第5章智能化建筑內(nèi)控制信號網(wǎng)絡(luò)

1、第第5 5章章 智能化建筑內(nèi)控制信號網(wǎng)絡(luò)智能化建筑內(nèi)控制信號網(wǎng)絡(luò) 第5章 智能化建筑內(nèi)控制信號網(wǎng)絡(luò) 5.1 控制信號網(wǎng)絡(luò)傳輸特征5.1.1 噪聲和抗干擾5.1.2 模擬控制信號傳輸方式5.1.3 數(shù)字控制信號傳輸方式5.2 BACnet網(wǎng)絡(luò)協(xié)議5.2.1 BACnet的服務(wù)對象5.2.2 BACnet的體系結(jié)構(gòu)5.2.3 BACnet的物理層和數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議5.3現(xiàn)場總線5.3.1 現(xiàn)場總線基本概念5.3.2 LonWorks總線5.3.3 CAN總線5.3.4 Modbus總線 本章導(dǎo)讀 智能化建筑內(nèi)的控制信號傳輸網(wǎng)有別于一般的信息網(wǎng)。本章首先就控制信號傳輸特征、控制信號傳輸?shù)脑肼暫涂垢蓴_、

2、控制信號傳輸?shù)姆绞降然締栴}進(jìn)行了討論。 其次，對當(dāng)前主流的控制信號傳輸網(wǎng)絡(luò)協(xié)議體系和現(xiàn)場總線技術(shù)進(jìn)行了介紹，內(nèi)容包括BACnet標(biāo)準(zhǔn)、LonWorks總線、CAN總線、Modbus總線等。 第5章 智能化建筑內(nèi)控制信號網(wǎng)絡(luò) 5.1 5.1 控制信號網(wǎng)絡(luò)傳輸特征控制信號網(wǎng)絡(luò)傳輸特征 第5章 智能化建筑內(nèi)控制信號網(wǎng)絡(luò) 樓宇自動化系統(tǒng)（樓宇自動化系統(tǒng)（Building Automation System，BAS）是自動控制技術(shù)應(yīng)用的一個(gè)分支，它的發(fā)展是隨著自動控制技術(shù)的不斷進(jìn)步和完善而日趨成熟。隨著現(xiàn)場總線技術(shù)FCS在工業(yè)控制領(lǐng)域的日趨成熟，F(xiàn)CS也被應(yīng)用于BAS。BAS的技術(shù)目的：的技術(shù)目的：

3、從技術(shù)和應(yīng)用角度，無論是BACnet通信協(xié)議還是Lonworks技術(shù)，都是追求開放的通信接口開放的通信接口和高速、可靠的高速、可靠的信息傳輸信息傳輸，以便及時(shí)地獲取更多的信息從而對建筑設(shè)備進(jìn)以便及時(shí)地獲取更多的信息從而對建筑設(shè)備進(jìn)行全面的監(jiān)控與管理行全面的監(jiān)控與管理。BAS的相關(guān)技術(shù)方法：的相關(guān)技術(shù)方法： 同時(shí)數(shù)據(jù)庫技術(shù)、多媒體技術(shù)數(shù)據(jù)庫技術(shù)、多媒體技術(shù)等的發(fā)展是BAS在數(shù)據(jù)處理分析方面日益增強(qiáng)，人機(jī)界面人機(jī)界面更加友好從而為建筑物設(shè)備提供更為強(qiáng)大的控制與管理平臺。 5.1 5.1 控制信號網(wǎng)絡(luò)傳輸特征控制信號網(wǎng)絡(luò)傳輸特征 第5章 智能化建筑內(nèi)控制信號網(wǎng)絡(luò) BAS的發(fā)展：的發(fā)展：隨著工業(yè)以太網(wǎng)

4、工業(yè)以太網(wǎng)、基于基于WEB的控制方式的控制方式等新技術(shù)的涌現(xiàn)以及人們對節(jié)能管理節(jié)能管理、數(shù)據(jù)分析挖掘數(shù)據(jù)分析挖掘等高端需求的深化，BAS仍然在一個(gè)不斷的自我完善與發(fā)展之中。對對BAS的相關(guān)討論的相關(guān)討論：BAS最為重要的含義在于不僅僅是某一臺或者某一部分設(shè)備的自動化，而是放眼于整個(gè)系統(tǒng)，能夠有效的把所有設(shè)備的信息整合起來，形成一個(gè)控制網(wǎng)絡(luò)。因此因此BAS系統(tǒng)中系統(tǒng)中的通信顯得尤為重要的通信顯得尤為重要。5.1 5.1 控制信號網(wǎng)絡(luò)傳輸特征控制信號網(wǎng)絡(luò)傳輸特征 第5章 智能化建筑內(nèi)控制信號網(wǎng)絡(luò) 兩種典型的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)在兩種典型的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)在BAS中的應(yīng)用：中的應(yīng)用：（1）典型的兩層網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)：）典型的兩

5、層網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)： 這種架構(gòu)包括兩層，下層是現(xiàn)場控制網(wǎng)絡(luò)層現(xiàn)場控制網(wǎng)絡(luò)層，作用是完成設(shè)備的實(shí)時(shí)控制；上層是信息管理層網(wǎng)絡(luò)信息管理層網(wǎng)絡(luò)；兩層網(wǎng)絡(luò)之間通過通信控制器連接。 這種架構(gòu)是現(xiàn)在大多數(shù)BAS采用的架構(gòu)，例如Lonworks現(xiàn)場總線技術(shù)。（2）三層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的）三層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的BAS三層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)在上層的以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)和下層的現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)層之間增加了中間層控制網(wǎng)絡(luò)。這個(gè)中間層網(wǎng)絡(luò)連接大型通用控制器，用于完成較為復(fù)雜的控制功能。5.1 5.1 控制信號網(wǎng)絡(luò)傳輸特征控制信號網(wǎng)絡(luò)傳輸特征 第5章 智能化建筑內(nèi)控制信號網(wǎng)絡(luò) 中央管理計(jì)算機(jī)BAS監(jiān)控計(jì)算機(jī)現(xiàn)場控制器現(xiàn)場裝置現(xiàn)場裝置現(xiàn)場控制器現(xiàn)場裝置現(xiàn)場裝置管理總線

6、控制總線現(xiàn)場總線管理層設(shè)備層控制層圖5-1三層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的BAS 5.1 5.1 控制信號網(wǎng)絡(luò)傳輸特征控制信號網(wǎng)絡(luò)傳輸特征 第5章 智能化建筑內(nèi)控制信號網(wǎng)絡(luò) 在BAS產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、開發(fā)過程中，越來越多的廠商在上層協(xié)議方面更多的傾向于遵循開放性的開放性的BACnet標(biāo)準(zhǔn)。BAS網(wǎng)絡(luò)可以分為控制網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)和信息網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。在控制網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)層面上分布了若干被監(jiān)控的弱電子系統(tǒng)。目前用戶對系統(tǒng)集成的要求越來越高，也越來越迫切。各弱電子系統(tǒng)來自不同廠商的產(chǎn)品，為了使這些產(chǎn)品可以集成到一個(gè)平臺下，需要一個(gè)開放的通信協(xié)議。BACnet就是這樣一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)。 5.1 5.1 控制信號網(wǎng)絡(luò)傳輸特征控制信號網(wǎng)絡(luò)傳輸特征 第5章

7、智能化建筑內(nèi)控制信號網(wǎng)絡(luò) BACnet是各設(shè)備廠商遵守的協(xié)議是各設(shè)備廠商遵守的協(xié)議，是專門為樓宇控制制定的標(biāo)準(zhǔn)，它對DDC的數(shù)字/模擬量、輸入輸出量都加以定義使其外部特性同一，目的是解決控制設(shè)備與被控設(shè)備間的通信問題，而與CPU的選擇無關(guān)，對實(shí)現(xiàn)該標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)手段無任何要求，也就是說也就是說BACnet標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用對硬件不加以限制準(zhǔn)的應(yīng)用對硬件不加以限制。但為了保證有效的互操作，BACnet不僅僅定義了通信過程，也定義了控制設(shè)備內(nèi)不僅僅定義了通信過程，也定義了控制設(shè)備內(nèi)部數(shù)據(jù)的格式部數(shù)據(jù)的格式。 從實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜程度來講，BAC標(biāo)準(zhǔn)是比較復(fù)雜的通信協(xié)議，但針對某一個(gè)特定功能的控制設(shè)備不需要實(shí)現(xiàn)但針對

8、某一個(gè)特定功能的控制設(shè)備不需要實(shí)現(xiàn)全部的全部的BACnet標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)。5.1 5.1 控制信號網(wǎng)絡(luò)傳輸特征控制信號網(wǎng)絡(luò)傳輸特征 第5章 智能化建筑內(nèi)控制信號網(wǎng)絡(luò) 隨著總線技術(shù)的應(yīng)用，在底層技術(shù)上各個(gè)廠商廣泛應(yīng)用Lonworks技術(shù)。樓宇自動化是對智能建筑內(nèi)所有的動力設(shè)備、樓宇設(shè)備進(jìn)行自動監(jiān)測和控制的系統(tǒng)，它通常是由中央管理站、通信控制器、DDC、傳感器和執(zhí)行器等組成的分散式控制系統(tǒng)，也是一個(gè)開放的網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)。BACnet定義的是設(shè)備的外部特性，而定義的是設(shè)備的外部特性，而LonWorks定義的定義的是控制器內(nèi)部的指令集是控制器內(nèi)部的指令集。Lonworks的核心內(nèi)容是Lonworks通信協(xié)議，

9、各種產(chǎn)品只要嚴(yán)格按照Lonworks協(xié)議操作并通過Lonworks認(rèn)證，原則上都可以實(shí)現(xiàn)互通、互操作，而不受來自不同廠家生產(chǎn)的影響。LonWorksLonWorks技術(shù)技術(shù) 5.1.1 5.1.1 噪聲和抗干擾噪聲和抗干擾 在理想情況下，一個(gè)系統(tǒng)的性能僅由系統(tǒng)得結(jié)構(gòu)來決定。然而在許多場合，系統(tǒng)卻達(dá)不到額定的性能指標(biāo)，有的甚至不能正常工作。究其原因常常是噪聲干擾造成的。所謂噪聲是指系統(tǒng)中出現(xiàn)的非期望電信號。噪聲對系統(tǒng)產(chǎn)生的不良影響稱之為干擾。在檢測系統(tǒng)中，噪聲干擾會使測量指示產(chǎn)生誤差；在控制系統(tǒng)中，噪聲干擾可能導(dǎo)致誤操作。 第5章 智能化建筑內(nèi)控制信號網(wǎng)絡(luò) 5.1 5.1 控制信號網(wǎng)絡(luò)傳輸特征控

10、制信號網(wǎng)絡(luò)傳輸特征 串模干擾和共模干擾串模干擾和共模干擾 第5章 智能化建筑內(nèi)控制信號網(wǎng)絡(luò) 5.1 5.1 控制信號網(wǎng)絡(luò)傳輸特征控制信號網(wǎng)絡(luò)傳輸特征 5.1.1 5.1.1 噪聲和抗干擾噪聲和抗干擾圖5-2 串模干擾和共模干擾 串模干擾是指疊加在被測信號上的干擾噪聲，它串聯(lián)在信號源回路中，與被測信號相加輸入系統(tǒng)。共模干擾是指系統(tǒng)的兩個(gè)信號輸入端上所共有的干擾電壓，也稱為共態(tài)干擾。 5.1.2 5.1.2 模擬控制信號傳輸方式模擬控制信號傳輸方式 1 1、模擬量的采集、模擬量的采集模擬量的采集是通過模擬量輸入通道經(jīng)濾波、采樣、量化、編碼后輸入現(xiàn)場控制器的過程。 2 2、模擬量的輸出、模擬量的輸出

11、 模擬量的輸出通道時(shí)樓宇自控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)控制輸出的關(guān)鍵，通過輸出通道，把計(jì)算機(jī)輸出的數(shù)字信號通過把計(jì)算機(jī)輸出的數(shù)字信號通過D/AD/A轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換成模擬信號來驅(qū)動相應(yīng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)換成模擬信號來驅(qū)動相應(yīng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。 模擬量的輸出可為電壓信號，也可為電流信號。工業(yè)上的標(biāo)準(zhǔn)信號范圍是05V，15V，010mA和420mA等。 一般電壓信號實(shí)現(xiàn)簡單，但是容易受到地電平等干擾，不適宜遠(yuǎn)距離傳輸；電流不易受到噪聲的干擾，比較適合遠(yuǎn)距離傳輸，不過在接收端需要變換為電壓信號。第5章 智能化建筑內(nèi)控制信號網(wǎng)絡(luò) 5.1 5.1 控制信號網(wǎng)絡(luò)傳輸特征控制信號網(wǎng)絡(luò)傳輸特征 5.1.3 5.1.3 數(shù)字控制信號傳輸方式數(shù)字控制信號

12、傳輸方式 現(xiàn)場控制器數(shù)字量的采集和輸出現(xiàn)場控制器數(shù)字量的采集和輸出第5章 智能化建筑內(nèi)控制信號網(wǎng)絡(luò) 5.1 5.1 控制信號網(wǎng)絡(luò)傳輸特征控制信號網(wǎng)絡(luò)傳輸特征 數(shù)字量的采集主要是對開關(guān)狀態(tài)量通過數(shù)字量輸入通道送到現(xiàn)場控制器現(xiàn)場控制器的傳遞過程，輸入的通道包括調(diào)理調(diào)理電路、輸入緩沖器和地址譯碼電路、輸入緩沖器和地址譯碼。 數(shù)字量信號的輸出是指由控制器控制器CPUCPU發(fā)出控制信號，對現(xiàn)場的控制元件進(jìn)行驅(qū)動。數(shù)字量的輸出由輸出鎖存器、輸出驅(qū)動電路及輸出口地址譯碼電路組成。 測控系統(tǒng)的公共數(shù)字傳輸通道稱為總線總線，有片內(nèi)總線、儀表內(nèi)部總線和儀表外部總線之分。注意：這部分是針對現(xiàn)場控制器而言注意：這部分

13、是針對現(xiàn)場控制器而言5.1.3 5.1.3 數(shù)字控制信號傳輸方式數(shù)字控制信號傳輸方式 1 1、基帶傳輸和調(diào)制傳輸、基帶傳輸和調(diào)制傳輸對數(shù)字信號不加調(diào)制，以其基本形式進(jìn)行的傳輸，稱之為基帶傳輸。對于更遠(yuǎn)距離的數(shù)據(jù)傳輸，由于噪聲的影響，基帶傳輸已無能為力，因此需要采用對基帶信號加以調(diào)制的方法來進(jìn)行傳輸。這一過程涉及到調(diào)制和解調(diào),關(guān)鍵設(shè)備是調(diào)制解調(diào)器。2 2、并行傳輸和串行傳輸、并行傳輸和串行傳輸將并行數(shù)據(jù)通過某種機(jī)制轉(zhuǎn)換為串行數(shù)據(jù)將并行數(shù)據(jù)通過某種機(jī)制轉(zhuǎn)換為串行數(shù)據(jù)，經(jīng)由通信介質(zhì)逐位發(fā)送出去，而在接收方通過某種機(jī)制將串行數(shù)據(jù)恢復(fù)為并行數(shù)據(jù)的串行通信方式，可以大量地節(jié)約電纜導(dǎo)線。 第5章 智能化建筑

14、內(nèi)控制信號網(wǎng)絡(luò) 5.1 5.1 控制信號網(wǎng)絡(luò)傳輸特征控制信號網(wǎng)絡(luò)傳輸特征 5.2 BACnet5.2 BACnet網(wǎng)絡(luò)協(xié)議網(wǎng)絡(luò)協(xié)議 第5章 智能化建筑內(nèi)控制信號網(wǎng)絡(luò) 針對樓宇自控系統(tǒng)用戶的上述普遍需求，也為了促進(jìn)樓宇自控系統(tǒng)走上健康、穩(wěn)定、持續(xù)發(fā)展的道路，美國采暖、美國采暖、制冷和空調(diào)工程師協(xié)會制冷和空調(diào)工程師協(xié)會ASHRAEASHRAE (American Society of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning Engineers)專門研究制定一個(gè)BAS系統(tǒng)生產(chǎn)商和用戶都能普遍接受的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。要求這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)先進(jìn)、真正開放、易于擴(kuò)展，并且

15、容易實(shí)現(xiàn)。ASHARE于1995年6月正式制定和發(fā)布了世界上第一個(gè)樓宇自動控制系統(tǒng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)BACnetBACnet。它符合當(dāng)今世界開放、互聯(lián)、共享、合作開放、互聯(lián)、共享、合作的技術(shù)發(fā)展趨勢，代表著21世紀(jì)智能建筑中BAS系統(tǒng)的主流技術(shù)和發(fā)展方向。 5.2.1 BACnet5.2.1 BACnet的服務(wù)對象的服務(wù)對象第5章 智能化建筑內(nèi)控制信號網(wǎng)絡(luò) 在樓宇自控系統(tǒng)中，各種設(shè)備之間如果要進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，為了能夠?qū)崿F(xiàn)設(shè)備的互操作，所交換的數(shù)據(jù)所交換的數(shù)據(jù)必須使用一種所有設(shè)備都能理解的”共同語言“。BACnet的最為成功之處在于采用了面向?qū)ο蟮募夹g(shù)，定義了一組具有屬性的對象（對象（ObjectObjec

16、t）來表示任意的樓宇自控來表示任意的樓宇自控設(shè)備的功能設(shè)備的功能，從而提供了一種標(biāo)準(zhǔn)的表示樓宇自控設(shè)備的方式。在BACnet中，所謂對象就是在網(wǎng)路設(shè)備之間傳輸?shù)囊唤M數(shù)所謂對象就是在網(wǎng)路設(shè)備之間傳輸?shù)囊唤M數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)據(jù)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，對象的屬性就是數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中的信息，設(shè)備可以從數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中讀取信息，可以向數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)寫入信息，這些就是對對象屬性的操作。5.2.1 BACnet5.2.1 BACnet的服務(wù)對象（的服務(wù)對象（1 1）第5章 智能化建筑內(nèi)控制信號網(wǎng)絡(luò) 5.2 BACnet5.2 BACnet網(wǎng)絡(luò)協(xié)議網(wǎng)絡(luò)協(xié)議 對象名稱應(yīng)用實(shí)例模擬輸入模擬輸入 Analog InputAnalog Input傳感器輸

17、入傳感器輸入模擬輸出模擬輸出 Analog OutputAnalog Output控制輸出控制輸出模擬值模擬值 Analog ValueAnalog Value設(shè)定點(diǎn)或其它模擬控制系統(tǒng)參數(shù)設(shè)定點(diǎn)或其它模擬控制系統(tǒng)參數(shù)數(shù)字輸入數(shù)字輸入 Binary InputBinary Input開關(guān)輸入開關(guān)輸入數(shù)字輸出數(shù)字輸出 Binary OutputBinary Output繼電器輸出繼電器輸出數(shù)字值數(shù)字值 Binary ValueBinary Value數(shù)字控制系統(tǒng)參數(shù)數(shù)字控制系統(tǒng)參數(shù)時(shí)序表時(shí)序表 CalendarCalendar為按事件執(zhí)行程序定義的日期列表為按事件執(zhí)行程序定義的日期列表命令命令 C

18、ommandCommand為完成諸如日期設(shè)置等特定操作而向多個(gè)設(shè)備的多個(gè)對象為完成諸如日期設(shè)置等特定操作而向多個(gè)設(shè)備的多個(gè)對象寫多個(gè)變量寫多個(gè)變量設(shè)備設(shè)備 DeviceDevice其屬性表示設(shè)備支持的對象和服務(wù)以及設(shè)備商和固定版本其屬性表示設(shè)備支持的對象和服務(wù)以及設(shè)備商和固定版本5.2.1 BACnet5.2.1 BACnet的服務(wù)對象（的服務(wù)對象（2 2） 第5章 智能化建筑內(nèi)控制信號網(wǎng)絡(luò) 5.2 BACnet5.2 BACnet網(wǎng)絡(luò)協(xié)議網(wǎng)絡(luò)協(xié)議 對象名稱對象名稱應(yīng)用實(shí)例應(yīng)用實(shí)例事件登記事件登記 描述可能處于錯誤狀態(tài)的事件（例如描述可能處于錯誤狀態(tài)的事件（例如“輸入超出范圍輸入超出范圍”），

19、或者其它設(shè)備需），或者其它設(shè)備需要報(bào)警。該對象可直接通知一個(gè)設(shè)備，也可用一個(gè)通知類（要報(bào)警。該對象可直接通知一個(gè)設(shè)備，也可用一個(gè)通知類（Notification Notification ClassClass）對象通知多個(gè)設(shè)備）對象通知多個(gè)設(shè)備Event Event EnrollmentEnrollment設(shè)備支持的可讀寫數(shù)據(jù)文件設(shè)備支持的可讀寫數(shù)據(jù)文件文件文件 FileFile提供在一個(gè)讀單一操作下，訪問多個(gè)對象的多個(gè)屬性提供在一個(gè)讀單一操作下，訪問多個(gè)對象的多個(gè)屬性組組 GroupGroup提供標(biāo)準(zhǔn)化地訪問一個(gè)控制環(huán)提供標(biāo)準(zhǔn)化地訪問一個(gè)控制環(huán)環(huán)環(huán) LoopLoop表述一個(gè)多狀態(tài)過程的狀態(tài)，

20、如冰箱的開、關(guān)和除霜周期表述一個(gè)多狀態(tài)過程的狀態(tài)，如冰箱的開、關(guān)和除霜周期多態(tài)輸入多態(tài)輸入 表述一個(gè)多狀態(tài)過程的期望狀態(tài)，如冰箱的開始冷卻時(shí)間、開始除霜時(shí)間等表述一個(gè)多狀態(tài)過程的期望狀態(tài)，如冰箱的開始冷卻時(shí)間、開始除霜時(shí)間等Multi-state Multi-state InputInput包含一個(gè)設(shè)備列表。如果一個(gè)事件登記對象確定有一個(gè)警告或報(bào)警報(bào)文需要包含一個(gè)設(shè)備列表。如果一個(gè)事件登記對象確定有一個(gè)警告或報(bào)警報(bào)文需要發(fā)送，則將送給列表中的設(shè)備發(fā)送，則將送給列表中的設(shè)備多態(tài)輸出多態(tài)輸出允許設(shè)備中的一個(gè)程序開始、停止、裝載、卸載，以及報(bào)告程序當(dāng)前狀態(tài)等允許設(shè)備中的一個(gè)程序開始、停止、裝載、卸載

21、，以及報(bào)告程序當(dāng)前狀態(tài)等Multi-state Multi-state OutputOutput定義一個(gè)操作時(shí)間表。通過對指定對象表中的對象寫入相應(yīng)的內(nèi)容實(shí)現(xiàn)，可定義一個(gè)操作時(shí)間表。通過對指定對象表中的對象寫入相應(yīng)的內(nèi)容實(shí)現(xiàn)，可以設(shè)定例外情況，如假期等。可以使用日歷表對象設(shè)定例外情況以設(shè)定例外情況，如假期等?？梢允褂萌諝v表對象設(shè)定例外情況5.2.1 BACnet5.2.1 BACnet的服務(wù)對象的服務(wù)對象第5章 智能化建筑內(nèi)控制信號網(wǎng)絡(luò) BACnet網(wǎng)絡(luò)中的設(shè)備之間的通信，實(shí)際上就是設(shè)備的應(yīng)實(shí)際上就是設(shè)備的應(yīng)用程序?qū)⑾鄳?yīng)的對象數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)裝入設(shè)備的應(yīng)用層協(xié)議數(shù)據(jù)用程序?qū)⑾鄳?yīng)的對象數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)裝入設(shè)備的

22、應(yīng)用層協(xié)議數(shù)據(jù)單元（單元（APDUAPDU）中，按照特定的規(guī)范傳輸給相應(yīng)的設(shè)備）中，按照特定的規(guī)范傳輸給相應(yīng)的設(shè)備。對象數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中攜帶的信息就是對象的屬性值，接收設(shè)備中的應(yīng)用程序?qū)@些屬性進(jìn)行操作，從而完成信息通信的目的。 一個(gè)一個(gè)BACnetBACnet設(shè)備包含哪些對象取決于該設(shè)備的類型和特設(shè)備包含哪些對象取決于該設(shè)備的類型和特性性。每個(gè)每個(gè)BACnetBACnet設(shè)備至少有一個(gè)對象，但不要求有所有的設(shè)備至少有一個(gè)對象，但不要求有所有的對象對象。例如windows工作站沒有傳感器輸入輸出，所以不會有Analog Input 和Analog Output對象。對象的屬性對象的屬性 第5章 智能

23、化建筑內(nèi)控制信號網(wǎng)絡(luò) 5.2 BACnet5.2 BACnet網(wǎng)絡(luò)協(xié)議網(wǎng)絡(luò)協(xié)議 5.2.1 BACnet5.2.1 BACnet的服務(wù)對象的服務(wù)對象當(dāng)前值是 68當(dāng)前值？網(wǎng)絡(luò)BACnet設(shè)備模擬輸入對象68. 0 F當(dāng)前值 68描述“室外空氣濕度”設(shè)備類型“10K 熱敏電阻”脫離服務(wù) FALSE單位華氏溫度圖5-3一個(gè)模擬輸入對象的示意圖 對象的屬性對象的屬性 第5章 智能化建筑內(nèi)控制信號網(wǎng)絡(luò) 5.2 BACnet5.2 BACnet網(wǎng)絡(luò)協(xié)議網(wǎng)絡(luò)協(xié)議 5.2.1 BACnet5.2.1 BACnet的服務(wù)對象的服務(wù)對象從圖5-3的熱敏電阻當(dāng)中可以看到，一個(gè)對象包含一些屬性，什么是屬性？屬性是用

24、來說明對象屬性是用來說明對象！在圖5-3中，前3個(gè)屬性：對象標(biāo)識符對象標(biāo)識符、對象名稱對象名稱、對對象類型象類型是所有對象都必須的。具體說來：對象標(biāo)識符：指明對象的類型是模擬輸入和器件號 #1;對象名稱：文本字符串，對象的名稱；對象類型：指明對象的類型是模擬輸入，模擬輸入，它和對象標(biāo)它和對象標(biāo)識符結(jié)合起來確定該對象。識符結(jié)合起來確定該對象。表5.2 模擬輸入對象的屬性 對象的屬性和服務(wù)的對象的屬性和服務(wù)的第5章 智能化建筑內(nèi)控制信號網(wǎng)絡(luò) 5.2 BACnet5.2 BACnet網(wǎng)絡(luò)協(xié)議網(wǎng)絡(luò)協(xié)議 5.2.1 BACnet5.2.1 BACnet的服務(wù)對象的服務(wù)對象從以上的分析討論中，基于面向?qū)ο?/p>

25、的方法：設(shè)備設(shè)備包含一個(gè)或者若干個(gè)對象對象；對象包含若干個(gè)屬性；屬性用來描述說明對象。那么涉及到對象和對象之間（那么涉及到對象和對象之間（當(dāng)然也是不同的設(shè)備之當(dāng)然也是不同的設(shè)備之間的關(guān)系，例如把一個(gè)設(shè)備的一些屬性傳給另一個(gè)設(shè)間的關(guān)系，例如把一個(gè)設(shè)備的一些屬性傳給另一個(gè)設(shè)備，或者一個(gè)設(shè)備發(fā)出一個(gè)控制指令給另一個(gè)設(shè)備備，或者一個(gè)設(shè)備發(fā)出一個(gè)控制指令給另一個(gè)設(shè)備）的關(guān)系或者操作用什么的關(guān)系或者操作用什么手段手段來實(shí)現(xiàn)？來實(shí)現(xiàn)？這種手段是這種手段是對象的方法，對象的方法，也稱為也稱為服服務(wù)（務(wù)（Service）?。ο蟮膶傩允菍ο蟮膶傩允恰办o態(tài)靜態(tài)”的概念；的概念；而對象的服務(wù)時(shí)而對象的服務(wù)時(shí)“動態(tài)

26、動態(tài)”的概念！的概念！對象的服務(wù)對象的服務(wù)第5章 智能化建筑內(nèi)控制信號網(wǎng)絡(luò) 5.2 BACnet5.2 BACnet網(wǎng)絡(luò)協(xié)議網(wǎng)絡(luò)協(xié)議 5.2.1 BACnet5.2.1 BACnet的服務(wù)對象的服務(wù)對象 服務(wù)就是一個(gè)服務(wù)就是一個(gè)BACnet設(shè)備可以用來向其他設(shè)備可以用來向其他BACnet設(shè)備請求獲得信息，命令其他設(shè)備執(zhí)行某種操作或者設(shè)備請求獲得信息，命令其他設(shè)備執(zhí)行某種操作或者通知其他設(shè)備有事情發(fā)生的方法。通知其他設(shè)備有事情發(fā)生的方法。 在BACnet設(shè)備中要運(yùn)行一個(gè)“應(yīng)用程序”，負(fù)責(zé)發(fā)出服務(wù)請求和處理收到得服務(wù)請求。這個(gè)應(yīng)用程序這個(gè)應(yīng)用程序?qū)嶋H上就是一個(gè)執(zhí)行設(shè)備操作的軟件。實(shí)際上就是一個(gè)執(zhí)行

27、設(shè)備操作的軟件。收服務(wù)請求和進(jìn)行服務(wù)應(yīng)答收服務(wù)請求和進(jìn)行服務(wù)應(yīng)答 第5章 智能化建筑內(nèi)控制信號網(wǎng)絡(luò) 5.2 BACnet5.2 BACnet網(wǎng)絡(luò)協(xié)議網(wǎng)絡(luò)協(xié)議 5.2.1 BACnet5.2.1 BACnet的服務(wù)對象的服務(wù)對象圖5.4 BACnet設(shè)備接收服務(wù)請求和進(jìn)行服務(wù)應(yīng)答的示意圖 服務(wù)回答數(shù)據(jù)是服務(wù)請求讀屬性網(wǎng)絡(luò)BACnet 設(shè)備應(yīng)用程序?qū)ο髮ο髮ο笳埱髴?yīng)答請求應(yīng)答B(yǎng)ACnetBACnet服務(wù)的分類服務(wù)的分類P143-145P143-145第5章 智能化建筑內(nèi)控制信號網(wǎng)絡(luò) 5.2 BACnet5.2 BACnet網(wǎng)絡(luò)協(xié)議網(wǎng)絡(luò)協(xié)議 5.2.1 BACnet5.2.1 BACnet的服務(wù)對象

28、的服務(wù)對象BACnet定義了35個(gè)服務(wù)，分為6個(gè)類別：1、報(bào)警與事件服務(wù)：來處理BACnet設(shè)備監(jiān)測條件變化；2、文件訪問服務(wù)：提供讀寫文件的方法；3、對象訪問服務(wù)：讀出、修改和寫入屬性的值；4、遠(yuǎn)程設(shè)備管理服務(wù)：提供對BACnet設(shè)備進(jìn)行維護(hù)和設(shè)備監(jiān)測的工具；5、虛擬終端的服務(wù)：提供實(shí)現(xiàn)面向字符的數(shù)據(jù)雙向交換的機(jī)制；6、安全性服務(wù)：提供實(shí)體驗(yàn)證、數(shù)據(jù)加密等功能。從另一個(gè)角度，從另一個(gè)角度，BACnet的服務(wù)分為確認(rèn)和不確認(rèn)服務(wù)兩類，的服務(wù)分為確認(rèn)和不確認(rèn)服務(wù)兩類，前者有一個(gè)帶數(shù)據(jù)的服務(wù)應(yīng)答。前者有一個(gè)帶數(shù)據(jù)的服務(wù)應(yīng)答。遠(yuǎn)程設(shè)備管理服務(wù)遠(yuǎn)程設(shè)備管理服務(wù) 第5章 智能化建筑內(nèi)控制信號網(wǎng)絡(luò) 5.2

29、 BACnet5.2 BACnet網(wǎng)絡(luò)協(xié)議網(wǎng)絡(luò)協(xié)議 5.2.1 BACnet5.2.1 BACnet的服務(wù)對象的服務(wù)對象5.2.2 BACnet5.2.2 BACnet的體系結(jié)構(gòu)的體系結(jié)構(gòu) 第5章 智能化建筑內(nèi)控制信號網(wǎng)絡(luò) 5.2 BACnet5.2 BACnet網(wǎng)絡(luò)協(xié)議網(wǎng)絡(luò)協(xié)議 BACnet的層次 對應(yīng)于OSI的層次 BACnet應(yīng)用層 應(yīng)用層 BACnet網(wǎng)絡(luò)層 網(wǎng)絡(luò)層 IEEE802.2 MS/TP PTP 數(shù)據(jù)鏈路層 Ethernet Arcnet LonTalk EIA485 EIA232 物理層 圖5-5 BACnet的OSI模型 BACnet作為一種開放性協(xié)議，它仍然采用OSI模

30、型的“分層”通信體系結(jié)構(gòu)。BACnet標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議體系結(jié)構(gòu)為一個(gè)包含4個(gè)層次的分層體系結(jié)構(gòu)，這四個(gè)層次相對于OSI模型中的物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層，如圖5-5所示。 5.2.3 BACnet5.2.3 BACnet的物理層和數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議的物理層和數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議 第5章 智能化建筑內(nèi)控制信號網(wǎng)絡(luò) 5.2 BACnet5.2 BACnet網(wǎng)絡(luò)協(xié)議網(wǎng)絡(luò)協(xié)議 BACnet標(biāo)準(zhǔn)目前的五種類型的數(shù)據(jù)五種類型的數(shù)據(jù)鏈路鏈路/ /物理層技術(shù)規(guī)范物理層技術(shù)規(guī)范：(1) ISO 8802-3類型1定義的邏輯鏈路控制（LLC）協(xié)議，加上ISO 8802-3介質(zhì)訪問控制（MAC）協(xié)議。(2) ISO 8802

31、-2類型1定義的邏輯鏈路控制（LLC）協(xié)議，加上ARCNET（ATA/ANSI 878.1）。(3)主從/令牌傳遞（MS/TP）協(xié)議加上EIA-485協(xié)議。(4)點(diǎn)對點(diǎn)（PTP）協(xié)議加上 EIA-232協(xié)議。(5) LonTalk協(xié)議。拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)上，支持星型和總線型拓?fù)湮锢斫橘|(zhì)上，支持雙絞線、同軸電纜、光纜。LonTalk是與前面四種技術(shù)規(guī)范不同的協(xié)議，前面四種是國際規(guī)范，而而LonTalkLonTalk是是EchelonEchelon公司的現(xiàn)場總線公司的現(xiàn)場總線LonworksLonworks的的協(xié)議，而協(xié)議，而LonworksLonworks在樓宇自動化方面都較大的市場份額在樓宇自動化方面都

32、較大的市場份額。5.3.1 5.3.1 現(xiàn)場總線基本概念現(xiàn)場總線基本概念 第5章 智能化建筑內(nèi)控制信號網(wǎng)絡(luò) 5.35.3現(xiàn)場總線現(xiàn)場總線 IEC對現(xiàn)場總線(Fieldbus)一詞的定義為：現(xiàn)場總線現(xiàn)場總線是一種是一種應(yīng)用于生產(chǎn)現(xiàn)場應(yīng)用于生產(chǎn)現(xiàn)場，在現(xiàn)場設(shè)備之間在現(xiàn)場設(shè)備之間、現(xiàn)場設(shè)現(xiàn)場設(shè)備與控制裝置之間備與控制裝置之間實(shí)行實(shí)行雙向雙向、串行串行、多節(jié)點(diǎn)數(shù)字通多節(jié)點(diǎn)數(shù)字通信信的技術(shù)的技術(shù)?，F(xiàn)場總線是當(dāng)今自動化領(lǐng)域發(fā)展的熱點(diǎn)之一，被譽(yù)為自動化領(lǐng)域的計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)。它作為工業(yè)數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)，溝通了生產(chǎn)過程現(xiàn)場級控制設(shè)備之間及其與更高控制管理層之間的聯(lián)系。 5.3.1 5.3.1 現(xiàn)場總線基本概念現(xiàn)

33、場總線基本概念 第5章 智能化建筑內(nèi)控制信號網(wǎng)絡(luò) 5.35.3現(xiàn)場總線現(xiàn)場總線 現(xiàn)場總線技術(shù)將專用微處理器微處理器置入傳統(tǒng)的測量控制儀表，使它們各自都具有了數(shù)字計(jì)算數(shù)字計(jì)算和數(shù)字通信數(shù)字通信能力，采用可進(jìn)行簡單連接的雙絞線等作為總線，把多個(gè)測量控制儀表連接成的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，并按公開、規(guī)范的通信協(xié)通信協(xié)議議，在位于現(xiàn)場的多個(gè)微機(jī)化測量控制設(shè)備之間位于現(xiàn)場的多個(gè)微機(jī)化測量控制設(shè)備之間以及現(xiàn)現(xiàn)場儀表與遠(yuǎn)程監(jiān)控計(jì)算機(jī)之間場儀表與遠(yuǎn)程監(jiān)控計(jì)算機(jī)之間，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸與信息交換，形成各種適應(yīng)實(shí)際需要的自動控制系統(tǒng)。 簡而言之，它把單個(gè)分散的測量控制設(shè)備變成網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)節(jié)點(diǎn)，以現(xiàn)場總線為紐帶，把它們連接成可

34、以相互溝通以現(xiàn)場總線為紐帶，把它們連接成可以相互溝通信息、共同完成自控任務(wù)的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)與控制系統(tǒng)。信息、共同完成自控任務(wù)的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)與控制系統(tǒng)。什么是現(xiàn)場總線什么是現(xiàn)場總線 5.3.1 5.3.1 現(xiàn)場總線基本概念現(xiàn)場總線基本概念 第5章 智能化建筑內(nèi)控制信號網(wǎng)絡(luò) 5.35.3現(xiàn)場總線現(xiàn)場總線 現(xiàn)場總線是20世紀(jì)80年代中期在國際上發(fā)展起來的。隨著微處理器與計(jì)算機(jī)功能的不斷增強(qiáng)和價(jià)格的急劇降低，計(jì)算機(jī)與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)得到迅速發(fā)展，而處于生產(chǎn)過程底層的測控自動化系統(tǒng)，采用一對一連線，用電壓、電流的模擬信號進(jìn)行測量控制，或采用自封閉式的集散系統(tǒng)，難以實(shí)現(xiàn)設(shè)備之間以及系統(tǒng)與外界之間的信息交換，使自動化系

35、統(tǒng)成為“信息孤島”。 要實(shí)現(xiàn)整個(gè)企業(yè)的信息集成，要實(shí)施綜合自動化，就必須設(shè)計(jì)出一種能在工業(yè)現(xiàn)場環(huán)境運(yùn)行的、性能可靠、造價(jià)低廉的通信系統(tǒng)，形成底層網(wǎng)絡(luò)底層網(wǎng)絡(luò)，完成現(xiàn)場自動化設(shè)備之間的多點(diǎn)數(shù)字通信，實(shí)現(xiàn)底層現(xiàn)場設(shè)備之間以及生產(chǎn)現(xiàn)場與外界的信息交換。現(xiàn)場總線就是在這種實(shí)際需求的驅(qū)動下應(yīng)運(yùn)而生的?，F(xiàn)場總線的發(fā)展背景現(xiàn)場總線的發(fā)展背景5.3.1 5.3.1 現(xiàn)場總線基本概念現(xiàn)場總線基本概念 第5章 智能化建筑內(nèi)控制信號網(wǎng)絡(luò) 5.35.3現(xiàn)場總線現(xiàn)場總線 工業(yè)領(lǐng)域現(xiàn)場自動化的發(fā)展過程：（1） 50年代以前，由于當(dāng)時(shí)的生產(chǎn)規(guī)模較小，檢測控制儀表尚處于發(fā)展的初級階段，所采用的僅僅是安裝在生產(chǎn)設(shè)備現(xiàn)場、只具備

36、簡單測控功能的基地式氣動儀表基地式氣動儀表，其信號僅在本儀表內(nèi)起作用，一般不能傳送給別的儀表或系統(tǒng)，即各測控點(diǎn)只能成為封閉狀態(tài)；（2）隨著生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大，操作人員需要綜合掌握多點(diǎn)的運(yùn)行參數(shù)與信息，需要同時(shí)按多點(diǎn)的信息實(shí)行操作控制，于是出現(xiàn)了氣動、電動系列的單元組合式儀表單元組合式儀表，出現(xiàn)了集中控制室。注：以上兩個(gè)階段都屬于純粹的模擬信號處理的階段注：以上兩個(gè)階段都屬于純粹的模擬信號處理的階段!現(xiàn)場控制系統(tǒng)的發(fā)展過程之一現(xiàn)場控制系統(tǒng)的發(fā)展過程之一5.3.1 5.3.1 現(xiàn)場總線基本概念現(xiàn)場總線基本概念 第5章 智能化建筑內(nèi)控制信號網(wǎng)絡(luò) 5.35.3現(xiàn)場總線現(xiàn)場總線 （3）由于模擬信號（如002

37、01MPa的氣壓信號，010mA、420mA的直流電流信號，l5V直流電壓信號等）的傳遞需要一對一的物理連接，信號變化緩慢，提高計(jì)算速度與精度的開銷、難度都較大，信號傳輸?shù)目垢蓴_能力也較差，人們開始尋求用數(shù)字信號取代模擬信號，出現(xiàn)了直接數(shù)字控制（直接數(shù)字控制（Direct Digital Control）即）即DDC;由于當(dāng)時(shí)的數(shù)字計(jì)算機(jī)技術(shù)尚不發(fā)達(dá)，價(jià)格昂貴，人們企圖用一臺計(jì)算機(jī)取代控制室的幾乎所有的儀表盤，出現(xiàn)了集中式數(shù)字控制系統(tǒng)集中式數(shù)字控制系統(tǒng)現(xiàn)場控制系統(tǒng)的發(fā)展過程之二現(xiàn)場控制系統(tǒng)的發(fā)展過程之二5.3.1 5.3.1 現(xiàn)場總線基本概念現(xiàn)場總線基本概念 第5章 智能化建筑內(nèi)控制信號網(wǎng)絡(luò)

38、5.35.3現(xiàn)場總線現(xiàn)場總線 （4）隨著計(jì)算機(jī)可靠性的提高，價(jià)格的下降，出現(xiàn)了數(shù)字調(diào)節(jié)器、可編程控制器以及由多個(gè)計(jì)算機(jī)遞階構(gòu)成的集中、分散相結(jié)合的集散控制系統(tǒng)集散控制系統(tǒng)。即如今被許多企業(yè)采用的DCS系統(tǒng)系統(tǒng)。 DCS系統(tǒng)中，測量變送儀表一般為模擬儀表，因而它是一種模擬數(shù)字混合系統(tǒng)。這種系統(tǒng)在功能、性能上較模擬儀表、集中式數(shù)字控制系統(tǒng)有了很大進(jìn)步，可在此基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)裝置級、車間級的優(yōu)化控制。 但是，在DCS系統(tǒng)形成的過程中，由于受計(jì)算機(jī)系統(tǒng)早期存在的系統(tǒng)封閉這一缺陷系統(tǒng)封閉這一缺陷的影響，各廠家的產(chǎn)品自成系統(tǒng)，不同廠家的設(shè)備不能互連在一起，難以實(shí)現(xiàn)互換與互操作，組成更大范圍信息共享的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)存在

39、很多困難。 現(xiàn)場控制系統(tǒng)的發(fā)展過程之三現(xiàn)場控制系統(tǒng)的發(fā)展過程之三5.3.1 5.3.1 現(xiàn)場總線基本概念現(xiàn)場總線基本概念 第5章 智能化建筑內(nèi)控制信號網(wǎng)絡(luò) 5.35.3現(xiàn)場總線現(xiàn)場總線 （5）新型的現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)則突破了DCS系統(tǒng)中通信由專用網(wǎng)絡(luò)的封閉系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)所造成的缺陷，把基于封閉、專用的解決方案變成了基于公開化公開化、標(biāo)準(zhǔn)化標(biāo)準(zhǔn)化的解決方案，即可以把來自不同廠商而遵守同一協(xié)議規(guī)范的自動化設(shè)備，通過現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)連接成系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)綜合自動化的各種功能；同時(shí)把DCS集中與分散相結(jié)合的集散系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，變成了新型全分布式結(jié)構(gòu)，把控制功能徹底下放到現(xiàn)場，依靠把控制功能徹底下放到現(xiàn)場，依

40、靠現(xiàn)場智能設(shè)備本身便可實(shí)現(xiàn)基本控制功能現(xiàn)場智能設(shè)備本身便可實(shí)現(xiàn)基本控制功能。 現(xiàn)場總線的發(fā)展過程之四現(xiàn)場總線的發(fā)展過程之四5.3.1 5.3.1 現(xiàn)場總線基本概念現(xiàn)場總線基本概念 第5章 智能化建筑內(nèi)控制信號網(wǎng)絡(luò) 5.35.3現(xiàn)場總線現(xiàn)場總線 各階段測控儀表能力指數(shù)示意圖各階段測控儀表能力指數(shù)示意圖5.3.1 5.3.1 現(xiàn)場總線基本概念現(xiàn)場總線基本概念 第5章 智能化建筑內(nèi)控制信號網(wǎng)絡(luò) 5.35.3現(xiàn)場總線現(xiàn)場總線 現(xiàn)場總線之所以具有較高的測控能力指數(shù)，一是得益于儀表的一是得益于儀表的微機(jī)化微機(jī)化，二是得益于設(shè)備的通信功能二是得益于設(shè)備的通信功能。 （1）把微處理器置入現(xiàn)場自控設(shè)備、使設(shè)備具

41、有數(shù)字計(jì)算和數(shù)字通信能力，一方面提高了信號的測量、控制和傳輸精度，同時(shí)為豐富控制信息的內(nèi)容，實(shí)現(xiàn)其遠(yuǎn)程傳送創(chuàng)造了條件。 （2 在現(xiàn)場總線的環(huán)境下，借助設(shè)備的計(jì)算、通信能力，在現(xiàn)場就可進(jìn)行許多復(fù)雜計(jì)算，形成真正分散在現(xiàn)場的完整的真正分散在現(xiàn)場的完整的控制系統(tǒng)控制系統(tǒng)，提高控制系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性。還可借助現(xiàn)場總線網(wǎng)段以及與之有通信連接的其他網(wǎng)段，實(shí)現(xiàn)異地遠(yuǎn)程自動控制異地遠(yuǎn)程自動控制，如操作遠(yuǎn)處的電氣開關(guān)等。還可提供傳統(tǒng)儀表所不能提供的如閥門開關(guān)動作次數(shù)、故障診斷等信息，便于操作管理人員更好、更深入地了解生產(chǎn)現(xiàn)場和自控設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)對現(xiàn)場總線的理解之一對現(xiàn)場總線的理解之一5.3.1 5.3.1 現(xiàn)場總

42、線基本概念現(xiàn)場總線基本概念 第5章 智能化建筑內(nèi)控制信號網(wǎng)絡(luò) 5.35.3現(xiàn)場總線現(xiàn)場總線 現(xiàn)場總線是新型自動化系統(tǒng)，又是低帶寬的底層控制網(wǎng)絡(luò)低帶寬的底層控制網(wǎng)絡(luò)。它可與因特網(wǎng)(Internet)、企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)(Intranet)相連，且位于生產(chǎn)控制和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的底層，因而有人稱之為底層網(wǎng)Intranet。它作為網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)最顯著的特征是具有開放統(tǒng)一的通信協(xié)議，肩負(fù)著生產(chǎn)運(yùn)行一線測量控制的特殊任務(wù)。 由于現(xiàn)場總線所肩負(fù)的是測量控制的特殊任務(wù)，因而它具有自己的特點(diǎn)。它要求信息傳輸?shù)膶?shí)時(shí)性強(qiáng)，可靠性高它要求信息傳輸?shù)膶?shí)時(shí)性強(qiáng)，可靠性高，且多為短幀傳送短幀傳送，傳輸速率一般在幾傳輸速率一般在幾kbps至至1

43、0Mbps之間。 現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)集成自動化系統(tǒng)應(yīng)該是開放的?？梢杂刹煌O(shè)備制造商提供的遵從相同通信協(xié)議的各種測量控制設(shè)備共同組成。 對現(xiàn)場總線的理解之二：對現(xiàn)場總線的理解之二：底層的控制網(wǎng)絡(luò)底層的控制網(wǎng)絡(luò)5.3.1 5.3.1 現(xiàn)場總線基本概念現(xiàn)場總線基本概念 第5章 智能化建筑內(nèi)控制信號網(wǎng)絡(luò) 5.35.3現(xiàn)場總線現(xiàn)場總線 這些以微處理器芯片為基礎(chǔ)的各種智能儀表，為現(xiàn)場信號的數(shù)字化以及實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的應(yīng)用功能提供了條件。但不同廠商所提供的設(shè)備之間的通信標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一，嚴(yán)重束縛了工廠底層網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展。從用戶到設(shè)備制造商都強(qiáng)烈要求形成統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，組成開放互連網(wǎng)絡(luò)。 1984年，美國儀表協(xié)會(ISA)下屬的標(biāo)準(zhǔn)與

44、實(shí)施工作組中的ISASP50開始制定現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn)；1985年，國際電工委員會決定由Proway working Group負(fù)責(zé)現(xiàn)場總線體系結(jié)構(gòu)與標(biāo)準(zhǔn)的研究制定工作；1986年，德國開始制定過程現(xiàn)場總線(Process Fieldbus)標(biāo)準(zhǔn)，簡稱為PROFIBUS，由此拉開了現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn)制定及其產(chǎn)品開發(fā)的序幕。 現(xiàn)場總線的發(fā)展現(xiàn)場總線的發(fā)展5.3.1 5.3.1 現(xiàn)場總線基本概念現(xiàn)場總線基本概念 第5章 智能化建筑內(nèi)控制信號網(wǎng)絡(luò) 5.35.3現(xiàn)場總線現(xiàn)場總線 1992年，由Siemens，Rocemount，ABB，F(xiàn)oxboro，Yokogawa等80家公司聯(lián)合，成立了ISP(Interop

45、erable System Protocol)組織，著手在PROFIBUS的基礎(chǔ)上制定現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn)。 1993年，以Honeywell，Bailey等公司為首，成立了World FIP(Factory Instrumentation Protocol)組織，有120多個(gè)公司加盟該組織，并以法國標(biāo)準(zhǔn)FIP為基礎(chǔ)制定現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn)。此時(shí)各大公司均已清醒地認(rèn)識到現(xiàn)場總線應(yīng)該有一個(gè)統(tǒng)一的國際標(biāo)準(zhǔn)，現(xiàn)場總線技術(shù)勢在必行。 但總線標(biāo)準(zhǔn)的制定工作并非一帆風(fēng)順，由于行業(yè)與地域發(fā)展歷史等原因，加之各公司和企業(yè)集團(tuán)受自身商業(yè)利益的驅(qū)使，致使總線的標(biāo)準(zhǔn)化工作進(jìn)展緩慢?，F(xiàn)場總線的發(fā)展現(xiàn)場總線的發(fā)展5.3.1 5.3.1

46、 現(xiàn)場總線基本概念現(xiàn)場總線基本概念 第5章 智能化建筑內(nèi)控制信號網(wǎng)絡(luò) 5.35.3現(xiàn)場總線現(xiàn)場總線 1994年，ISP和World FIP北美部分合并，成立了基金會現(xiàn)場總線 (Foundation Fieldbus，簡標(biāo)FF)，推動了現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn)的制定和產(chǎn)品開發(fā)，于1996年第一季度頒布了低速總線H1的標(biāo)準(zhǔn)，安裝了示范系統(tǒng)，將不同廠商的符合FF規(guī)范的儀表互連為控制系統(tǒng)相通信網(wǎng)絡(luò)，使H1低速總線開始步入實(shí)用階段。 與此同時(shí)，在不同行業(yè)還陸續(xù)派生出一些有影響的總線標(biāo)準(zhǔn)。它們大都在公司標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上逐漸形成，并得到其他公司、廠商、用戶以至于國際組織的支持。如德國Bosch公司推出CAN總線(contr

47、ol area network)，美國Echelon公司推出的Lon Works等。 眾多行業(yè)需求各異，加上要考慮已有各種總線產(chǎn)品的投資效益，預(yù)計(jì)在今后一段時(shí)期內(nèi)，會出現(xiàn)幾種現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn)共存、同一生產(chǎn)現(xiàn)場有幾種異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)互連通訊的局面?，F(xiàn)場總線的發(fā)展現(xiàn)場總線的發(fā)展5.3.2 LonWorks5.3.2 LonWorks總線總線 第5章 智能化建筑內(nèi)控制信號網(wǎng)絡(luò) 5.35.3現(xiàn)場總線現(xiàn)場總線 Lonworks 總線技術(shù)由美國Echelon 公司開發(fā),是適合樓宇自動化系統(tǒng)的局域網(wǎng)絡(luò)。采用LonTalk 通信協(xié)議,提供OSI模型定義的7 層服務(wù),協(xié)議采用短幀報(bào)文,可靠性高,實(shí)時(shí)性好。 晶體振蕩器電源存

48、儲器I/O電路及A/D、D/ALonworks收發(fā)器傳感器/執(zhí)行器網(wǎng)絡(luò)介質(zhì)(雙絞線等)Neuron圖5-6 Lonworks基本控制節(jié)點(diǎn)原理圖 5.3.2 LonWorks5.3.2 LonWorks總線總線 第5章 智能化建筑內(nèi)控制信號網(wǎng)絡(luò) 5.35.3現(xiàn)場總線現(xiàn)場總線 LonWorks技術(shù)所采用的LonTalk協(xié)議被封裝在稱之為Neuron的神經(jīng)元芯片中而得以實(shí)現(xiàn)。 集成芯片中有3個(gè)8位CPU，一個(gè)用于完成開放互連模型中第1和第2層的功能，稱為媒體訪問控制處理器，實(shí)現(xiàn)介質(zhì)訪問的控制與處理； 第二個(gè)用于完成第36層的功能，稱為網(wǎng)絡(luò)處理器，進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)變量的尋址、處理、背景診斷、路徑選擇、軟件計(jì)時(shí)

49、、網(wǎng)絡(luò)管理，并負(fù)責(zé)網(wǎng)絡(luò)通信控制，收發(fā)數(shù)據(jù)包等。 第三個(gè)是應(yīng)用處理器，執(zhí)行操作系統(tǒng)服務(wù)與用戶代碼。芯片中還具有存儲信息緩沖區(qū)，以實(shí)現(xiàn)CPU之間的信息傳遞，并作為網(wǎng)絡(luò)緩沖區(qū)和應(yīng)用緩沖區(qū)。 LonTalkLonTalk協(xié)議的特點(diǎn)協(xié)議的特點(diǎn)第5章 智能化建筑內(nèi)控制信號網(wǎng)絡(luò) 5.35.3現(xiàn)場總線現(xiàn)場總線 5.3.2 LonWorks5.3.2 LonWorks總線總線 LonTalk協(xié)議遵循ISO定義的開放系統(tǒng)互聯(lián)OSI模型，并提供了OSI參考模型所定義的全部七層服務(wù)：（1）Lontalk協(xié)議支持包括雙絞線、電力線、無線、紅協(xié)議支持包括雙絞線、電力線、無線、紅外線、同軸電纜和光纖在內(nèi)的多種傳輸介質(zhì)外線、

50、同軸電纜和光纖在內(nèi)的多種傳輸介質(zhì)；（2） Lontalk協(xié)議可以運(yùn)行在任何主處理器上協(xié)議可以運(yùn)行在任何主處理器上，主處理器（微處理器、計(jì)算機(jī)）管理Lontalk協(xié)議的第六層和第七層并使用Lontalk協(xié)議管理第一層到第五層；（3） Lontalk協(xié)議使用網(wǎng)絡(luò)變量與其它節(jié)點(diǎn)通信；（4） Lontalk協(xié)議支持總線型、星形、自由拓?fù)涞榷喾N拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)型，方便了網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建。最大通信速率可以達(dá)最大通信速率可以達(dá)到到1.252Mbps（有效距離（有效距離1300m），支持非屏蔽雙絞線），支持非屏蔽雙絞線UTP的通信距離達(dá)到的通信距離達(dá)到2700m（通信速率達(dá)到（通信速率達(dá)到728.125kps）LonTal

51、kLonTalk協(xié)議協(xié)議 第5章 智能化建筑內(nèi)控制信號網(wǎng)絡(luò) 5.35.3現(xiàn)場總線現(xiàn)場總線 圖5-7 Lonworks連接圖 5.3.2 LonWorks5.3.2 LonWorks總線總線對對LonworksLonworks的討論的討論 第5章 智能化建筑內(nèi)控制信號網(wǎng)絡(luò) 5.35.3現(xiàn)場總線現(xiàn)場總線 Echelon公司的技術(shù)策略是鼓勵各OEM開發(fā)商運(yùn)用LonWorks技術(shù)和神經(jīng)元芯片，開發(fā)自己的應(yīng)用產(chǎn)品，據(jù)稱目前已有2600多家公司在不同程度上卷入了LonWorks技術(shù)，1000多家公司已經(jīng)推出了LonWorks產(chǎn)品，并進(jìn)一步組織起LonMARK互操作協(xié)會，開發(fā)推廣Lonworks技術(shù)與產(chǎn)品。 它已被廣泛應(yīng)用在樓宇自動化、家庭自動化、保安系統(tǒng)、辦公設(shè)備、交通運(yùn)輸、工業(yè)過程控制等行業(yè)。另外，在開發(fā)智能通信接口、智能傳感器方面，LonWorks神經(jīng)元芯片也具有獨(dú)特的優(yōu)勢。 5.3.2 LonWorks5.3.2 LonWorks總線總線BACnetBACnet與與LonworksLonwo