基于BACnet的樓宇自控系統(tǒng)工程設計

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

基于BACnet的樓宇自控系統(tǒng)工程設計

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

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

當前，國內(nèi)外知名BAS廠家都擁有自己公司所開發(fā)的網(wǎng)絡通訊協(xié)議，導致國內(nèi)外主流BAS的網(wǎng)絡架構型式有所不同，包括各種類型的現(xiàn)場總線和工業(yè)以太網(wǎng)等，如SIEMENS PROFIBUS現(xiàn)場總線，BECKHOFF EtherCAT實時以太網(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)過長時間的努力，特別是BACnet協(xié)議的誕生和發(fā)展，促進了BAS的開放性和集成性發(fā)展。

BACnet協(xié)議由美國暖通空調(diào)和制冷工程師協(xié)會 (ASHREA)頒布，其使不同廠商生產(chǎn)的BAS核心設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，為用戶和廠商帶來了更多的便利:1)利于樓控廠商提高產(chǎn)品技術和質(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，利于市場競爭，使較為先進的BAS產(chǎn)品占有市場；3)樓控產(chǎn)品可由眾多的供應商提供服務和維護，降低運營費用；4)BACnet產(chǎn)品具有很好的可擴展性，利于后期的系統(tǒng)擴容，提供靈活組網(wǎng)方式。

圖1 基于BACnet的BAS系統(tǒng)架構圖

2 Alerton的BACtalk樓宇自控系統(tǒng)

Alerton支持TCP/IP、BACnet等標準。Visual-Logic編程軟件有別于其他開發(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 DDC控制器 (如VLC-1188、VLC-853、VLC-660R)，網(wǎng)絡路由器 (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)場控制總線及應用

BACtalk采用了BACnet MS/TP總線方式對現(xiàn)場設備進行監(jiān)控和管理，以保證網(wǎng)絡數(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 “手拉手”的方式進行無縫連接。

3)DDC編程環(huán)境VisualLogic

管理員在使用VisualLogic時，無需具備諸如C語言這樣的編程語言知識，只需把圖塊進行簡單地拖拽、連線，并設置相應的參數(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DDC的數(shù)字輸入/出點、模擬輸入/出點及內(nèi)部軟件點完成。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)學運算、邏輯運算、時間表控制及開關邏輯等功能模塊。

4)Envision for BACtalk系統(tǒng)軟件

Alerton Envision for BACtalk是基于BACnet的一個強大的操作處理中心。系統(tǒng)有強大的3D圖形庫，畫面可以是CAD程序圖形，也可以是掃描的照片。管理員通過電腦、掌上電腦、智能手機等設備即可監(jiān)控和管理整個樓宇設備。該軟件也具備實時顯示能源消耗等功能。

圖2 VisualLogic開發(fā)環(huán)境

3 BACtalk樓宇自控系統(tǒng)設計、施工、調(diào)試流程

遵循各種智能建筑、強電、弱電設計規(guī)范的同時，結合業(yè)主 (甲方)、代甲方和設計院的特殊要求，按照圖3、4所示對BACnet BAS進行設計、施工及調(diào)試。

圖3 編制設計方案流程圖

圖4 編制系統(tǒng)施工、調(diào)試流程圖

4 北京某造紙廠BAS設計工程實例

本工程為北京某大型造紙廠項目，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)點表統(tǒng)計，造紙廠內(nèi)含各類機電設備管理系統(tǒng)共計682個物理點。樓控設計師考慮到BACnet協(xié)議開放性的優(yōu)點及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)的核心技術平臺。樓宇自控系統(tǒng)選用了美國霍尼韋爾的Alerton BACtalk系統(tǒng)。管理員可以通過在地下一層核心機房中央監(jiān)控室對監(jiān)控軟件進行相應操作，實現(xiàn)樓宇各種機電設備的集中監(jiān)視和控制。該工程BAS網(wǎng)絡架構分為3條控制線。造紙廠項目在東區(qū)、西區(qū)的地下一層分別設置單獨的中控室，東區(qū)中控室控制3＃、4＃樓的BAS設備，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)結構圖如圖5、6所示。

圖5 造紙廠項目BAS系統(tǒng)結構圖 (1)

圖6 造紙廠項目BAS系統(tǒng)結構圖 (2)

5 結束語

作為全球第一個BAS領域標準，BACnet協(xié)議解決了各廠家產(chǎn)品之間互操作的難題。本文結合某造紙廠工程實例，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有較好的可擴展性，可以分期添加相關功能到控制網(wǎng)絡中。該設計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 [M].北京:中國電力出版社，2006.

[2] 董春橋.BACnet原理與應用 (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程序的編寫實踐 [J].電氣應用，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)絡研究 [J].北京建筑工程學院學報，2012(3).

Design ofBuilding Automation System based on BACnet

Gui Rencai/Li Jiangshan/Zhong Tiejun/Hu Xiaoyi

針對樓宇自控系統(tǒng) (BAS)中子系統(tǒng)眾多、協(xié)議不開放、無法互操作等現(xiàn)狀，介紹了選用符合BACnet協(xié)議產(chǎn)品對樓宇自控系統(tǒng)產(chǎn)生的影響及優(yōu)勢。以某造紙廠項目為例，詳細闡述了基于BACnet的Alerton BACtalk樓宇自控系統(tǒng)設計方案，該設計降低了系統(tǒng)的投入和運行成本，節(jié)約能源。

樓宇自控系統(tǒng) BACnet協(xié)議 Alerton BACtalk 設計

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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