介绍

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随着社会的发展，人们对居住和办公条件的要求越来越高，住宅监控/智能楼宇自控系统成为当前的发展方向。传统的工业控制系统以其高可靠性和稳定性逐渐被民用工业所认可。网络已经成为人们日常生活中不可缺少的一部分，工业控制系统的网络扩展功能也被广泛应用于楼宇控制。本文介绍了传统工业控制系统中常用的PLC在楼宇控制中的应用。

1991年，一家美国公司提出了一种（Local，local ）网络，简称L0N网络，标志着控制系统网络进入了一个新时代。它是一种完整的、完全开放的、可互操作的、成熟的、低成本的分布式控制网络技术，许多制造商和用户已经在他们的控制网络解决方案中采用了该技术。迄今为止，全球已有2500多家公司利用技术生产了种类繁多的产品，以满足现代建筑、工厂、交通系统、城市基础设施（水、电、气等）、家庭、等分布式控制网络要求。1995年，控制网络被美国确定为楼宇自动化控制网络标准的一部分。目前，世界' 全球最大的楼宇控制公司，如、、Theby、、、等都在采用技术改造产品，已形成世界技术潮流。以往产品的市场开发过于集中在与传统PLC/IPC现场总线的竞争上。但在CAN总线盛行的工业环境中，显然没有强大的竞争力。因此，相反，在建筑物以及一些孤立的工业场所（例如染色机）方面取得了很大进展。大量工程实例表明，经过精心设计，一栋建筑可以只配备一个网络，允许 HVAC（供暖、通风和制冷）、电气照明、遮阳和安全功能以及开放式控制设备在网络上互操作。

图 1 网络图

相反，在工业领域的应用前景并没有得到大家的认可，也遇到了很多困难。原因是大家对分布式智能控制原理的接受度不够。但它以优异的稳定性和灵活的自由拓扑布线技术领先于传统的基于RS485的现场通信布线技术。可以智能且经济地满足特殊要求。能够以功能配置文件的形式为开发人员提供解决方案的基础。许多设备都有功能配置文件，例如电机、泵、变频器、PLC、阀门、传感器等。

由于在工业领域的应用前景还没有得到大家的认可，所以在楼宇自动化行业得到了很大的发展。对于楼宇自动化中机电设备的控制，没有太大的优势，但这就是传统PLC/IPC的天下。PLC/IPC以其通用性、可靠性和低成本优势牢牢占据传统工业机械/工业设备控制基础。这也是它在工业领域与PLC/IPC竞争多年后一直未能有太大发展的原因。但是，毕竟它的点对点设计和智能分布式现场设备，比当今的工业自动化系统（PLC/IPC 现场总线）领先了整整一代。随着工业自动化和网络技术的发展，传统PLC对网络的要求越来越高，新名词工业以太网也出现了。而且也有取代现场总线的趋势。

虽然形成控制网络的方法有很多，但扁平的点对点 (P2P) 架构最适合自动化控制。与其他任何分层架构相比，P2P架构不再具有分层架构固有的单点故障。在传统架构中，来自某个设备的信息必须先传输到中心设备或网关，然后才能传输到目标设备。因此，每两个非中央设备之间的通信都涉及一个额外的步骤，或者增加了失败的可能性。相比之下，P2P 架构的设计允许两个设备之间直接通信，从而避免了中央控制器发生故障的可能性并消除了瓶颈效应。此外，在 P2P 设计中，设备故障更有可能只影响一个设备，而不是潜在地影响非平面、非对等架构中的许多设备。通过图2可以看出传统主从通信网络和P2P系统通信网络的优缺点。

图2 网络组织比较

网络中设备的通信是使用称为 Web 的标准语言实现的。协议由各种低级协议组成，它们允许网络上的不同设备相互智能通信。该协议提供的通信服务使设备中的应用程序能够在不知道网络拓扑结构或网络名称和地址或其他设备功能的情况下与网络上的其他设备发送和接收数据包。该协议可以选择提供端到端的消息确认、消息确认和优先级传递，以提供指定的有限数量的事务。对网络管理服务的支持使远程网络管理工具能够通过网络与其他设备进行交互楼宇自控通讯协议，包括重新配置网络地址和参数、下载应用程序、报告网络问题以及启动/停止/重置设备应用程序。- 也就是说，系统 - 可以通过任何物理介质进行通信，包括电力线、双绞线、无线 (RF)、红外线 (IR)、同轴电缆和光纤。

所谓互通，是指各个网络中的设备可以根据自己需要发布的信息，通过网络直接到达另一台设备，发布成数字串行数据。数据传输通常涉及信息的发送者和一个或多个接收者。发送者和接收者之间必须有某种形式的连接，以便数据可以在一系列开关状态下传输。连接到特定通道的所有设备都必须具有以相同速度运行的兼容收发器，以实现互操作性。但是，传统的主从通信网络（点对点）无法实现互通网络。网络设备之间的串行数据传输需要一组通信协议。该协议通常以嵌入式软件或固件代码的形式存在于各个网络中。在设备中。包含此协议代码和某种类型的操作智能的设备称为网络节点。它由神经芯片、传感和控制设备、收发器（在芯片和传输之间建立物理连接）和电源组成。

通信协议是该技术的核心，它提供了一套通信服务，使设备中的应用程序能够在不知道其他设备的网络拓扑、名称、地址或功能的情况下，向 上的其他设备发送和接收消息。该协议可以选择提供端到端的消息确认、消息确认和优先交付，以设置事务处理时间。它是一种分层的、基于数据包的对等通信协议，与相关的以太网和 协议一样。然而，该协议是为控制系统的特定要求而不是数据处理系统而设计的。每个数据包由可变数量的字节和可变长度组成，并包含应用层信息以及寻址和其他信息。通道上的每个设备都监视通道上传输的每个数据包，以确定它是否是接收者。如果是，则判断其是否包含本节点的应用程序所需的信息，或者是否为网络管理包。该协议是直接面向对象的网络协议，即网络节点之间的连接是通过网络变量来实现的。当定义为输出的网络变量发生变化时，可以自动发出网络变量的值，使所有定义为输入的节点都收到它的变化，从而激活相应的处理过程（事件触发）。标准网络变量通过建立标准的数据传输模式、正确解释和传输数据，使不同制造商的产品能够交换和互操作设备。

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