1、我國建筑智能與現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)一、當(dāng)前建筑智能化建設(shè)工程中存在的問題建筑智能化工程的質(zhì)量是一項(xiàng)綜合性系統(tǒng)工程，從已建及在建的智能建筑情況來看，建設(shè)單位化了很大的投資，但建成后許多不能發(fā)揮其作用，或開始使用尚好，但逐步被擱置。從上海調(diào)查資料來看，只有20的項(xiàng)目具有集成管理系統(tǒng)，而具有綜合管理自動(dòng)化系統(tǒng)也很少。純管理自動(dòng)化模式多些，更多的是各自獨(dú)立分散系統(tǒng)。其資源不能共享，硬件不能共用，系統(tǒng)不能共管。沒有完全體現(xiàn)和達(dá)到建筑智能化的目的。 由于不重視系統(tǒng)集成，各自獨(dú)立分散的系統(tǒng)。通信協(xié)議各產(chǎn)品制造商獨(dú)自開發(fā)，和對外保密。硬件也沒有兼容與互換性。當(dāng)損壞或需更新升級(jí)時(shí)只能購買原來廠商產(chǎn)品，往往由于價(jià)格太

2、貴，而無力配置，造成整個(gè)系統(tǒng)不能運(yùn)行，造成閑置、浪費(fèi)。 造成這種狀況，究其原因是建設(shè)單位不清楚建設(shè)部關(guān)于選定智能建筑設(shè)計(jì)及集成商的規(guī)定與要求及其重要意義。另外對智能建筑系統(tǒng)選擇過程中需考慮的幾個(gè)方面技術(shù)要求不清楚。本文綜合了有關(guān)資料供設(shè)計(jì)及建設(shè)單位參考。希望能對建筑智能化工程的建設(shè)有所改善，能較好體現(xiàn)出智能化建筑工程的優(yōu)勢和所達(dá)到的目的。 二、關(guān)于建筑智能化工程設(shè)計(jì)及集成商的確定 1.建設(shè)部關(guān)于建筑智能化工程設(shè)計(jì)集成商資質(zhì)的規(guī)定。 建設(shè)部99117號(hào)文通知從2000年1月1日起必須持有智能化工程設(shè)計(jì)和系統(tǒng)集成專項(xiàng)資質(zhì)證書的單位，方可在其資質(zhì)證書范圍內(nèi)承擔(dān)智能化系統(tǒng)工程的設(shè)計(jì)和系統(tǒng)集成的業(yè)務(wù)。地

3、方政府，業(yè)務(wù)部門應(yīng)嚴(yán)格管起來，更不應(yīng)自立門戶。 2.系統(tǒng)集成商的選擇：當(dāng)今建筑智能化系統(tǒng)是信息化，數(shù)字化的必然產(chǎn)物和發(fā)展方向。智能建筑除了與建筑物的個(gè)性、標(biāo)準(zhǔn)及用戶財(cái)力有關(guān)外還要有前瞻性。現(xiàn)有方案要與發(fā)展很快的信息技術(shù)相結(jié)合。系統(tǒng)要能方便升級(jí)，與發(fā)展的先進(jìn)技術(shù)相兼容。現(xiàn)在生產(chǎn)廠商都提出了15年質(zhì)量保證體系，因而所實(shí)施的工程要能保證用戶在15年內(nèi)滿足不斷擴(kuò)展的業(yè)務(wù)需要。使投資在15年內(nèi)保值。為了達(dá)到這樣的目的，在考察和選擇集成商時(shí)，最重要的是集成商的經(jīng)濟(jì)實(shí)力和后援技術(shù)保障。對于建筑智能化系統(tǒng)，不僅在工程建筑完成后能達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，而且要保障其基礎(chǔ)設(shè)施使用15年的壽命。在15年內(nèi)能與發(fā)展的技術(shù)相兼容

4、。對這些保障，集成商要有賠償能力，所以集成商的經(jīng)濟(jì)實(shí)力必須是牢靠的，那些曇花一現(xiàn)的公司切不可信賴。 在后援技術(shù)保障方面，由于通信和計(jì)算機(jī)產(chǎn)品及技術(shù)更新非常快。計(jì)算機(jī)應(yīng)用軟件在系統(tǒng)投入運(yùn)行后，也要進(jìn)行后期的維護(hù)、更新、擴(kuò)充和修改。這一切要求有可靠的，能夠長期生存的，有良好信譽(yù)的，有業(yè)績的公司，才能在交工后仍可得到良好的技術(shù)支持和后援保障。在后援保障方面，集成商公司，應(yīng)有一支包括下列人員精干的隊(duì)伍，即系統(tǒng)集成、計(jì)算機(jī)硬、軟件、網(wǎng)絡(luò)信息管理系統(tǒng)電氣設(shè)計(jì)施工等方面的科技人才。3.建筑智能化通信網(wǎng)絡(luò)： 建筑智能化網(wǎng)絡(luò)可分為二大類，一類為底層現(xiàn)場控制層網(wǎng)絡(luò)，另一類為上層網(wǎng)絡(luò)，包括過程監(jiān)控及樓宇管理層。上層

5、網(wǎng)絡(luò)，由以太網(wǎng)，TOP等局域網(wǎng)組成采用標(biāo)準(zhǔn)ISO/SIO通信協(xié)議。底層現(xiàn)場控制層網(wǎng)絡(luò)采用現(xiàn)場總線制網(wǎng)絡(luò)，通信協(xié)議是采用實(shí)事性強(qiáng)，可靠性高簡化的SIO標(biāo)準(zhǔn)。 （1）現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)的概念（FCS） 現(xiàn)場總線控制是工業(yè)（建筑）設(shè)備自動(dòng)化控制的一種計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)絡(luò)。它是依靠具有檢測、控制、通信能力的微處理芯片，數(shù)字化儀表（設(shè)備）在現(xiàn)場實(shí)現(xiàn)徹底分散控制，并以這些現(xiàn)場分散的測量，控制設(shè)備單個(gè)點(diǎn)作為網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，將這些點(diǎn)以總線形式連接起來，形成一個(gè)現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)。它是屬于最底層的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，是網(wǎng)絡(luò)集成式全分布控制系統(tǒng)，它將原來集散型的DCS系統(tǒng)現(xiàn)場控制機(jī)的功能，全部分散在各個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)處。為此，可以將原來封閉、專

6、用的系統(tǒng)變成開放、標(biāo)準(zhǔn)的系統(tǒng)。使得不同制造商的產(chǎn)品可以互連，是DCS系統(tǒng)的更新?lián)Q代，大大簡化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，降低成本，更好滿足了實(shí)事性要求，提高了系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性。不同通信協(xié)議的現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)一般通過工業(yè)PC機(jī)內(nèi)總線插槽的PC接口板與現(xiàn)場總線網(wǎng)段連接。 （2）現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)的組成 現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)由測量系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、管理系統(tǒng)三個(gè)部分組成，而通信部分的硬、軟件是它最有特色的部分。 1、現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)： 它的軟件是系統(tǒng)的重要組成部分，控制系統(tǒng)的軟件有組態(tài)軟件、維護(hù)軟件、仿真軟件、設(shè)備軟件和監(jiān)控軟件等。首先選擇開發(fā)組態(tài)軟件、控制操作人機(jī)接口軟件MMI.通過組態(tài)軟件，完成功能塊之間的連接，選定功能塊

7、參數(shù)，進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)組態(tài)。在網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行過程中對系統(tǒng)實(shí)時(shí)采集數(shù)據(jù)、進(jìn)行數(shù)據(jù)處理、計(jì)算。優(yōu)化控制及邏輯控制報(bào)警、監(jiān)視、顯示、報(bào)表等。 2、現(xiàn)場總線的測量系統(tǒng)： 其特點(diǎn)為多變量高性能的測量，使測量儀表具有計(jì)算能力等更多功能，由于采用數(shù)字信號(hào)，具有高分辨率，準(zhǔn)確性高、抗干擾、抗畸變能力強(qiáng)，同時(shí)還具有儀表設(shè)備的狀態(tài)信息，可以對處理過程進(jìn)行調(diào)整。 3、設(shè)備管理系統(tǒng)：可以提供設(shè)備自身及過程的診斷信息、管理信息、設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)信息（包括智能儀表）、廠商提供的設(shè)備制造信息。例如FisherRosemoune公司，推出AMS管理系統(tǒng)，它安裝在主機(jī)算機(jī)內(nèi)，由它完成管理功能，可以構(gòu)成一個(gè)現(xiàn)場設(shè)備的綜合管理系統(tǒng)信息庫，在此基礎(chǔ)上

8、實(shí)現(xiàn)設(shè)備的可靠性分析以及預(yù)測性維護(hù)。將被動(dòng)的管理模式改變?yōu)榭深A(yù)測性的管理維護(hù)模式AMS軟件是以現(xiàn)場服務(wù)器為平臺(tái)的T型結(jié)構(gòu)，在現(xiàn)場服務(wù)器上支撐模塊化，功能豐富的應(yīng)用軟件為用戶提供一個(gè)圖形化界面。 4、總線系統(tǒng)計(jì)算機(jī)服務(wù)模式：以客戶機(jī)/服務(wù)器模式是目前較為流行的網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)服務(wù)模式。服務(wù)器表示數(shù)據(jù)源（提供者），應(yīng)用客戶機(jī)則表示數(shù)據(jù)使用者，它從數(shù)據(jù)源獲取數(shù)據(jù)，并進(jìn)一步進(jìn)行處理。客房機(jī)運(yùn)行在PC機(jī)或工作站上。服務(wù)器運(yùn)行在小型機(jī)或大型機(jī)上，它使用雙方的智能、資源、數(shù)據(jù)來完成任務(wù)。 5、數(shù)據(jù)庫： 它能有組織的、動(dòng)態(tài)的存儲(chǔ)大量有關(guān)數(shù)據(jù)與應(yīng)用程序，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的充分共享、交叉訪問，具有高度獨(dú)立性。工業(yè)設(shè)備在運(yùn)行過程

9、中參數(shù)連續(xù)變化，數(shù)據(jù)量大，操作與控制的實(shí)時(shí)性要求很高。因此就形成了一個(gè)可以互訪操作的分布關(guān)系及實(shí)時(shí)性的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，市面上成熟的供選用的如關(guān)系數(shù)據(jù)庫中的Orad，sybas，Informix，SQLServer；實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫中的Infoplus，PI，ONSPEC等。6、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的硬件與軟件：網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)硬件有：系統(tǒng)管理主機(jī)、服務(wù)器、網(wǎng)關(guān)、協(xié)議變換器、集線器，用戶計(jì)算機(jī)等及底層智能化儀表。網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)軟件有網(wǎng)絡(luò)操作軟件如：NetWarc，LANMangger，Vines，服務(wù)器操作軟件如Lenix，os/2，WindowNT.應(yīng)用軟件數(shù)據(jù)庫、通信協(xié)議、網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議等。 三、現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)的特點(diǎn) 1、在功

10、能上管理集中，控制分散，在結(jié)構(gòu)上橫向分散、縱向分級(jí)2、要有快速實(shí)時(shí)響應(yīng)能力，對于工業(yè)設(shè)備的局域網(wǎng)絡(luò)，它主要的通信量是過程信息及操作管理信息，信息量不大，傳輸速率不高在1MPS以下，信息傳輸任務(wù)相對比較簡單但其實(shí)時(shí)響應(yīng)時(shí)間要求較高為0.010.5S。所謂實(shí)時(shí)性是在網(wǎng)絡(luò)通信過程中能在線實(shí)時(shí)采集過程的參數(shù)，實(shí)時(shí)對系統(tǒng)信息進(jìn)行加工處理，并迅速反饋給系統(tǒng)完成過程控制，滿足過程控制對時(shí)間限制的要求。除了控制管理計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的外部設(shè)備外，還要控制管理控制系為統(tǒng)的設(shè)備，并具有處理隨機(jī)事件能力。實(shí)際操作系統(tǒng)應(yīng)保證在異常情況下及時(shí)處置，保證完成任務(wù)，或完成最重要的任務(wù)，要求能及時(shí)發(fā)現(xiàn)糾正隨機(jī)性錯(cuò)誤，至少保證不使錯(cuò)誤

11、影響擴(kuò)大，應(yīng)具有抵制錯(cuò)誤操作和錯(cuò)誤輸入信息的能力。 3、產(chǎn)品要具有互操作性 各制造商產(chǎn)品要通過所屬各類總線制協(xié)議符合其規(guī)定的OSI標(biāo)準(zhǔn)一次性測試，及互操作性測試，并以專門測試中心認(rèn)證。為了提高其可靠性，還要經(jīng)過在惡劣環(huán)境下魯棒測試。接口技術(shù)采用了OEM集成方法構(gòu)成產(chǎn)品，可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)開放式傳輸。 因此，對于同一類型協(xié)議的不同制造商產(chǎn)品可以混合組態(tài)與調(diào)用為一個(gè)開放系統(tǒng)，使它具有互操作性。 4、要求具有較高可靠性措施： （1）硬件經(jīng)過嚴(yán)格挑選，采用專用芯片（ASIC）和表面安裝技術(shù)（SMT）。（2）系統(tǒng)軟件選用成熟適合實(shí)際需要的簡單易用軟件，及好的工具軟件。應(yīng)用軟件采用功能模塊化設(shè)計(jì)，定義清晰明確。（3）可通過在線可快速排除故障，強(qiáng)化硬件可修復(fù)性，如I/O模板可帶電插拔，且診斷故障顯示，故障時(shí)部件自動(dòng)隔離等（4）軟件上分離化體系結(jié)構(gòu)及各過程站有地域上各自獨(dú)立的局部數(shù)據(jù)庫。并經(jīng)過通信網(wǎng)絡(luò)在邏輯上形成全局?jǐn)?shù)據(jù)庫。（5）有多級(jí)安全措施，采用容錯(cuò)技術(shù)與冗余技術(shù)。 四、現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)（FCS）代表性通信協(xié)議標(biāo)準(zhǔn) 從80年就開始制訂統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。83年IEC/SC65B/WG6國際電工委員會(huì)生產(chǎn)過程計(jì)算機(jī)系統(tǒng)分會(huì)的通信分會(huì)，制訂了PROWAY通信協(xié)議