智能建筑应用系统平台开发.doc

智能建筑应用系统平台开发1引文随着现代化城市化的发展，家庭、小区、高层楼宇的智能化和节能成为必然要求，在照明、电梯、空调、暖通、给排水、供配电、送排风、建筑节能以及可再生能源的利用等各个方面，控制系统已经得到广泛的应用。然而，当前的楼宇自控系统采用通用控制器构建，一个小型区域的控制点数就可能达到数十万个，造成控制系统成本居高不下；同时，智能化系统与节能管理系统独立运行，控制系统多而杂，没有形成一体化的统一管理、全局控制。CMC（ControlModuleonChip）芯片支持IEC61131-3标准，该芯片高度集成多种通信接口，具有很高的灵活性和可靠性。与传统的楼宇控制器相比，基于CMC的控制器元器件少，成本低20%以上；并且CMC控制器系统采用分布式控制方式，CMC控制器就近控制设备，使现场线缆数量大大降低；CMC芯片将现有结构复杂、成本高昂的控制系统简化为单一芯片，极大地降低了行业技术门槛。采用CMC芯片将大幅度的降低楼宇智控系统的综合成本，解决当前由于智控系统产品成本过高造成的推广应用困境，对智能小区乃至智慧城市的推广起到极大的助力作用。基于此，本研究面向智能建筑现场设备开发相应CMC控制器，控制器运行IEC61131程序，实现就地控制相应设备，如暖通空调、送排风、给排水等。经过对智能建筑与节能控制系统应用的市场调研，根据智能建筑行业特点，在CMC芯片、系统组态软件、系统实时监控软件和调试诊断软件的基础上，研发基于CMC芯片的智能建筑与节能控制系统，进一步，搭建基于CMC的智能建筑与节能控制应用系统实验平台，开展基于CMC芯片智能建筑与节能控制系统示范应用。2CMC背景CMC芯片是将组态处理、程序存储、信号输入输出、控制算法、通信接口等功能全部集成在一个芯片中的产品。重点用于面向开关量控制、模拟量控制、运动控制、信息采集、工业无线、低功耗和分布控制等几个方面应用的片上控制，在单芯片上完整实现自动控制系统所具有的输入、输出、控制算法和工业通信功能。其主要功能包括：（1）基于IEC61131-3标准的逻辑控制；（2）基于T3208-1999标准的运动控制；（3）数字量信号处理；（4）模拟量信号处理；（5）多种数据接口通信。3基于CMC的智能建筑与节能控制应用系统平台构建智能建筑与节能控制系统包括楼宇自动化、智能照明、停车诱导、安防、能源管理等子系统。因此，本研究首先应开发与自动控制、节能相关的CMC控制器，并开发相应软件，构建基于CMC的智能建筑与节能控制系统软硬件平台。进一步，基于CMC芯片的软件应用平台进行定制开发，完成建筑节能管控系统软件，软件对各设备进行能耗监测，并形成报表，建立节能评估平台，对各设备的节能效果及整个建筑节能效果进行评价，实现建筑的绿色节能运营。3.1硬件平台构建本研究基于CMC芯片，开展了无线车位检测器、无线烟雾报警器、无线智能插座、无线灯光控制执行器、微型低成本点位控制器、局域型点位控制器、区域型点位控制器等控制器的开发工作。这些控制器可以通过网络进行联网，各控制器的原理框图如图1所示。系统技术方案如图2所示，从图中可以看出：CMC控制器分两类，一类为简单应用而开发的无线检测控制单元，包括无线车位检测器、无线烟雾报警器、无线智能插座、无线灯光控制面板、无线灯光控制执行器、无线情景控制器；另一类为较复杂应用而开发的固定点位控制器，包括微型低成本点位控制器、局域型点位控制器、区域型点位控制器；微型低成本点位控制器用于小型独立设备的控制，局域型点位控制器用于新风机组、变频设备、电梯等中型设备控制器的控制，区域型点位控制器用于空调机组、多台新风机组、多台变频等大中型设备控制器。系统有线网络结构为以太网，计算机及触摸屏等设备通过网络直接与CMC控制器通信，不需要CPU模块转发；简单应用的检测控制单元基于CMC芯片工业无线网络接口以无线方式传输数据；固定点位控制器具备工业无线网络接口，各CMC无线检测单元通过无线网络接入固定点位控制器。3.2软件平台构建CMC芯片的软件应用平台架构设计如图3所示，常规的大型控制系统分为现场层网络、监控层网络与企业层网络等，基于CMC的软件应用平台处于监控层网络中，设计并开发CMC系统组态软件、CMC调试诊断软件、CMC系统实时监控软件、CMCOPC服务器软件。CMC系统组态软件和CMC调试诊断软件，实现对基于CMC芯片的控制器的程序编写与下载、变量调试、代码调试、故障诊断和参数配置等功能。CMCOPCDA服务器，为第三方监控系统实现对CMC现场层设备的数据访问，CMC控制系统设计通过开放OPC接口使其具备接入第三方系统的能力。CMC系统实时监控软件，分为监控组态、实时监控和实时数据库3个部分，依据系统