BACnet标准及楼宇自控系统技术概述

2023-08-30 理论教育版权反馈

【摘要】：美国艾顿公司推出的BACtalk系统是一个基于TCP／IP的BAS。图10-49 BACtalk系统架构图10-49中的BCM模块是网络控制器，作用是将MS／TP网络和以太网实现互联；消防网关是将火灾报警联动控制系统的信息集成到BAS中的装置。BACtalk BAS的控制网络主要采用了MS／TP总线网络。

美国艾顿公司推出的BACtalk系统是一个基于TCP／IP的BAS。

1.BACtalk系统架构

BACtalk BAS也是一个采用两个层级的BAS，系统架构如图10-49所示。

图10-49 BACtalk系统架构

图10-49中的BCM模块是网络控制器（全局控制器），作用是将MS／TP网络和以太网实现互联；消防网关是将火灾报警联动控制系统的信息集成到BAS中的装置。系统中的DDC直接和分布在现场的传感器、执行器和变送器相连。

一般楼宇自控设备从功能上讲分为两部分：一部分专门处理设备的控制功能；另一部分专门处理设备的数据通信功能。而BACnet协议就是要建立一种统一的数据通信标准，使得设备可以实现互通信，并在互通信的基础上实现互操作。BACnet协议只是规定了设备之间通信的规则，并不涉及实现细节。

2.通信协议和网络体系

BACtalk系统的通信网络分为两层：上层管理层网络为基于TCP／IP的以太网，控制网络为MS／TP控制总线。

BACnet协议支持6种网络结构：

1）以太网；

2）ARCnet（2.5Mbit／s）；

3）MS／TP子网（76.8kbit／s）；

4）PTP构建的网络；

5）基于LonTalk的LonWorks网络；

6）虚拟网络。

BACtalk BAS的控制网络主要采用了MS／TP总线网络。系统中的现场控制器用手拉手菊花链方式接入MS／TP总线网络系统中的BCM控制器最大可由8块不同的功能模块组成，最大可以具有7条MS／TP总线，最大可以连接448个现场控制器。

3.控制器、网关及编程软件

BACtalk系统的DDC自成一个系列，用于连接管理层网络和控制网络的网络控制器（全局控制器），如图10-50所示。

图10-50 网络控制器（全局控制器）

这里的BTI网络控制器和BCM网络控制器的区别主要是：每台BCM全局控制器最多支持7条MS／TP现场总线；每台BTI全局控制器最多支持4条MS／TP现场总线。

两款不同的DDC如图10-51所示，MS／TP网络中继器如图10-52所示。

图10-51 两款不同的DDC

图10-52 MS／TP网络中继器

4.VLC系列DDC的控制程序编程软件

BACtalk系统配置了一种有着较强功能和使用简便的编程工具，即VisualLogic。使用Visual-Logic来编制DDC的控制程序。

VisualLogic包括了一整套功能齐全的功能模块和模型数据库。整个编程软件共有48个功能模块，每个功能模块都用一个3D立体图标表示，通过有机的连接，可以提供一个非常清晰的控制流程，实现所需要的任何控制序列，并且可以立刻变成存盘资料，方便日后查询。因此，技术人员可在短时间内掌握整个控制原理和编制程序的方法。VisualLogic图形编程界面如图10-53所示。

图10-53 VisualLogic图形编程界面

在VisualLogic图形编程界面中，窗口左侧有序地排列了许多控制程序的组成单元功能模块，呈现一个三维图标方式，调用时只需将功能模块图标拖拽进入右边的工作区即可。

图10-54所示的模块组合对应于一个具体的操作序列及应用程序。

图10-54 模块组合程序范例

图10-54中共有4个功能模块，在VisualLogic环境中，不需用线段连接这些功能模块，程序执行的顺序是直接按照每个模块右下角的编号，从小到大依次执行，从中可以看出4个模块的编号依次为205、210、215、221、205模块，它们为线性比例模块。它将输入信号AI-1经过线性变换直接输出中间变量AV-4，接着210模块实现比较的功能，当变量AV-4大于30时，BV-1输出为ON，否则为OF。然后215模块实现延时开动作的功能，经过延时10s，BV-3动作，最终221模块实现与的功能，BV-3与BV-8-N同时为ON，BO-0输出为ON，输出给对应BCO的执行机构。由此一个从传感器输入，经过软件编程进行逻辑控制变换，再输出给执行机构的程序就基本编写完毕了。

5.中央操作站软件Envision for BACtalk

BACtalk系统有一个功能强大、容易使用、完全图形化的中央操作站软件Envision for BAC-talk。该中央操作站软件采用三维动态图形显示，使得操作人员可以轻松地监测，控制楼宇系统中所有的设备。

除了显示和控制操作外，Envision for BACtalk软件提供了全新的用户密码等级、时间计划安排、报警、数据记录、趋势图、能源管理、自动退出、最佳起动时间等强大的功能，使得整个BAS操作简捷、安全和节省能源。

同时，Envision for BACtalk软件中附带系统编程软件包，允许用户自行对系统软件进行编程或修改程序。

BACtalk采用了3D动画显示，提供了“指向—单击”的手段使操作简单直观。可以使用清晰的位图图形和CAD程序输入的图形、扫描图形以及任何其他软件制作的图形建立自定义显示。BACtalk运行平台是Windows2000／XP，因此多视窗应用软件可以同时运行。可以使用工业标准计算机网络或通过电话线将多个工作站联网。另外它还提供了诸如时间程序、趋势记录、能量记录、用户密码等所有管理功能。操作活动记录可以有效地确保系统安全，防止非法访问。

Envision for BACtalk的编程包括对上位机界面的编程和对现场控制器DDC的编程两部分。上位机监控界面的编程主要是：在选取的被控系统图上设置不同的监测点，或者是数字的，或者是模拟的，并编辑这些监测点的属性，把这些监测点直接和现场控制器的AI、BI、AV、BV、AO、BO等直接联系起来，从而能时时监测每一个现场控制器的状态或者远程控制现场控制器的动作。

Envision for BACtalk为用户提供了DDC和VisualLogic图形模块两种编程环境，两种不同编程环境在本质上是相同的，编制的程序可以互相转换，只是VisualLogic图形模块程序更容易理解，学起来更方便。对于VisualLogic编程，主要有以下特点：

1）完全图形化DDC编程环境：只需简单的拖放、单击鼠标及连接图形功能模块并设定参数，即可编制出完整专业的BACtalk系统控制策略。

2）编程就是画图：在绘制完成图形程序后，编制程序注释文档，简单打印VisualLogic图形，保存输出产生一个顺序自动操作。

3）管理硬盘和现场控制器上的DDC文件。

通过点击鼠标，下载DDC程序文件到现场控制器。同时，也可以从现场控制器上下载DDC程序文件到VisualLogic软件中，并且DDC程序文件被转换为图形方式，便于整理和修改。

Envision for BACtalk视窗操作软件提供了如下功能：

1）“时间控制程序”：提供日、周、月、年、假日及事件等时程起停管理。

2）最佳起停程序：让机器设备在最佳时刻才起动，实现节能。

3）电力需求管理：精确的管理运行，确保电力供给在经济状态下被使用。

4）可对以区域管理为基础的管理程序提供快速群组型设备名单的设立及管理。

5）警报程序：提供实时警报信息、警报纪录及自动拨号通知重要人员。

6）趋势记录程序：提供对特殊监控点图形及文字趋势记录。