樓宇自控系統(tǒng)(BAS) 在現(xiàn)代建筑中的應(yīng)用已來(lái)越普及。BAS是對(duì)建筑物內(nèi)的中央空調(diào)、消防系統(tǒng)、保安及門禁系統(tǒng)、電梯系統(tǒng)、配電及照明系統(tǒng)、通信系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)等進(jìn)行集中監(jiān)視、控制及調(diào)度的系統(tǒng)。當(dāng)然，并不是每一棟建筑物的BAS系統(tǒng)都具備上述功能，各建筑物依其用途，其BAS系統(tǒng)側(cè)重點(diǎn)有所不同。中央空調(diào)作為現(xiàn)代建筑的重要設(shè)施和主要耗能設(shè)備，理應(yīng)包含在任何BAS系統(tǒng)中；但實(shí)際上由于接口協(xié)議不一致，導(dǎo)致絕大多數(shù)的BAS系統(tǒng)無(wú)法與中央空調(diào)進(jìn)行接口和通信，因而BAS系統(tǒng)無(wú)法監(jiān)視和控制中央空調(diào)，使BAS系統(tǒng)功效大打折扣。為解決此問(wèn)題，筆者根據(jù)多年實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)，采用了以下接口技術(shù)，將中央空調(diào)主機(jī)成功地與BAS系統(tǒng)接口和通信。

1?干接點(diǎn)接口

干接點(diǎn)接口是采用繼電器接點(diǎn)進(jìn)行直接硬連接的接口方式，其特點(diǎn)是接口簡(jiǎn)單，適用范圍廣，但通信信息少。每一個(gè)單向通信信號(hào)都需要一個(gè)繼電器接點(diǎn)支持，因此，對(duì)于要求與中央空調(diào)系統(tǒng)通信的數(shù)據(jù)量較大的BAS系統(tǒng)不宜采用此接口方式。中央空調(diào)與BAS 系統(tǒng)的干接點(diǎn)最基本的接口可以設(shè)置以下接點(diǎn)信號(hào)(見(jiàn)圖1)：

(1)?中央空調(diào)開(kāi)機(jī)信號(hào)(A1)。

(2)?中央空調(diào)停機(jī)信號(hào)(A2)。

(3)?中央空調(diào)運(yùn)行/停機(jī)狀態(tài)信號(hào)(B1)。

(4)?故障信號(hào)(B2)。

(5)?稀釋狀態(tài)信號(hào)(B3) 。

由于干接點(diǎn)接口方式不受具體的通信協(xié)議限制，接口簡(jiǎn)單，可適用于各類BAS 系統(tǒng)，因而是目前采用較多的接口方式。

2 PLC?協(xié)議

現(xiàn)在大多數(shù)中央空調(diào)都采用可編程控制器(PLC)作為中央控制單元。由于中央空調(diào)的自身控制已涉及了溫度、壓力、流量、液位等輸入信號(hào)和開(kāi)關(guān)量、模擬量等輸出信號(hào)，有的還具備對(duì)水系統(tǒng)控制功能，因此中央空調(diào)所用PLC 的檔次較高，都具備與外設(shè)通信的接口和通信指令。從理論上看，這類中央空調(diào)具備與BAS系統(tǒng)進(jìn)行串行通信，實(shí)現(xiàn)大量的數(shù)據(jù)交換。但實(shí)際上由于多種原因，各PLC 廠商的PLC 的通信協(xié)議都不相同，各類BAS 系統(tǒng)通信協(xié)議也不一致，且不公開(kāi)，結(jié)果兩者很難實(shí)現(xiàn)接口通信。

我們的解決方案是向BAS 系統(tǒng)開(kāi)放PLC 通信協(xié)議和數(shù)據(jù)地址，由BAS系統(tǒng)集成商開(kāi)發(fā)與PLC 通信的接口軟件。BAS系統(tǒng)的終端是以計(jì)算機(jī)系統(tǒng)為平臺(tái)，有實(shí)力的BAS系統(tǒng)集成商一般有能力開(kāi)發(fā)通信接口驅(qū)動(dòng)程序。我們有不少用戶的BAS 系統(tǒng)就是采用這種方式與遠(yuǎn)大中央空調(diào)實(shí)現(xiàn)串行通信。

3?國(guó)際常用通信協(xié)議

一些PLC廠家為了其使用者便于與其他控制系統(tǒng)接口連接進(jìn)行通信，直接采用國(guó)際一些常用通信協(xié)議。如西門子PLC 采用歐洲較為流行的PROFIBUS 通信協(xié)議。PROFIBUS 技術(shù)于1987 年由西門子公司等13 家企業(yè)和5 家科研機(jī)構(gòu)聯(lián)合提出，1989年批準(zhǔn)為德國(guó)標(biāo)準(zhǔn)，即DIN 19245；經(jīng)應(yīng)用完善后，于1996年6 月批準(zhǔn)為歐洲現(xiàn)場(chǎng)總線標(biāo)準(zhǔn)EN50170 V.2。目前,根據(jù)國(guó)際IEC 標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)達(dá)成的關(guān)于現(xiàn)場(chǎng)總線國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的妥協(xié)方案，PROFIBUS標(biāo)準(zhǔn)已成為國(guó)際現(xiàn)場(chǎng)總線標(biāo)準(zhǔn)IEC 61158 的一個(gè)組成部分。

目前國(guó)際上有250多家企業(yè)，生產(chǎn)1600多種符合PROFIBUS標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品，在不同應(yīng)用領(lǐng)域的200多萬(wàn)臺(tái)設(shè)備上安裝運(yùn)行。應(yīng)用涉及到工業(yè)自動(dòng)化的各個(gè)主要領(lǐng)域,包括制造業(yè)自動(dòng)化(汽車制造、裝瓶系統(tǒng)、倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng))、樓宇自動(dòng)化(供熱、空調(diào)系統(tǒng))、交通管理自動(dòng)化、過(guò)程自動(dòng)化(清洗工廠、化工和石化工廠、造紙和紡織工業(yè))、電力工業(yè)和電力輸送(發(fā)電廠、開(kāi)關(guān)裝置)。PROFIBUS 標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品在歐洲現(xiàn)場(chǎng)總線產(chǎn)品市場(chǎng)的占有率排行第一，超過(guò)40%。PROFIBUS 用戶組織已建立了質(zhì)量認(rèn)證程序，在德國(guó)和美國(guó)建立了測(cè)試實(shí)驗(yàn)室,包括硬件測(cè)試和一致性、互操作性測(cè)試。

對(duì)于采用PROFIBUS標(biāo)準(zhǔn)的BAS系統(tǒng)，若中央空調(diào)控制系統(tǒng)的PLC也采用PROFIBUS協(xié)議，則中央空調(diào)控制系統(tǒng)可直接與BAS 系統(tǒng)接口實(shí)現(xiàn)通信。

PROFIBUS?協(xié)議目前在歐洲用得較多。

另一種常用的協(xié)議是MODBUS 協(xié)議。通過(guò)此協(xié)議，控制器相互之間、控制器經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)(例如以太網(wǎng)) 和其它設(shè)備之間可以通信。這已經(jīng)成為一通用標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議。有了它，不同廠商生產(chǎn)的控制設(shè)備可以連成工業(yè)網(wǎng)絡(luò)，進(jìn)行集中監(jiān)控。

此協(xié)議定義了一個(gè)控制器能認(rèn)識(shí)使用的信息結(jié)構(gòu)，而不管它們是經(jīng)過(guò)何種網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信的。它描述了一個(gè)控制器請(qǐng)求訪問(wèn)其它設(shè)備的過(guò)程，如果回應(yīng)來(lái)自其它設(shè)備的請(qǐng)求，以及怎樣偵測(cè)錯(cuò)誤并記錄。它制定了信息域格局和內(nèi)容的公共格式。

當(dāng)以MODBUS協(xié)議通信時(shí)，此協(xié)議決定了每個(gè)控制器須要知道它們的設(shè)備地址，識(shí)別按地址發(fā)來(lái)的消息，決定要產(chǎn)生何種行動(dòng)。如果需要回應(yīng)，控制器將生成反饋信息并用MODBUS協(xié)議發(fā)出。在其它網(wǎng)絡(luò)上，包含了MODBUS協(xié)議的消息轉(zhuǎn)換為在此網(wǎng)絡(luò)上使用的幀或包結(jié)構(gòu)。這種轉(zhuǎn)換也擴(kuò)展了根據(jù)具體的網(wǎng)絡(luò)解決節(jié)地址、路由路徑及錯(cuò)誤檢測(cè)的方法。

標(biāo)準(zhǔn)的MODBUS 協(xié)議使用RS-232C 串行接口，它定義了連接口的針腳、電纜、信號(hào)位、傳輸波特率、奇偶校驗(yàn)?？刂破髂苤苯踊驈接蒑odem 組網(wǎng)。

控制器通信使用主一從技術(shù)，即僅一設(shè)備(主設(shè)備)能初始化傳輸(查詢)。其它設(shè)備(從設(shè)備)根據(jù)主設(shè)備查詢提供的數(shù)據(jù)作出相應(yīng)反應(yīng)。典型的主設(shè)備有上位機(jī)和監(jiān)控計(jì)算機(jī)等。典型的從設(shè)備有中央空調(diào)的PLC等。

主設(shè)備可單獨(dú)和從設(shè)備通信，也能以廣播方式和所有從設(shè)備通信。如果單獨(dú)通信，從設(shè)備返回一消息作為回應(yīng)，如果是以廣播方式查詢的,則不作任何回應(yīng)。MODBUS 協(xié)議建立了主設(shè)備查詢的格式：設(shè)備(或廣播) 地址、功能代碼、所有要發(fā)送的數(shù)據(jù)、一錯(cuò)誤檢測(cè)域。

從設(shè)備回應(yīng)消息也由MODBUS 協(xié)議構(gòu)成，包括確認(rèn)要行動(dòng)的域、任何要返回的數(shù)據(jù)、和一錯(cuò)誤檢測(cè)域。如果在消息接收過(guò)程中發(fā)生一錯(cuò)誤，或從設(shè)備不能執(zhí)行其命令，從設(shè)備將建立一錯(cuò)誤消息并把它作為回應(yīng)發(fā)送出去。

不少?gòu)S商生產(chǎn)的PLC 可以支持PROFIBUS 協(xié)議和MODBUS 協(xié)議，如歐姆龍、西門子的PLC 支持PROFIBUS 協(xié)議，歐姆龍、MODICON 的PLC 支持MODBUS協(xié)議。遠(yuǎn)大中央空調(diào)兩種協(xié)議均支持。

4?開(kāi)放協(xié)議(OpenProtocol)

由于開(kāi)發(fā)商的不同和設(shè)備的不同，目前的各種自動(dòng)化系統(tǒng)都設(shè)計(jì)了各自專用的接口。這樣，不同的開(kāi)發(fā)商設(shè)計(jì)生產(chǎn)的產(chǎn)品就不能實(shí)現(xiàn)互相通信。在目前的大多數(shù)分布式系統(tǒng)常用的客戶/服務(wù)器結(jié)構(gòu)中，沒(méi)有設(shè)備接口的通用標(biāo)準(zhǔn)，各個(gè)廠家都是按照自己的標(biāo)準(zhǔn)接口來(lái)開(kāi)發(fā)服務(wù)器和應(yīng)用程序的。盡管各個(gè)廠家都盡量地使自己的系統(tǒng)具有開(kāi)放的特點(diǎn)，但從系統(tǒng)集成的角度來(lái)看，不免有各自的局限性。

OPC(OLE for process control)?是建立在OLE/COM和DOCM之上的一種專門適用于工業(yè)控制過(guò)程的標(biāo)準(zhǔn)，它提供了訪問(wèn)工業(yè)控制設(shè)備數(shù)據(jù)的一種通用方式，并定義了一種在多數(shù)據(jù)源和多客戶之間通信和交換數(shù)據(jù)的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。如果硬件和軟件開(kāi)發(fā)商都按照這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)來(lái)開(kāi)發(fā)產(chǎn)品，則工業(yè)控制系統(tǒng)應(yīng)用的軟件就可以做成插件式的，在系統(tǒng)集成中可以實(shí)現(xiàn)即插即用和無(wú)縫連接。OPC 規(guī)范也定義了存取設(shè)備服務(wù)器中的指定數(shù)據(jù)項(xiàng)的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)機(jī)制，OPC服務(wù)器對(duì)其對(duì)象提供了一個(gè)接口，允許客戶申請(qǐng)以一種通用形式來(lái)控制設(shè)備和管理設(shè)備數(shù)據(jù)，與OPC 兼容的軟件能夠與任何OPC 服務(wù)器進(jìn)行通信。

5?其他協(xié)議

現(xiàn)在BAS 系統(tǒng)主要使用網(wǎng)絡(luò)協(xié)議進(jìn)行通信。

最常用的兩類標(biāo)準(zhǔn)是BACnet 和LonTalk。BACnet 標(biāo)準(zhǔn)由美國(guó)采暖、制冷和空調(diào)工程師協(xié)會(huì)專門為BAS系統(tǒng)制定的一個(gè)網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議。LonTalk標(biāo)準(zhǔn)是美國(guó)Echelon 公司開(kāi)發(fā)的LonWorks 產(chǎn)品所用協(xié)議。網(wǎng)絡(luò)通信可以利用樓宇內(nèi)的局域網(wǎng)線，便于實(shí)現(xiàn)綜合布線、擴(kuò)展接口和共享信息,同時(shí)還可大幅提高可靠性。現(xiàn)在許多BAS 系統(tǒng)控制使用這兩類網(wǎng)絡(luò)協(xié)議進(jìn)行通信，但由于PLC 一般無(wú)網(wǎng)絡(luò)功能，故此類通信方式目前用得較少。隨著PLC 技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)在已經(jīng)出現(xiàn)了具備可接以太網(wǎng)的PLC，相信過(guò)不了多久，中央空調(diào)就可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)直接與BAS 系統(tǒng)進(jìn)行連接和通信。