桂仁才 /李江山 /鐘鐵軍 /胡曉怡(中廣電廣播電影電視設(shè)計(jì)研究院，北京100045)

基于BACnet的樓宇自控系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)

桂仁才 /李江山 /鐘鐵軍 /胡曉怡(中廣電廣播電影電視設(shè)計(jì)研究院，北京100045)

1 選用符合BACnet協(xié)議的產(chǎn)品對(duì)樓宇自控產(chǎn)生的影響

當(dāng)前，國(guó)內(nèi)外知名BAS廠家都擁有自己公司所開(kāi)發(fā)的網(wǎng)絡(luò)通訊協(xié)議，導(dǎo)致國(guó)內(nèi)外主流BAS的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)型式有所不同，包括各種類型的現(xiàn)場(chǎng)總線和工業(yè)以太網(wǎng)等，如SIEMENS PROFIBUS現(xiàn)場(chǎng)總線，BECKHOFF EtherCAT實(shí)時(shí)以太網(wǎng)，HONEYWELL C-BUS協(xié)議等。因各種私有協(xié)議的存在，在一定程度上限制了BAS的發(fā)展，但經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的努力，特別是BACnet協(xié)議的誕生和發(fā)展，促進(jìn)了BAS的開(kāi)放性和集成性發(fā)展。

BACnet協(xié)議由美國(guó)暖通空調(diào)和制冷工程師協(xié)會(huì) (ASHREA)頒布，其使不同廠商生產(chǎn)的BAS核心設(shè)備能夠彼此互換互用、互聯(lián)互通。圖1是基于BACnet 的BAS系統(tǒng)架構(gòu)圖。

目前BACnet已成為建筑智能化、信息化發(fā)展的主流協(xié)議，為用戶和廠商帶來(lái)了更多的便利:1)利于樓控廠商提高產(chǎn)品技術(shù)和質(zhì)量，降低產(chǎn)品成本；2)樓控產(chǎn)品可以由不同廠商的產(chǎn)品組成，利于市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)，使較為先進(jìn)的BAS產(chǎn)品占有市場(chǎng)；3)樓控產(chǎn)品可由眾多的供應(yīng)商提供服務(wù)和維護(hù)，降低運(yùn)營(yíng)費(fèi)用；4)BACnet產(chǎn)品具有很好的可擴(kuò)展性，利于后期的系統(tǒng)擴(kuò)容，提供靈活組網(wǎng)方式。

圖1 基于BACnet的BAS系統(tǒng)架構(gòu)圖

2 Alerton的BACtalk樓宇自控系統(tǒng)

Alerton支持TCP/IP、BACnet等標(biāo)準(zhǔn)。Visual-Logic編程軟件有別于其他開(kāi)發(fā)環(huán)境，如圖2所示，它是一套圖形模塊化編程軟件，且面向?qū)ο蟆ACtalk系統(tǒng)采用BACnet，可以實(shí)現(xiàn)各廠商生產(chǎn)的DDC之間的互操作。

1)BACtalk控制器產(chǎn)品

BACtalk控制器產(chǎn)品包括全局控制器 (如BTI、BCM-PWS、BCM-ETH、BCM-MS/TP)，現(xiàn)場(chǎng) DDC控制器 (如VLC-1188、VLC-853、VLC-660R)，網(wǎng)絡(luò)路由器 (如RTR-200)，集成器 (如BTP-MODBUS、BTP-HOTEL)，傳感器 (CO/CO2傳感器、溫/濕度傳感器、壓力傳感器等)。

2)現(xiàn)場(chǎng)控制總線及應(yīng)用

BACtalk采用了BACnet MS/TP總線方式對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控和管理，以保證網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的正常通訊，通訊方式采用RS485。將DDC、協(xié)議轉(zhuǎn)換器及其他BACnet產(chǎn)品通過(guò) “手拉手”的方式進(jìn)行無(wú)縫連接。

3)DDC編程環(huán)境VisualLogic

管理員在使用VisualLogic時(shí)，無(wú)需具備諸如C語(yǔ)言這樣的編程語(yǔ)言知識(shí)，只需把圖塊進(jìn)行簡(jiǎn)單地拖拽、連線，并設(shè)置相應(yīng)的參數(shù)，即可編制出DDC控制策略。

VisualLogic軟件的主要作用是創(chuàng)建DDC控制策略，由現(xiàn)場(chǎng)DDC的數(shù)字輸入/出點(diǎn)、模擬輸入/出點(diǎn)及內(nèi)部軟件點(diǎn)完成。管理員可選定和命名VisualLogic軟件中提供的功能模塊。VisualLogic軟件提供了數(shù)學(xué)運(yùn)算、邏輯運(yùn)算、時(shí)間表控制及開(kāi)關(guān)邏輯等功能模塊。

4)Envision for BACtalk系統(tǒng)軟件

Alerton Envision for BACtalk是基于BACnet的一個(gè)強(qiáng)大的操作處理中心。系統(tǒng)有強(qiáng)大的3D圖形庫(kù)，畫(huà)面可以是CAD程序圖形，也可以是掃描的照片。管理員通過(guò)電腦、掌上電腦、智能手機(jī)等設(shè)備即可監(jiān)控和管理整個(gè)樓宇設(shè)備。該軟件也具備實(shí)時(shí)顯示能源消耗等功能。

圖2 VisualLogic開(kāi)發(fā)環(huán)境

3 BACtalk樓宇自控系統(tǒng)設(shè)計(jì)、施工、調(diào)試流程

遵循各種智能建筑、強(qiáng)電、弱電設(shè)計(jì)規(guī)范的同時(shí)，結(jié)合業(yè)主 (甲方)、代甲方和設(shè)計(jì)院的特殊要求，按照?qǐng)D3、4所示對(duì)BACnet BAS進(jìn)行設(shè)計(jì)、施工及調(diào)試。

圖3 編制設(shè)計(jì)方案流程圖

圖4 編制系統(tǒng)施工、調(diào)試流程圖

4 北京某造紙廠BAS設(shè)計(jì)工程實(shí)例

本工程為北京某大型造紙廠項(xiàng)目，用地為東西兩地，1＃、2＃樓位于西地塊，3＃、4＃樓位于東地塊。經(jīng)點(diǎn)表統(tǒng)計(jì)，造紙廠內(nèi)含各類機(jī)電設(shè)備管理系統(tǒng)共計(jì)682個(gè)物理點(diǎn)。樓控設(shè)計(jì)師考慮到BACnet協(xié)議開(kāi)放性的優(yōu)點(diǎn)及BAS系統(tǒng)與其他功能子系統(tǒng)的集成性，本工程采用基于BACnet協(xié)議的樓控產(chǎn)品作為該系統(tǒng)的核心技術(shù)平臺(tái)。樓宇自控系統(tǒng)選用了美國(guó)霍尼韋爾的Alerton BACtalk系統(tǒng)。管理員可以通過(guò)在地下一層核心機(jī)房中央監(jiān)控室對(duì)監(jiān)控軟件進(jìn)行相應(yīng)操作，實(shí)現(xiàn)樓宇各種機(jī)電設(shè)備的集中監(jiān)視和控制。該工程BAS網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)分為3條控制線。造紙廠項(xiàng)目在東區(qū)、西區(qū)的地下一層分別設(shè)置單獨(dú)的中控室，東區(qū)中控室控制3＃、4＃樓的BAS設(shè)備，全局控制器ETH引出3條BACnet-MS/TP通信總線，分別引向3＃樓、4＃樓、3-4地下室；西區(qū)中控室控制1＃、2＃樓的BAS設(shè)備，全局控制器 ETH引出3條 BACnet-MS/TP通信總線，分別引向1＃樓、2＃樓、1-2地下室。相應(yīng)的DDC都以 “手拉手”的方式掛接在每一條BACnet-MS/TP通信總線上，該BAS系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖5、6所示。

圖5 造紙廠項(xiàng)目BAS系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 (1)

圖6 造紙廠項(xiàng)目BAS系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 (2)

5 結(jié)束語(yǔ)

作為全球第一個(gè)BAS領(lǐng)域標(biāo)準(zhǔn)，BACnet協(xié)議解決了各廠家產(chǎn)品之間互操作的難題。本文結(jié)合某造紙廠工程實(shí)例，根據(jù)業(yè)主和甲方的需求，提出了基于BACnet的BAS解決方案，實(shí)現(xiàn)了BAS中各廠商的BACnet產(chǎn)品間的互聯(lián)互通。基于BACnet 的BAS有較好的可擴(kuò)展性，可以分期添加相關(guān)功能到控制網(wǎng)絡(luò)中。該設(shè)計(jì)可以最大限度地為客戶控制成本，節(jié)約能源。

[1] 張少軍.建筑智能化系統(tǒng)技術(shù) [M].北京:中國(guó)電力出版社，2006.

[2] 董春橋.BACnet原理與應(yīng)用 (第一版) [M].北京:電子工業(yè)出版社，2003.

[3] 桂仁才，張少軍.Honeywell艾頓樓控系統(tǒng)DDC程序的編寫(xiě)實(shí)踐 [J].電氣應(yīng)用，2012(14).

[4] 桂仁才，張少軍.卓靈樓控系統(tǒng)中的控制編程及通訊網(wǎng)絡(luò)研究 [J].北京建筑工程學(xué)院學(xué)報(bào)，2012(3).

Design ofBuilding Automation System based on BACnet

Gui Rencai/Li Jiangshan/Zhong Tiejun/Hu Xiaoyi

針對(duì)樓宇自控系統(tǒng) (BAS)中子系統(tǒng)眾多、協(xié)議不開(kāi)放、無(wú)法互操作等現(xiàn)狀，介紹了選用符合BACnet協(xié)議產(chǎn)品對(duì)樓宇自控系統(tǒng)產(chǎn)生的影響及優(yōu)勢(shì)。以某造紙廠項(xiàng)目為例，詳細(xì)闡述了基于BACnet的Alerton BACtalk樓宇自控系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案，該設(shè)計(jì)降低了系統(tǒng)的投入和運(yùn)行成本，節(jié)約能源。

樓宇自控系統(tǒng) BACnet協(xié)議 Alerton BACtalk 設(shè)計(jì)

Based on the current situation of BAS，such as too many subsystems，protocol unopened，Interoperability unabled and so on，the impact and benefits on the BAS that caused by selecting BACnet-compliant products are introduced.Taking the project of a paper mill as an example，the Alerton BACtalk BAS design based on BACnet is elaborated，the design reduces the investment and operational cost of the system，and saves energy.

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