建筑设备自动化的技术基础2.ppt

智能建筑是多种高新技术的结晶，是现代建筑技术、现代通信技术、现代计算机技术和现代控制技术相结合的产物。其中建筑设计提供建筑物环境，是支持平台；现代计算机技术与现代通信技术的充分融合提供了信息基础设施；现代计算机技术与现代控制技术的结合为人们创造了舒适、节能并且高度安全的工作环境；多元信息的传输、控制、处理与利用使人们摆脱了置身“孤岛”的感觉；丰富的信息资源，完善、便捷的信息交换，为人们的工作带来了前所未有的高效率。 图 2.32 DCS的控制层 图 2.33 FCS的控制层 （2）互操作性 互操作性的含义是：来自不同制造厂的现场设备可以异构，组成统一的系统，可以相互操作，统一组态，共同实现控制策略。也就是说，用户可以自由地选择不同制造商提供的性能价格比最优的现场设备或现场仪表集成在一起，实现“即接即用”。打破了传统 DCS产品互不兼容的缺点，方便了用户。 （3）分散的系统结构 FCS废弃了 DCS中采用“工程师站—操作站—I/O 控制站”的 3层主从结构性模式，把输入 /输出单元和控制站的功能块分散给现场仪表，从而构成虚拟控制站。 （4）开放式互连网络 现场总线为开放式互联网络，所有技术和标准全是公开的，面向所有的制造商和用户。这样，用户可以自由集成不同制造商的通信网络，既可与同类网络互连，也可与不同类网络互连，极其方便地共享网络数据库。 （5）通信线供电 现场总线的常用传输线是双绞线，通信线供电方式允许现场仪表直接从通信线上摄取能量，这种低功耗现场仪表可以用于本质安全环境。 （6）多种传输介质和拓扑结构 FCS由于采用数字通信方式，因此可采用多种传输介质进行通信。根据控制系统中节点的空间分布情况，可采用多种网络拓扑结构。这种传输介质和网络拓扑结构的多样性给自动化系统的施工带来了极大的方便。 4）5种有影响的现场总线 自 20世纪 80年代末以来，有几种现场总线技术已逐渐形成其影响，并在一些特定的应用领域显示了自己的优势和较强的生命力。目前较为流行的现场总线主要有以下 5种：基金会现场总线 FF，局部操作网络 LonW orks，过程现场总线 Profibus，控制器局域网络 CAN，可寻址远程传感器数据通路 Hart。 （1）FF（Foundation Fieldbus） FF是在过程自动化领域得到广泛支持和具有良好发展前景的技术。它以 ISO /OSI开放系统互连模型为基础，取其物理层、数据链路层、应用层为FF通信模型的相应层次，并在应用层上增加了用户层。 （2）Lon Works（Local Operating Networks） Lon Works局部操作网络是又一具有强劲实力的现场总线技术。它采用了 ISO /OSI模型的全部 7层通讯协议；采用了面向对象的设计方法，通过网络变量把网络通信设计简化为参数设置，其通信速率从 300 bit/s至 1.5 Mbit/s不等，直接通信距离可达 2 700 m（78 kbit/s，双绞线）。 （3）Profibus（ProcessField Bus） Profibus过程现场总线是符合德国国家标准 DIN 19245和欧洲标准 EN 50170的现场总线标准。由 Profibus-DP、Profibus-FMS、Profibus-PA 组成了 Profibus系列。DP 型用于分散的外围设备之间的高速数据传输，适用于加工自动化领域；FMS意为现场信息规范，FMS型适用于纺织、楼宇自动化、可编程控制器、低压开关等；PA 型则是用于过程自动化的总线类型，它遵从IEC 1158.2标准。Profibus采用 OSI模型的物理层、数据链路层，FMS还采用了应用层。 ①分辨率。分辨率越高，转换时对输入模拟信号变化的反应就越灵敏。分辨率通常用数字量的位数来表示，如 8、10、12、16位等。分辨率为 8位，表示它可以对满量程的 1/28=1/256的增量作出反应。所以，n位二进制数最低位具有的权值就是它的分辨率。 ②稳定时间。稳定时间系指 D /A 转换器中代码有满刻度值的变化时，其输出达到稳定（一般稳定到 ±1/2最低位值相当的模拟量范围内）所需的时间，一般为几十纳秒到几微秒。 ③输出电平。不同型号的 D /A 转换器件的输出电平相差较大，一般为 5 ～ 10 V。也有一些高压输出型，输出电平为 24 ～ 30 V。还有一些电流输出型，低的为 20 mA，高的可达 3 A。 ④输入编码。如二进制码、BCD 码、符号一数值码、偏移二进制码等。必要时可在 D /A 转换前用 CPU 进行代码转换。 （3）模拟量输出通道 模拟量输出通道是计算机控制系统实现控制输出的关键，它的任务是把计算机输出的数字量转换成模拟电压或电流信号，以便驱动相应的执行机构，达到控制的目的。 2.3