余各层均为商务区。各层均设有新风机组、楼层照明等配电室，顶层为电梯机房。总监控点数为：数字量输入/输出886点，模拟量输入输出312点。
2 系统设计方案
大厦内机电设备较多，且分散在楼层各处，根据这一特点，如果采用就地监测和人为操作，将占用大量的人力。为了大厦的特殊要求，并依据JGJ/T16⁃92《民用建筑电器设计规范》、GB/T50314⁃2000《智能建筑设计标准》、GBJ19⁃87《采暖通风与空调调节规范》、GB50524⁃1996《电气装置安装工程质量检验评定标准》等相关标准规范，采用可编程控制器结合工业控制计算机，组成计算机集散控制系统（DCS）系统，从而实现“集中管理、分散控制”。
本系统充分研究了系统的控制要求，按照可靠、易操作、易扩展、易维护和经济适应的原则，采用中央管理计算机、监控计算机、现场控制站、现场设备4层BAS模式，如图1所示。
图1 大厦BAS结构图.png)
（1）第一层：中央服务器
采用标准的以太网，通过基于服务器－客户端模式的SQL数据库存储各个子系统的相关信息，并向用户提供实时查询、浏览、打印和Internet网络查询等服务。
图2 中央空调风系统的系统结构图.png)
（2）第二层：监控计算机
监控计算机有时亦称工作站、操作站或上位机。它是BAS的指挥管理中心，对现场设备进行集中监控与管理。系统采用研华610H工业级计算机，利用WINCC组态软件编写上位机监控程序。
（3）第三层：现场控制层及其与监控计算机的通信网络
SAIA@PCD安装于控制现场，对空调机组、电梯等现场设备实现分散直接控制。其控制功能强，可现场编程实现多种控制算法，可独立对被控对象进行测控，又可接受中央管理机的统一的优化控制与管理。鉴于SAIA@PCD在楼宇控制上的强大功能，本系统采用了3套PCD2.M170可编程逻辑控制器。其中，1号PCD2.M170用于冷机控制，并为其配置LEODO⁃G系列触摸屏；2号和3号PCD2.M170用于变配电、电梯监控子系统中。Profibus现场总线作为德国国家标准和欧洲国家标准的现场总线标准，它采用OSI模型的物理层、数据链路层，分散化的外围设备（DP）型隐去了第3层至第7层，而增加了直接数据连接拟合作为用户接口。Profibus总线最大传输速率可达12Mb/s，传输距离不加中继可达400m（1.2Mb/s传输率下），传输介质可以是双绞线，也可以是光缆，最多可挂接127个站点，完全满足工业场合的应用要求。本系统中将PCD2.M170（采用PCD7.F770通信模块）与S7⁃200（采用EM277通信模块）作为从站，数据采集服务器采用Siemens的CP5611通信卡作为主站，共同构成主从结构的Profibus⁃DP网络。
（4）第四层：现场设备层
BAS系统通过监控点对各被控系统进行监控。根据物理属性可以把监控点分为四种类型：
DO：数字量输出（如电机的启/停、断路器的开/闭等）；
DI：数字量输入（如电机的启/停状态等）；
AI：模拟量输入（如温度、压力、流量、电流、电压等）；
AO：模拟量输出（如阀门开度、电机转速给定等）。
现场设备虽然种类繁多，但可以大致分为以下四类：
传感器：用于检测系统温度、湿度、压力、流量、液位等；
执行器：用于各种阀门及阀门驱动；
电控箱：与电气工程配合，提供被控设备开关状态、故障状态节点，并响应操作员指令；
报警系统：与消防报警、防盗报警等各种报警信号相连。
传感器检测到的开关量状态和模拟量值送给现场控制站。现场控制站根据中央指令或内部程序运行结果将开关量输出或模拟量给定值送给现场设备。
3 子系统的监控方案
BAS子系统较多，由于篇幅有限，这里以中央空调新风子监控系统为例介绍。
3.1 中央空调新风监控系统的硬件结构
该系统上位机采用IBM⁃PC兼容机，负责系统数据的接收和管理、控制命令的发送、系统工作过程的实时显示等。各单元控制器作为下位机，采用西门子S7⁃200系列PLC，负责本单元内空调风机机组的现场数据检测、工作状态的控制和与上位机通信进行数据传送等。单元控制器也可以脱离上位机，直接进行现场控制。
各单元控制器对本单元的各个检测点进行循环检测，将检测数据发送给上位机，上位机通过接收各单元控制器上传的数据，根据操作者的指令或系统软件预先设定的控制程序向各单元控制器发送控制命令，由单元控制器对各空调风机机组进行实时控制。若脱离上位机，单元控制器将根据软件设定的控制参数直接对空调风机机组进行自动控制。
中央空调风系统的系统结构图如图2所示。
3.2 系统软件的实现
系统软件由上位机组态软件和现场控制软件组成。
（1）上位机组态软件的实现
上位机软件是在Windows2000操作平台上，采用西门子组态软件WinCC，包括系统监控、数据处理、控制命令、动态显示等，具有界面友好、显示直观、操作方便等优点。系统运行时，各检测点和控制点的位置以图形方式形象地显示在上位机显示器上，检测和控制数据在各自位置旁动态显示。以新风控制为例，监控画面如图3所示。
图3 新风系统组态画面.png)
画面中有送、回风的温湿度、水阀的开度、防冻开关、送风机开关状态的显示以及加湿阀的开关状态等，可以将现场的实际参量实时显示；当过滤网压差、风机压差以及室外温度低于设定值时，相应的报警系统产生报警。
（2）现场控制软件的实现
现场控制器控制软件采用S7⁃200PLC专用编程软件STEP⁃7Microwin32，主要完成数据采集、数据通信、现场控制等功能。
4 结论
总之，通信自动化技术在智能楼宇构建中发挥举足轻重的作用，随着基础设备设施的不断发展，在未来生活中，智能楼宇的通信自动化水平也会随之提高，最终会引领生活科技、科技生活的发展潮流。本文介绍了智能楼宇中通信自动化系统的涉及到的相关技术，所给出的系统具有先进性、可靠性、适应性、容错性和易维护性的特点，具有一定的实用、参考价值。
参考文献：
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[2]王洋.智能楼宇中通信自动化系统应用[J].信息通信，2010（12）：20-22
[3]刘振华.通信自动化技术在智能楼宇中的研究与应用[J].城市建设理论研究：电子版，2013（9）
论文作者:罗敦龙
论文发表刊物:《基层建设》2016年12期
论文发表时间:2016/10/20
标签：楼宇论文; 系统论文; 现场论文; 上位论文; 通信论文; 智能论文; 机组论文; 《基层建设》2016年12期论文;