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1、楼宇自控 楼宇自控主讲人 李艳峰 李艳峰 2009年9月 北京第44章楼宇自控系统典型产品及工程实例 楼宇自控系统典型产品及工程实例 主流楼宇控制厂商网络架构概述 主流楼宇控制厂商网络概述架构 总体来说，目前国内主流品牌BAS的网络架构受不同公司开发的网络传输协议的差异影响，有自己的特点。在楼宇自动化行业引入统一标准的网络传输协议之前楼宇自控扩展模块，各种楼宇自动化设备制造商都在开发自己的专用网络传输协议。比如霍尼韦尔的C-BUS协议。由于各个公司对私有协议的发展，BAS系统向开放和普遍的方向发展在一定程度上受到限制。改变
2、在这种形势下，为了增加系统的开放性和通用性，实现标准的统一，楼宇自控行业也做出了很多努力。从而形成了以现场总线和协议为主，部分私有协议并存的局面。就网络的物理层面而言，各厂商大多基于局域网技术和RS485工业总线构建网络。但是，由于系统之间的差异，每个制造商都有不同的网络拓扑。在软件和传输协议方面，每个公司也有各自不同的软件系统和相关的网络协议。例如：美国奥雷的ALC（LOGIC）系统采用奥雷系统。同时它的通信协议也是一个协议。ALC系
3、该系统是一个比较完善的系统，在其网络结构的两层都支持协议。Ayton Ayton 美国 Ayton 公司。系统被使用。其通信协议也采用该协议。在管理层，第一层，Ayton 的系统支持 /IP 协议。在控制器网络层，支持第二层MS/TP主从/令牌网络。 美国 Inc. 使用 Excel 5000 系统。第一层网络系统的网络结构采用以太网，支持TCP/IP(/)协议。在第二层网络
在4、中，支持私有协议（总线上的 C-BUS。江森自控 美国江森自控。江森自控当前的系统就是这个系统。系统采用两级网络结构，第一级为N1通信网络；第二层是支持私有N2协议的控制器层网络。两级网络通过网络控制器 NCU 相互通信。目前，江森自控也开发了用于客车的VE800系列。
5、系统，可以通过总线扩展支持协议的设备，具备支持第三方设备的能力。美国奥特莱斯 ALC 的体系结构特点可以体现在以下两个层面：ALC 系统的开放性、完整的协议体系、典型系统、典型协议的网络架构、协议的网络架构、系统的网络架构。网络结构如下： 图6-1 ALC公司系统网络架构图 管理网络 管理网络（/IP and ）（/IP and ） 管理网络支持/IP和BACne
6、t/通信协议，可以运行在楼宇局域网、校园网或互联网上。可以以10/的网速运行。/IP通信协议，允许数据以IP的形式在企业网络内传输。如果把它看作是企业网络的物理网络标准，IP也可以看作是一种数据格式，将数据封装在IP包中楼宇自控扩展模块，在世界范围内的各类网络中传输。IP 不仅用于，而且还用于公司的公司网络、万维网和虚拟网络 (VPN)。以下是可以在该层中运行的具体设备。ME-LGR、ME-LGR及以上属于路由控制器系列。LGE配备RJ45通讯接口支持
7、通信速率，还支持一个控制器层网络接口，用于连接控制器层网络，负责它们之间的路由功能。路由控制器 LGR 和 ME-LGR 的功能与 LGE 相同，但它们的网口为 10/自适应网速。此外，它还具有通信协议集成功能，可通过以太网、RS485或RS232接口与第三方设备进行通信协议转换和集成。此外，ME-LGR还配备扩展接口，可连接带I/O点的控制器扩展板，对楼宇内的机电设备进行监控。它是集成网关系列的成员。配备RJ45通讯接口，网速高，具有通讯协议集成功能，可通过以太网、RS485或RS232接口与第三方设备进行通讯协议转换和集成。铝
8、C针对J-Bus、Lon等工业通信协议标准及各厂商私有通信协议开发完成了各类产品，有45种型号可供选择。ALC提供的软件在服务器上安装运行后，服务器将支持/IP和/的通信协议，可以直接与系统中的其他控制器进行通信，交换数据。同时，服务器还将接收到的相关系统数据转换成Web标准网页，通过HTTP协议传输到支持浏览器操作的设备（如电脑、WAP、PDA、手机等）。网络服务器网络服务器软件、责任和系统
9、 中的控制器和网络工作站之间的通信和数据交换。站点系统数据库架构工具，快速搭建系统架构。Eikon 图形编译工具，用于编写各种设备控制程序。MS 附带的视图和绘图组件用于动态图形设计、执行控制和数据显示。网络工作站 网络工作站是一个支持网络浏览器的工作站，不需要任何来自 的工作站软件。通过浏览器提供功能齐全的图形化操作界面、用户管理、控制器内存下载、日程管理、分组管理、趋势图、控制器管理、报警管理等。 控制器层网络 控制器层网络 (/) (/)支持路由器下使用BACn的主控网络
10、et//（电子工业联合会）总线结构，支持/和/MS/TP通讯协议。该协议下的网速在MS/TP通信协议下为-76.。最多可支持 99 个控制器。主控制器网络可支持以下三种控制器，以及现场操作显示器和各种现场传感器和执行器。 LAC公司路由器的基本类型有以太网和现场控制网络接口。以太网接口可以连接到当今广泛使用的广域或区域网络，即以太网（和 TCP/IP）
11、)，在这个网络中可以直接和自动与其他本地或远程路由控制器和服务器通信。现场控制器网络接口支持现场控制器网络，这是一种总线结构（Bus），在其上可以连接具有不同I/O点的直接数字控制器（DDC）。二合一复合路由器还配备了第三方协议集成通信端口，用于第三方机电设备的数字通信集成。三合一复合路由器具备现场控制器的处理能力，可与带I/O点的控制器连接，对楼宇内的机电设备进行监控。它是一款高效的以太网应用现场控制器。ME--线，M--线，
12、，ME-Lines和M-Lines是可以支持扩展模块的控制器，MnX-Lines不支持扩展。可扩展主控可支持5个（或6)扩展板，即MX-Lines，可提供不同I/O点组合的扩展板，因此可根据需要组合成多种类型不同点的控制箱可以由小点到大点组成，一般常用于冷暖主机系统组、电力监控、照明电路控制、电梯、消防等大点设备保护、供水系统等一般型应用。控制器层网络接口支持开放式通信协议，可设置为网络或9600-7< @6.8Kbps MS/TP 网络。SE--Line具有固定数量的I/O点组合，适合应用
13、用于空调箱设备的控制，无论是预冷、定风量还是变风量空调箱。ZN--Line提供多种不同固定I/O点的机组控制器，适用于各种终端小型设备控制和变风量箱。网络系统设计安装说明 网络系统设计安装说明 网络系统设备要求 网络系统设备要求 导体介质：镀锡铜线AWG22 绝缘介质：泡沫橡胶（氟化乙烯丙烯）5捻/英尺） 屏蔽介质：铝AWG24屏蔽线/麦拉电阻：15.2ohm/ 电容：12.5pF/ft 特性电阻：100 ohm 重量：12lb/ 工作温度：
14、C CL2P控制器组网规则控制器组网规则1、网段概念图6 2网段图22、遍历概念，遍历概念图6 3遍历图33、三种网络模型，三种网络模型图 6 4 第一类网络模型图 6 5 第二类网络模型图 6 6 第三种网络模型组合结构：用一端搭建通信总线，另一端to 4 4、 Chart, Chart Chart 6 7 Chart 楼宇自动化系统优势 ALC生产的系统是一套结构简单、有效、强大的功能。可满足楼宇自控和系统集成的需要，使楼宇控制和管理更加
15、效率。产品均按照严格的行业技术标准，系统具有以下特点。结合ITIT技术实现全功能互联网平台运营技术，市场上常见的使用两台服务器，一台为系统服务器，另一台为WEB服务器（WEB）系统。大部分系统都是通过数据嫁接实现的，这类系统提供给浏览器的功能非常有限。主流开发语言 主流开发语言，系统支持多操作系统软件和数据库格式，系统支持多操作系统软件和数据库格式是基于JAVA语言设计的系统，而不是只使用特定公司如或INTEL标准和设计。
16、是一款可在工作站上运行的楼宇自动化人机界面软件包，具有支持多种标准和专有通信协议的能力。采用标准上位机数据共享接口越来越多的案例表明，楼宇自控系统信息需要与其他“企业主机”或“经认可的第三方”信息系统共享。开放标准集成平台 开放标准集成平台 ALC 是推动标准开放协议的先驱之一。致力于标准的应用，实现整个系统自下而上的所有标准。它是市场上最完整的标准产品。制造商之一。
17、准确可靠的控制实现，正确的控制编程是其成功的关键。ALC 的图形化编程工具——EIKON 软件创建了一个简化复杂编程的环境，避免了理解复杂计算机编程的过程。结构强，易于管理 结构强，易于管理 功能管理和显示 功能管理和显示 功能管理和显示 ALC系统具有强大而完整的操作员管理、结构化报警设置和管理、结构化日程管理、分组管理、趋势图管理等功能, 设备状态和控制参数的管理, 图形程序的动态显示和独特的热平面图等. 软件系统 软件系统: : ALC 公司
18、库架构工具数据库架构工具图形化编程工具图形化编程工具图形界面设计工具图形界面设计工具视图和插件组件和插件组件操作系统操作系统架构和组件的主要内容是如下： Layer 1 1、 for for and and 2 2、 图 6 8 基于 We
19、b格式发布数据图6 9 Aton系统网络结构图 系统集成层 系统集成层1 1、MS/TPMS/TP 2 2、 Name Type of可连接的 VLC 支持的网络类型 @6.8kbps 无 BCM-MS/TP 模块化设计网络控制器 64 一个 MS/TP 网络 MS/TP 9.6- 76.8kbps 无 BTI/
20、MS/TP LAN网络控制器65，WAN，MS/TP，支持四个MS/TP网络以太网10/，MS/TP9.6-76.8kbps无VLX MS /TP LAN 网络控制器 MS/TP 网络以太网 10/ 是。8个EXP模块可扩展，最多176个I/O点 表6 1 Ayton网络控制器对比图 6 10个BCMs模块化控制器支持以太网连接；MS/TP网络连接，每个MS/TP网络支持64台现场控制器；TUX网络连接，每个TUX网络支持64个TUX设备；通过 BCM-MD
21、M 模块点对点连接现场控制层现场控制层 11、 图 6 11 VLC，可编程控制器，具有独立功能，具有连接外部设备的 I/O 点，位于 TP 网络上的 MS/。2 2、 图表 6 12 与 VLC 一起使用 // Layer Layer 位于该层的设备是传感器/执行器，包括可以提供现场服务的设备（智能传感器）。就是这种类型的智能传感器。通过网络扩展器配置 通过网络扩展器配置 MS/TPMS/TP 网络 网络图 6 13 MS/TP 应用示例
22、霍尼韦尔EBI系统的兼容性 霍尼韦尔EBI系统的系统兼容性 EBI系统提供的数据接口方式包括ODBC、标准SQL接口，并支持、OPC、DDE等行业标准协议。Excel 5000 控制器接口 控制器接口 系统网络拓扑 系统 网络拓扑 中央通信总线 中央通信总线 C-BUSC-BUS 网络结构 网络结构图 6 14 网络结构图
23、图小型可编程小型可编程控制器控制器霍尼韦尔支持C-BUS协议的控制器，如，，可以连接到这个级别的C-BUS网络。控制器通过其自己的 I/O 接口与现场的传感器和执行器进行通信。 Excel 500/600 可编程通用HVAC控制器也可以挂在这个级别的C-BUS网络上。Excel 500/600不仅可以通过自带的I/O接口连接现场传感器和执行器，还可以通过自带的控制模块控制HVAC设备。区域管理器 区域管理器 路由器 路由器 Excel
24、网络拓扑图 网络拓扑图1 1、C-BUSC-BUS上的网络结构和设备连接图 6 15 C-BUS上的设备连接图2 2、扩展通过总线扩展器扩展网络，通过总线扩展器扩展网络 图6 16 通过总线扩展器XD509扩展网络形成总线型C-BUS 图6 17 通过总线扩展器XD509扩展网络成为星形C-BUS 3 3、 C-BUSC-BUS ，通过 图6 18 通过Modem 扩展C-BUS 网络连接 4 4、通讯卡 通讯卡 图6 19 通过应用程序通讯
25、卡把一条C-BUS分成两个网段55、为和为系统总线的扩展系统总线的扩展图6 20 LON-BUS上的扩展C-BUS结构图 图6 22 总线拓扑图6 23 星形拓扑 美国约翰逊公司 美国约翰逊公司 图6 24 约翰逊系统网络结构 N2N2系统 N2系统是二级网络结构。网络自动管理设备 网络自动管理设备图 6 25 NAE网络结构图 网络集成设备 网络集成设备图 6 26 NIE连接结构图 6 27 NAE与NIE系统连接图
26、在系统总线下，可以实现控制器之间的通信，从而避免了类似于霍尼韦尔系统的三层网络结构。主流品牌 主流品牌网络架构设计比较与结论 网络架构设计比较与结论 主流品牌网络系统比较级网络。一级网络一般建立在局域网或广域网系统之上，也支持局域网和广域网的通信传输协议。二级网络是具体的控制层，一般支持和网络。该级别网络一般采用标准总线方式。两级网络通过路由器或网络控制模块相互通信。
27、 支持其他协议的系统 霍尼韦尔的Excel 5000系统主要使用霍尼韦尔自己开发的专有协议C-BUS。比较几条总线的网络拓扑比较几条总线的网络拓扑比较品牌品牌奥莱斯约翰逊约翰逊霍尼韦尔霍尼韦尔艾顿网络扩展方法通过中继器可以提高网络传输距离，增加网段。每个网段的长度不得超过600米。通过M系列控制器最多可扩展6个扩展板，可直接从N1网络扩展网络。通过总线扩展器XD509扩展网络，最多使用5个，网络扩展7200米。另外，可以通过Modem扩展C-BUS，通过MS/TP连接网络。
28、线路延长，但网络上的VLC数量不能超过64，两台设备之间最多可以应用3个中继器，网络长度不超过4300米 通过中继器支持网络拓扑 实现总线结构，分支结构和混合结构。同时计入网络节点计算，占用一个网络节点。该系统可实现星型、总线和混合网络结构。C-BUS 级支持菊花链总线和带有总线扩展器的星形配置。应用通信卡可以将一个C-BUS分成两部分。该级别支持自由拓扑总线结构，使用网络中继器时可以变成星型结构。另外，通过BTI可以同时扩展4个MS/TP网络，VLX 可扩展现场 I/O 点数。表 6 2 四种合计
29、线路网络拓扑对比主流品牌系统网络对比主流品牌系统网络对比楼宇自控网络系统技术对比表品牌中文名奥莱斯约翰逊霍尼韦尔艾顿系统管理级通信协议/IP专有协议/IP专有协议/ /IP通信速率10/现场级通信协议//私有协议N2/私有协议C-BUS//MS/TP/通信速率...8Kbps
30、管理级和现场级连接设备路由控制器系列，ME-LGR、LGR和LGE BAS监控站NAE NIE中心站计算机EBI系列控制器，BTI、VLX网络分层结构标准网络两级结构。即管理层网络和控制器层网络。二级网络结构，一级N1LAN为管理层。二级N2LAN是控制器级，二级网络也可以支持LON总线。三层结构，第一层是管理层，运行在以太网上。二、第三层是控制器层网络。控制器层网络的骨干网络是C-BUS网络。第三层可以支持总线网络，但网络结构分为四层，
31、控制网络系统技术对比表 BAS网络规模 每个网关承载的控制网络DDC数量不超过98个。但对系统支持的网关数量没有具体限制。它的容量可以连接到 50 个 NCM 或 30 个 N30 网关。系统容量可连接696个C-BUS控制器或约80,000点。根据设备主从分类，网络可连接128个主设备或最多255个主从设备的网段长度和距离不超过600米、1200米、1200米、1071米，网段可支持的DDC个数。网络节点数不超过 32 和 2932 个负载。
3个2、控制器扩展模块，最多可扩展6个MX控制器。控制器通过主板上的 I/O 端口进行扩展。也可以通过中继器扩展网络，通过DDC扩展相应的扩展模块，扩展C-bUS下的总线。使用 Q7750 区域管理器扩展控制器。通过/600可扩展分布式I/O模块，通过VLX可扩展8个EXP模块，最多可扩展176个I/O点。网络中继器可用于扩展网络长度。扩展模块的网络地址不占用或占用支持的网络拓扑。支持自由拓扑总线结构，使用网络中继器时可变成星型结构。