1.前言 隨著越來越多的高層建筑，超高層建筑的拔地而起，新的時代賦予樓宇自動化更新，更高的要求。許多高層建筑物內包含的機電設備和不同功能的子系統(tǒng)越來越多，越來越復雜。同時，建筑物業(yè)主希望整個系統(tǒng)具有更高的性能，更高的效率和相對低廉的維護擴展費用。 奧地利貝加萊工業(yè)電子公司作為歐洲著名的自動化產品的專業(yè)生產商,早在80年代中期,就在歐洲推出了以PCC為主導的B&R樓宇自控系統(tǒng). 這些系統(tǒng)最先在德國的著名汽車制造商如大眾, 奧迪以及寶馬等可靠性要求很高的工業(yè)現(xiàn)場得到了應用。隨著時間的推移，為了更好的詮釋貝加萊BA理念，B&R公司特推出新一代X67分布式I/O系統(tǒng)，不僅可以更高的實現(xiàn)樓宇自動化的根本目的：使復雜問題簡單化, 使樓宇功能多樣化, 使物業(yè)運作安全可靠化, 使生活環(huán)境舒適化,以及系統(tǒng)高度的智能化和節(jié)能化. 同時又更好地適應了新時期的BA要求，體現(xiàn)了樓宇自動化新的內涵。 2. 貝加萊智能型樓宇自控系統(tǒng)簡介 我們知道，樓宇自動化有其自身顯著的特點；測控點較多，高層建筑一般都在千點以上；測控點分散，遍布建筑物的各個角落；被控設備種類較多。貝加萊智能型樓宇自控系統(tǒng)正是在總結了貝加萊在歐洲的樓宇自控系統(tǒng)的特點和經驗基礎上而設計推出的。此系統(tǒng)從設計思想到軟硬系統(tǒng)配置都采用了全新的面向未來的概念, 充分體現(xiàn)了可靠, 智能, 節(jié)能以及舒適的基本特點.其中分布式控制的概念更是面向樓宇自控注入了嶄新的思路。當主站或某一子站出現(xiàn)故障時不會影響系統(tǒng)其他部分的正常運行，從而把故障降低到最小的程度。B&R X67分布式I/O系統(tǒng)的出現(xiàn)更是將一個完整的遠程自動化變成了現(xiàn)實。 一般來說，建筑設備自動化系統(tǒng)（BAS）縱向采用二級（監(jiān)控級、現(xiàn)場控制級）或三級（管理級、監(jiān)控級、現(xiàn)場控制級）結構。以供配電、照明、電梯、給排水、暖通空調、安全防范、火災報警及聯(lián)動為代表；綜合通信網絡系統(tǒng)（CNS）以有線電視、電話為代表?，F(xiàn)場控制級各子系統(tǒng)（分站）對建筑物內各設備或對象參數(shù)實行自動檢測，自動保護，自動故障報警及自動調節(jié)控制；設立監(jiān)控中心，由高性能計算機組成的建筑設備自動化系統(tǒng)監(jiān)控管理級對各設備運行及其動態(tài)實時參數(shù)進行集中監(jiān)控。工程師站、操作員站可用普通的計算機掛接在控制器總線上。分站可與監(jiān)控計算機通信，分站之間也可通信。考慮到后續(xù)工程的接入，各控制器之間采用總線網絡拓樸。這樣，若監(jiān)控計算機停止工作，則既不影響分站工作，網絡通信也不會中斷。 （系統(tǒng)框圖如圖一所示：） 由于在中國對消防有特殊的規(guī)定和約束, 消防系統(tǒng)可以作為BA的一個特殊子系統(tǒng),也可以單列為消防自動化系統(tǒng)-FA. 貝加萊IBAS系統(tǒng)基本構成為如下幾個部分: A. 傳感探測元件及控制執(zhí)行元件 傳感探測元件包括: 溫度傳感器, 相對溫度傳感器, 濕度傳感器, 壓力傳感器 流量傳感器, 液壓檢測器, 壓差開關, 水流開關, 以及電流互感器, 電壓互感器等. 控制執(zhí)行元件包括: 繼電器, 電動調節(jié)器, 電動閥門, 執(zhí)行器等. B. PCC樓宇主控系統(tǒng) 貝加萊的樓宇主控系統(tǒng)由B&R2000系列的PCC(Programmable Computer Controller - 可編程計算機控制器)構成. 此系統(tǒng)主要體現(xiàn)了分布式的控制思想. 實現(xiàn)這個思想的網絡結構主要由以太網及現(xiàn)場總線配置而成. C. B&R X67分布式I/O系統(tǒng) 貝加萊 X67分布式I/O系統(tǒng)真正實現(xiàn)了樓宇自控系統(tǒng)由于測控設備分散而提出的I/O控制器分布式控制的要求，從而完成了一個完整的遠程自動化。系統(tǒng)無論面對多么復雜的現(xiàn)場設備分布，X67 都可以任意的配置組合，按需擴展，直接就近安裝在傳感器和執(zhí)行機構旁。 D.樓宇自控軟件系統(tǒng) 貝加萊智能型樓宇自控系統(tǒng)的軟件系統(tǒng)主要有兩個組成部分, 即主站監(jiān)控軟件和底層PCC控制軟件B&R Automation Studio -系統(tǒng). 3. PCC主控系統(tǒng) 3.1 可編程計算機控制器 自從世界上第一臺PLC于1969年在美國DEC公司誕生以來, PLC隨著計算機技術的飛速發(fā)展已早已擺脫了當年"順序控制器"的雛形. 當今傳統(tǒng)的PLC已能完成邏輯順序控制, 模擬量處理和回路調節(jié)的功能. PCC就是從這個家族里脫穎而出的最新一代的可編程控制器. 它在面向控制的前提條件下經濟高效地集成了PLC和大型計算機的特點. 它與一般的PLC相比具有如下優(yōu)勢: A. 多任務分時操作系統(tǒng)(MULTI-TASKING OPERATING SYSTEM)，無論是對順序控制系統(tǒng)還是過程控制系統(tǒng)都能進行實時控制與調節(jié)； B. 硬件軟件充分體現(xiàn)模塊式思想,且硬件模塊可帶電插拔，使系統(tǒng)得到靈活多樣的擴展與組合 C. 多處理器模塊(MP)和智能型I/O模塊(IP) D. 高級語言 (C) 可直接作為編程語言 E. 用現(xiàn)場總線實現(xiàn)分布式控制結構, 主站與子站及子站間既相互關聯(lián)又相互獨立。 F. 通信功能強大.貝加萊PCC配備創(chuàng)建特殊通信協(xié)議的工具(FRAME DRIVER) G. 具有兆字節(jié)級的應用程序存儲器 3.2 主站與子站網絡配置方式 根據(jù)智能建筑設備自動化系統(tǒng)縱向層次結構，可以組成不同形式的網絡拓撲，使整個系統(tǒng)的信息傳輸極為快速。利用PCC所具備的網絡通信能力及本地/遠程輸入、輸出 (I/O)擴展功能，為系統(tǒng)擴展留有空間。由于系統(tǒng)已經集成了開放式的現(xiàn)場總線CAN, CANopen, DeviceNet, Profibus DP, ETHERNET Powerlink，因此用戶可以選擇現(xiàn)場總線，ETHERNET Powerlink和B&R遠程總線 (RIO)幾種途徑進行網絡配置。其中X67分布式I/O系統(tǒng)可以很方便地掛接在系統(tǒng)中。下圖二示出了這幾種現(xiàn)場總線靈活的配置方式. 4. B&R X67分布式I/O系統(tǒng) B&R X67分布式I/O系統(tǒng)具有如下特點： A.系統(tǒng)不需要常規(guī)接線和控制柜 X67可直接安裝在設備中，擴展連接使用預制的標準電纜并減少至兩根：總線和電源線。安裝過程相當簡便快捷，發(fā)生錯誤的可能也被降至最低，充分保證了數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩?。這不僅節(jié)省了人力，降低了接線成本，還提高了工作效率，也十分便于維護。 B.即插即用 用戶使用X67所需做的工作就是安裝以及與設備連通。X67的狀態(tài)LED燈迅速顯示出詳細的功能狀態(tài)信息-模塊的自動辨識和高速的系統(tǒng)分析。同時啟動時間也大大縮短至最小。 C.與傳感器和執(zhí)行機構的直接連接 X67可直接安裝在傳感器和執(zhí)行機構旁，這使得簡單而低成本的升級及后繼的擴展成為可能。并且對來自于現(xiàn)場設備的傳感器件、執(zhí)行器件無特殊的要求，只要滿足X67 I/O接點條件即可，這不僅降低了系統(tǒng)造價,也使項目的實施成為可能 D.足夠長的擴展距離 系統(tǒng)最多可以擴展253個I/O站，彼此間最大間隔100m,這樣系統(tǒng)最遠距離將達到25公里。同時由于IP67防護的設計，使得X67模塊能夠根據(jù)被控設備和被監(jiān)測對象的物理位置就近安裝在系統(tǒng)的任何角落，從而很好地解決了樓宇自動化中測控點分散的問題。 E.遠程電源 一個設計周到的遠程I/O系統(tǒng)應該提供一個帶有IP67保護的電源。在這方面，B&R更領先一步，電源能夠向總線發(fā)送電隔離的電壓信號，其意義在于即使發(fā)生了短路，系統(tǒng)仍然可以進行狀態(tài)分析和錯誤診斷。 F.EMC原則 X67從電纜屏蔽一直到安裝螺絲都有連續(xù)的接地措施。而且這一措施同時應用在總線接口以及模擬量通道中。只要模塊正確安裝就能自動確保優(yōu)化的接地保護。 G. X67提供點數(shù)經濟的I/O模塊 針對樓宇自控系統(tǒng)測控點分散的特點，B&R推出了8點數(shù)字I/O模塊和4通道模擬量模塊，大大提高了I/O口的利用率，節(jié)約了系統(tǒng)成本。 5.系統(tǒng)的簡潔與可靠性 貝加萊新型的樓宇自控系統(tǒng)從三個方面保證了系統(tǒng)的簡潔性: A. 對變配電監(jiān)控子系統(tǒng)使用交流采樣手段. 貝加萊的智能型I/O模塊使得I/O模塊不但具備高速采樣能力,而且還具備分析運算能力. 這一技術的采用可以省掉大量的電量變送器使得電流電壓信號直接通過CT/PT環(huán)送到系統(tǒng)同等采用模塊. 此采樣速度基本為32點-200點/周期.電量的測量精度達到0.5級以上. B. 現(xiàn)場總線的拓撲結構 現(xiàn)場總線的拓撲結構使得I/O子站可以緊靠傳感器與執(zhí)行機構，大樓的布線也變得簡單，整齊。 系統(tǒng)的簡潔不僅提高了系統(tǒng)的可靠性, 而且還給系統(tǒng)的造價帶來了經濟性. 6. 與消防子系統(tǒng)的接口 在中國可以找到多家消防產品供應商, 其先進性和可靠性主要表現(xiàn)在報警方面. 但自控方式不全符合中國消防規(guī)范. 貝加萊系統(tǒng)成功地解決了與消防自控的專用接口問題. 無論從軟件還是硬件角度而言,都使樓宇自控和消防設備達到了統(tǒng)一設計、統(tǒng)一施工、 統(tǒng)一編程，真正解決了樓宇自控管理安全消防問題. 7. 結論 綜上所述，貝加萊智能型樓宇自控系統(tǒng)具備了如下特點: A. 硬件先進性. 貝加萊公司的持續(xù)創(chuàng)新能力保證了未來的新系統(tǒng)與現(xiàn)系統(tǒng)的兼容 B. 采用具有生命力的軟件系統(tǒng)平臺, 以保證將來軟件的升級。由于提供了多任務分時的高級語言編程界面, 二次開發(fā)的工作實施起來易如反掌。 C. 系統(tǒng)具備開放性； D. 良好的擴展性。 一座大廈往往既是工作環(huán)境又是生活環(huán)境。 因此BA系統(tǒng)必須從可靠實用的角度出發(fā)，踏踏實實地在項目實施過程中做好二次開發(fā)。貝加萊公司數(shù)十年來專注于工業(yè)自動化領域，其豐富的經驗，嚴謹?shù)膽B(tài)度，周到的服務，都是良好合作的可靠保證。