基于INTERBUS總線的智能樓宇控制系統

　　樓宇控制系統是將建筑物（或建筑群）內的電力、照明、空調、運輸、防災、保安、廣播等機電設備以集中監視、控制和管理為目的而構成的一個綜合系統。它的目的是使建筑物成為安全、健康、舒適、溫馨的生活環境和工作環境，并保證系統運行的經濟性和智能化。

　　樓宇控制系統是將建筑物（或建筑群）內的電力、照明、空調、運輸、防災、保安、廣播等機電設備以集中監視、控制和管理為目的而構成的一個綜合系統。它的目的是使建筑物成為安全、健康、舒適、溫馨的生活環境和工作環境，并保證系統運行的經濟性和智能化。

　　在現代化的大型建筑中，一般都采用中央空高調系統?？照{系統的作用就是對室內空氣進行處理，使空氣的溫度、流動速度及新鮮度、潔凈度等指標符合場所的使用要求。為此必須對空氣進行冷卻或加熱、除濕或加濕，以及過濾等處理措施。其相應設備有制冷機組、熱水爐、風機盤管系統、風管系統、水管系統等。例如，空調系統中，冷水機組是由設備生產廠成套供應的，它一般是根據空氣調節原理及規律等由微處理器自動控制的。冷水機組由壓縮機、冷凝器與蒸發器組成，壓縮機把制冷劑壓縮，壓縮后的制冷劑進入冷凝器，被冷卻水冷卻后，變成液體，析出的熱量由冷卻水帶走，并在冷卻塔里排入大氣。液體制冷劑由冷凝器進入蒸發器進行蒸發吸收，使冷凍水降溫，然后冷凍水進入水冷風機盤管吸收空氣中的熱量，如此循環不已，把房間的熱量帶出。[1]
　　
　　1、INTERBUS總線[2][3]
　　
　　INTERBUS是德國跨國集團PHOENIX公司提供的工業現場總線，是最早的總線之一?，F已廣泛地應用于電子工業、汽車工業、煙草工業、冶金工業、倉儲及傳送技術、造紙工業、包裝工業、智能建筑業、食品工業等等。

　　INTERBUS與Modbus、Profibus等合稱為八大現場總線，它既有總線的共同特點，如系統的開放、可靠；現場設備模塊化、智能化；系統結構高度分散、對現場環境適應強。同時，INTERBUS總線傳輸距離遠（最遠達12.8km），遠距離傳輸無需中繼，擴充非常方便。各種I/O模塊、功能模塊可根據生產需要分布安裝，控制器與各模塊之間通過一根總線電纜相連，擴充時只要將模塊接到總線上，硬件上無需更改設置，只需在控制軟件上更改一下系統組態（自動識別）和添加新的功能，總線運行時，上位機可通過INTERBUSOPCServer讀寫過程數據和變量（寫只能對輸出變量而言），從而實現對系統的監控，并對收集的信息進行處理，滿足生產管理信息化的需要。
　　
　　2、系統概述

　　本文以PHOENIX廠房樓宇自動化系統為應用背景，該控制系統以空調系統控制為主，控制部分包含空調機組，冷水系統，熱水系統，照明系統，排風系統，空壓機系統。各個控制部分距離上跨度比較大，而且I/O節點多達2000多個。

　　針對實際系統特點，我們采用INTERBUS總線設計如下的系統結構
　　BK模塊：總線耦合器
　　RFC：PLC控制器，PHOENIX生產
　　RFC控制器9針D型口連接INTERBUS總線系統，通過RFC控制器上的以太網口連接工業以太網，RFC控制器之間可通過以太網進行通訊。 INTERBUS總線相鄰兩個子站之間的距離為400米。根據現場安裝需要，在I/O點變化情況下，通過增加INTERBUS總線耦合器BK，可靈活掛出子站。INTERBUS總線不需終端電阻,現場I/O模塊及設備不需作專門的地址設置。INTERBUS總線為全雙工數據傳輸方式,有極高的數據傳輸實時性。

　　

圖1系統結構圖

　　現場模塊采用PhoenixContact的INLINE產品。BK模塊是每個子站的總線耦合器，每個BK模塊可帶63個輸入/輸出模塊，BK模塊之間用總線電纜進行連接。Inline提供了所有的進行控制所需要的信息采集、傳輸數據的模塊，本系統用到的有數字輸入、數字輸出、模擬輸入、模擬輸出模塊。
　　
　　3、基于串級控制的變風量空調系統

　　整個樓宇自動化系統，空調機組系統為控制部分的重點，以下是PHOENIX廠房樓宇自動化系統的1#空調機組運行畫面。

　　我們選用了變風量空調系統，與定風量空調系統相比，變風量空調系統節能效果明顯，控制靈活而且空調品質高。但是系統一次投資有所提高，控制相對復雜，管理水平要求較高。

　
　　對于象PHOENIX廠房這種空間比較大，而且溫度控制精度要求較高的空調系統，我們結合過程控制理論，提出基于串級控制的VAV末端控制方案。控制過程如下：

　　以房間各點的平均溫度作為主控制參數，送風溫度作為副控制參數構成串級回路。主副調節器都是PID調節器。

　　y1：主控制參數（室內平均溫度）y2：副控制參數（送風溫度）

　　主PID調節器的輸出是送風溫度的設定值，副PID的輸出是閥門的開度，通過PLC的AO口輸出到風閥執行器，控制閥門的開度。

　　4、結語

　　這套系統自2006年元月份運行以來，穩定性非常好，未出現網絡故障。并順利通過德方驗收。獲得一致好評。

　　本系統的程序開發是在PHOENIX公司PCWorX3.03下進行的，該編譯器功能非常強大，能對語句，功能塊，梯形圖混合編譯，并支持在線調試。上位機組態軟件我們選用Genesis-32，這款軟件不但非常容易進行組態設計，而且開放的VBA接口環境有利于系統的二次開發，我們就利用VBA 開發了短信報警模塊和整個系統運行的時間計劃。