智能化樓宇的建設(shè)是計算機技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、控制技術(shù)、有線電視技術(shù)、通信技術(shù)等高新技術(shù)融合的結(jié)果，也是人們物質(zhì)文化生活質(zhì)量提高的必然要求，它將成為未來高速信息公路的主要站點。
本文以LDK 高晶硅化工廠主控樓系統(tǒng)在計算機網(wǎng)絡(luò)上的集成應(yīng)用為例，根據(jù)用戶的需求，從綜合布線系統(tǒng)的設(shè)計原則、要求、設(shè)計依據(jù)、組成及產(chǎn)品選型幾個方面，闡述TAC Vista 系統(tǒng)在BAS 中的設(shè)計與實現(xiàn)。
1 TAC Vista 樓宇自控系統(tǒng)
1.1 LonWorks 技術(shù)簡介
TAC 公司最新的TAC Vista 樓宇自控系統(tǒng)，是一個由高效能PC 機和微處理DDC 控制器組成的一套開放的集散型網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)， 該系統(tǒng)遵守LonWorks 網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議LonTalk，其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1 所示（TACXenta511 和104 均為TAC Xenta 系列DDC 控制器，冷凝器是把氣體或蒸氣轉(zhuǎn)變成液體的裝置。）
LonWorks 全分布式智能控制網(wǎng)絡(luò)技術(shù)由美國Echelon 公司1990 年推出，是一套開放式架構(gòu)，各LonWorks 產(chǎn)品能直接互聯(lián)，易于擴展。開放性LonWorks 網(wǎng)絡(luò)具有完整的7 層協(xié)議，對任何用戶都是平等的，采用無中心控制的真正分布式控制模式，能獨立地完成控制和通信功能，使用方便、功能強大、質(zhì)量穩(wěn)定可靠。
（1）工作站：主要實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)管理方面的各種功能。監(jiān)視和管理所連子網(wǎng)及所有現(xiàn)場控制器，實現(xiàn)對某些控制器的手動操作或控制等。
（2）路由器：實現(xiàn)LonTalk 到IP 協(xié)議的轉(zhuǎn)換，這樣就把控制網(wǎng)絡(luò)與數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)結(jié)合起來，從而可實現(xiàn)控制網(wǎng)絡(luò)的遠程監(jiān)控。該路由器提供的巨大的數(shù)據(jù)包吞吐量和巨大的設(shè)備接口以及其簡單的啟動功能，非常適合于樓宇自動化領(lǐng)域的應(yīng)用。在同一個域中多至可以同時采用256 個路由器，而每個路由器連接的同一個通道上的LonWorks 設(shè)備可多達127 個。路由器向后兼容Internet 服務(wù)器，并且路由器能夠和Internet 服務(wù)器并存在同一個網(wǎng)絡(luò)中，這個特性確保了現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)需要擴展時能夠被增加、刪除或改變。
（3）TAC Xenta 系列控制器（現(xiàn)場智能控制器），能進行現(xiàn)場數(shù)據(jù)（開關(guān)量、模擬量）采集和處理、而且具有可靠的網(wǎng)絡(luò)通信功能。從而保證了系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、輸出命令以及數(shù)據(jù)處理、過程監(jiān)控等功能。系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)充分體現(xiàn)了總線控制網(wǎng)絡(luò)的特點，即全分布式、對等和開放性的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，LonWorks 控制網(wǎng)絡(luò)的控制器放置在被控對象的附近，減少了布線工作量，節(jié)省了人力，降低了成本，提高了工作效率，也十分便于調(diào)試與維護。另外，如果網(wǎng)絡(luò)中一個設(shè)備出現(xiàn)故障，不會影響全網(wǎng)其他設(shè)備的正常工作，從而把故障點影響降低到最小的程度。
1.2 基于LonWorks 技術(shù)的智能控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
LonWorks 網(wǎng)絡(luò)的基本組成單元是DDC控制器，即一些LonWorks 的OEM 公司開發(fā)的智能控制模塊，它的核心是Neuron Chip芯片。根據(jù)實際需要配以相應(yīng)的外圍接口電路，以完成控制電路的各種要求，如模擬量的輸入輸出、數(shù)字量的輸入輸出、24V 繼電器的開關(guān)量輸出等。一個基于LonWorks 的分散智能控制網(wǎng)絡(luò)在功能實現(xiàn)上分兩級：現(xiàn)場控制級和上層監(jiān)控管理級。現(xiàn)場控制級的核心即為分布于設(shè)備現(xiàn)場的一個個的控制器，主要用于接收和處理來自傳感器的輸入數(shù)據(jù)、執(zhí)行通信和控制任務(wù)以及控制執(zhí)行器操作等。控制器采用自由拓撲結(jié)構(gòu)，分散自治，每個控制器一方面分散獨立地解決其測控任務(wù)，另一方面通過點對點、點對多點的通信，解決控制器之間的信息傳輸，實現(xiàn)分散基礎(chǔ)上的融合。在現(xiàn)場智能控制器的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)系統(tǒng)的監(jiān)控、管理、維護以及與其他計算機系統(tǒng)之間的信息交互，從而實現(xiàn)控制信息和管理信息的集成。
1.3 現(xiàn)場智能控制器（TAC Xenta 系列）
LonWorks 網(wǎng)絡(luò)的智能控制器是物理上與之相連的I/O 設(shè)備交互作用并在LonWorks網(wǎng)上使用LonTalk 協(xié)議與其他控制器互相通信的一類對象。由于引入智能控制器，現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)能夠把控制功能放到設(shè)備層；智能控制器完成原先由上層監(jiān)控計算機完成的一部分控制功能，并可以脫離上層的計算機工作，具有數(shù)據(jù)采集、處理、設(shè)備控制以及通訊等功能，實現(xiàn)底層設(shè)備的自治。每一控制器內(nèi)部都具有實現(xiàn)其特定功能的軟件，各智能控制器之間以網(wǎng)絡(luò)變量（NetworkVariable） 或顯式報文（Explicit Message）的形式進行通信，形成現(xiàn)場協(xié)調(diào)控制，即一些常規(guī)的控制算法（如PID 控制、前饋、反饋等）在現(xiàn)場即可完成，并通過網(wǎng)絡(luò)接口向上位機傳送實時信息。
1.4 基于LonWorks 技術(shù)的TAC Vista 系統(tǒng)特點
TAC Vista 系統(tǒng)適應(yīng)性非常強。系統(tǒng)為模塊化結(jié)構(gòu)，可很方便的構(gòu)造出不同等級的獨立系統(tǒng)，且每級都具有非常清楚的功能和權(quán)限，即可用于單獨的樓宇管理，也可用于一個區(qū)域內(nèi)分散樓群的集中管理。用戶可通過計算機直觀、詳細地監(jiān)測并控制樓宇設(shè)備的運行狀況，完全將HVAC、照明、能源管理、時間安排以及安全系統(tǒng)等置于自己的監(jiān)控之下。TAC Vista 系統(tǒng)有幾個突出特點：
（1）系統(tǒng)的開放性好
采用國際標(biāo)準(zhǔn)LonTalk 通信協(xié)議，即該系統(tǒng)的通信協(xié)議對其他用戶是透明的，為用戶的系統(tǒng)集成和升級，擴展及改造提供了很大的空間。
（2）系統(tǒng)擴展性好
系統(tǒng)采用自由拓撲結(jié)構(gòu)或總線拓撲結(jié)構(gòu)，可由單個的子站擴展為超大型的分布式綜合集散控制系統(tǒng)。這種模塊化結(jié)構(gòu)在資金有限的情況下可以保證建筑物的高標(biāo)準(zhǔn)和舒適性，又不會影響適應(yīng)以后新功能系統(tǒng)的擴展。
（3）系統(tǒng)獨立性強
控制處理單元TAC Xenta 是具有獨立的CPU 和存儲器的DDC 控制器，只需要將其置于現(xiàn)場內(nèi)，通過計算機將程序輸入即可對設(shè)備進行獨立的控制。
2 工程實例
高晶硅項目工程的主控樓，是整個基地的“中樞神經(jīng)，所有樓棟的信息匯聚于此”，其整個樓宇自控系統(tǒng)采是施耐德的TAC Vista 樓宇控制系統(tǒng)。這棟控制樓宇空調(diào)系統(tǒng)由包括7 個成套的空調(diào)機組和3 個排風(fēng)機組成。整個BAS 設(shè)計安裝有5 個TACXenta“i2814”控制器，1 個“i2920”控制器以及1 個NetcontrollerII 控制器，各控制器作用就是負責(zé)采集自身所控制的成套空調(diào)機組或風(fēng)機的數(shù)據(jù)（開關(guān)量、模擬量），進行處理，以控制各自的I/O 設(shè)備動作。最大的要求就是監(jiān)控HCL/TCS 報警，整個樓棟原理圖如圖2 所示。
圖2
2.1 各控制器的作用
TAC Xenta 系列“i2814 控制器” 是用來控制風(fēng)道上風(fēng)閥的開關(guān)，以及風(fēng)道中風(fēng)機的起停，并通過CURRENT SWITCH（電流傳感器）反饋風(fēng)機的狀態(tài)給控制器，而且控制限制室內(nèi)的溫濕度；控制器“i2920”對室內(nèi)空間溫，濕度傳感器采集的數(shù)據(jù)進行處理，加工，以輸出顯示，進而對室內(nèi)溫濕度進行控制。
2.2 成套的屋頂式空調(diào)機組
（1）這是約克屋頂式空調(diào)機組，共2 臺，一個是作為主機組連續(xù)操作，而另一個是作為備用。由它們自己的控制系統(tǒng)控制。TAC通過硬件連接完成對這些機組的整合。這些硬件連接由機組的起/ 停和室外風(fēng)閥組成。這2 個空調(diào)機組，一個是作為主機組連續(xù)操作，而另一個是作為備用，當(dāng)主機組發(fā)生故障時，調(diào)用指令運行備用機組。系統(tǒng)運行時將監(jiān)控所有的機組，并且把運行情況先是在系統(tǒng)圖標(biāo)上，主機組/ 備用機組應(yīng)該在每個月的第一個星期二的早上7 點自動切換，機組的延遲切換也可手動完成。
（2）在控制機組啟動后，室外新風(fēng)閥將被DDC 控制打開。
（3）DDC 控制器接收到HCL 探測警報信號后，機組將被控制關(guān)閉，室外新風(fēng)閥也將關(guān)閉。
2.3 成套的室內(nèi)空調(diào)機組
（1）這些成套的空調(diào)機組將由它們自己的DDC 控制系統(tǒng)控制。BAS 通過硬件連接完成對這些機組的整合。這些硬件連接由機組的起/ 停，室外新風(fēng)閥以及加濕器組成。
（2）在控制機組啟動后，室外新風(fēng)閥將被控制打開。
（3）一個數(shù)字電流傳感器安裝在電機啟動器上，用于監(jiān)控風(fēng)機的狀態(tài)。
（4）在電信間120 安裝一個空間溫度傳感器和一個空間濕度傳感器用于監(jiān)控和警報，當(dāng)HCL 含量超標(biāo)時發(fā)出警報聲。
（5）BAS 控制器接收到HCL 探測警報信號后，機組將被控制關(guān)閉，室外新風(fēng)閥也將關(guān)閉。
2.4 排風(fēng)機
排風(fēng)機應(yīng)該與燈開關(guān)互鎖，關(guān)閉燈將啟動排風(fēng)機。一個數(shù)字電流傳感器將安裝在電機上監(jiān)視其狀態(tài)。
3 結(jié)束語
通過開放的、互聯(lián)的、互操作的基于LonWorks 網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的TAC Vista 樓宇自控系統(tǒng)，在使用商業(yè)建筑群實現(xiàn)樓宇自控化控制，給用戶帶來舒適環(huán)境體驗的同時，還減少維護人員和節(jié)約能源。在不同子系統(tǒng)集成時整個網(wǎng)絡(luò)集成變得容易起來，使智能建筑各系統(tǒng)實現(xiàn)無縫集成，通過LonWorks 網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用，為整個系統(tǒng)今后的維護和升級留有很大的預(yù)留空間，無論在設(shè)備維護或系統(tǒng)擴展時，都不必收受制于專一系統(tǒng)供應(yīng)商，在開放環(huán)境下留給用戶帶來很大的選擇余地。
