Con el rápido desarrollo de la economía de nuestro país y el avance continuo de la ciencia y la tecnología, la tecnología de automatización de edificios de nuestro país ha mejorado enormemente en los últimos años. Aquí hay algunos artículos sobre tecnología de automatización de edificios que recomiendo cuidadosamente. Espero que pueda sentir algo.
Documento sobre tecnología de automatización de edificios, primera parte
Investigación sobre tecnología de redes de control de automatización de edificios
.Resumen En la sociedad moderna, donde hay cada vez más edificios de gran altura y edificios de gran superficie, cómo lograr la gestión y el control centralizados de los equipos de gran escala dispersos en el edificio es un factor importante que afecta si el edificio funciona sin problemas. Este requisito de control descentralizado también determina el nacimiento de un nuevo sistema de control de automatización, que requiere la monitorización, control y medición de los equipos descentralizados del edificio. Este artículo compara las ventajas y desventajas de varios sistemas en el proceso de desarrollo de sistemas de control de automatización de edificios, explica la importancia de Ethernet para la construcción de sistemas de control de automatización de edificios y analiza el diseño de redes de control de automatización de edificios basadas en los siguientes estándares y principios relevantes. y base y objetivos establecidos Finalmente, basado en la tecnología Ethernet, se integra el sistema de control del bus de campo y se crea un servidor OPC para realizar la transmisión eficiente de datos de la interfaz de comunicación y el diseño del sistema de control automático.
Construcción de palabras clave; control de automatización; red; Ethernet;
Con el rápido desarrollo de la economía de nuestro país y el continuo progreso de la ciencia y la tecnología, en los últimos años, la automatización de edificios de nuestro país. La tecnología de control se ha mejorado mucho. El llamado sistema de control de automatización de edificios es un mecanismo de sistema para la gestión y el control altamente automatizados basado en la ciencia y la tecnología. A través de dicha plataforma de control de red, se logra la gestión con un solo clic de varios equipos en el edificio. La ciencia y la tecnología aquí incluyen tecnología de redes informáticas, control de automatización y tecnología de comunicación de redes, etc. Los equipos que se pueden gestionar de manera unificada incluyen sistemas de aire acondicionado, sistemas de temperatura, ascensores, sistemas de protección contra incendios, equipos de iluminación, etc. El sistema de control de automatización de edificios puede reducir en gran medida las dificultades de gestión y los costos laborales, y es altamente eficiente, respetuoso con el medio ambiente y ahorra energía. Se puede decir que el desarrollo de sistemas de redes de control automatizados determina hasta cierto punto la dirección futura del desarrollo de los edificios inteligentes.
1 La historia del desarrollo de los sistemas de control de automatización de edificios
1.1 La historia del desarrollo de los sistemas de automatización de edificios
Los sistemas de control de automatización de edificios siguen de cerca la tendencia de desarrollo de la información científica tecnología En más de treinta o cuarenta años, Yixing ha experimentado cuatro etapas de desarrollo. La primera etapa es el sistema de monitoreo central CCMS que comenzó en la década de 1970. El principio es crear un sistema de monitoreo central CCMS instalando estaciones de recopilación de información en todo el edificio y luego conectando el autobús a la estación central. El centro del sistema es la computadora central, que recibe y procesa información de la estación de recopilación de información, toma las decisiones correspondientes y emite comandos para ajustar varios parámetros del equipo del edificio. La segunda etapa fue el sistema de control distribuido DCS en los años 1980. De hecho, el recopilador de información de los años 80 evolucionó hasta convertirse en un producto tecnológico de los años 80: un controlador digital. Al configurar una computadora del sistema de control distribuido para cada controlador digital, cada controlador digital independiente puede mostrar y procesar la información recopilada. Solo necesita instalar una computadora central que desempeña una función de monitoreo para lograr el control distribuido. . La tercera etapa es el sistema de distribución abierto en la década de 1990. Al aplicar el bus de campo ON, se diseña un sistema de red de control BAS de tres capas para formar una estructura de entrada y salida de la estación central, la subestación DDC y la capa de red de campo. Esto hace que todo el sistema sea más abierto, y la configuración y. La gestión del sistema también es más eficiente. La cuarta etapa es el sistema de integración de redes después de entrar en el siglo XXI. El sistema de red cuenta con una estación central de control maestro que optimiza y combina subsistemas, como protección contra incendios, seguridad, iluminación, temperatura, etc., y luego los integra para una gestión unificada, haciéndolo más conveniente y rápido.
En el proceso de desarrollo que abarca cuatro décadas, el mayor cambio en el sistema de control automático de edificios es que el sistema de control de bus de campo (FCS) reemplazó al sistema de control distribuido (DCS). Aunque DCS tiene un buen rendimiento de simulación, operación y gestión, el alto costo, la escasa confiabilidad y la escasa apertura del sistema son obstáculos que restringen su desarrollo.
El sistema de control de bus de campo ha surgido con el desarrollo de la ciencia y la tecnología. Está impreso con la tecnología moderna típica y tiene mayor controlabilidad y cientificidad. Su mayor ventaja es que simplifica el método de cableado del sistema, mejora la operatividad y el mantenimiento, optimiza el rendimiento en tiempo real y reduce los costos.
1.2 Ethernet comienza a entrar en el campo de la automatización de edificios
Ethernet siempre ha sido la red tecnológica central en la construcción de redes de área local y, con el mayor desarrollo de la tecnología, los sitios en Ethernet se han completado La evolución del envío y recepción de información de datos por separado reduce la colisión, la congestión y el almacenamiento en caché de los datos de la capa física, proporcionando una idea única para el desarrollo y diseño de sistemas de automatización de edificios. Después de la promulgación del estándar IEEE802.3af, la cantidad de productos de conmutadores industriales basados en Ethernet aumentó significativamente y también surgieron uno tras otro estándares Ethernet abiertos basados en bus de campo. Como ODVA, CI, HSE, Profinet, etc. La combinación de sistemas de control Ethernet y bus de campo ha compensado las deficiencias de todas las partes, permitiendo que el diseño de sistemas de control automático industrial vaya tomando forma gradualmente, y su aplicación exitosa en el campo del control industrial ha contribuido directamente a su rápido desarrollo en la construcción. sistemas de control Desde la capa de información hasta la capa de control, Ethernet se utiliza cada vez más.
La ventaja de Ethernet es obvia, es decir, realiza la transición perfecta de la red de información a la capa de control y realiza la unificación de todas las capas. El desarrollo y la gestión de dicho sistema serán mayores. conveniente, y también realiza la integración rápida y perfecta de otros sistemas en edificios inteligentes. Pero al mismo tiempo, debemos darnos cuenta de que la investigación sobre la integración de la tecnología Ethernet y los sistemas de control de bus de campo aún está en su infancia. Debido al alto costo de la investigación científica y la pequeña cantidad de productos, habrá pocas opciones para los usuarios y. la promoción se verá obstaculizada. Es decir, la capacidad de mantenimiento y el rendimiento en tiempo real de Ethernet aún necesitan tiempo para ser verificados.
2 La composición y funciones básicas del sistema de automatización de edificios
2.1 La composición del sistema de automatización de edificios
Los sistemas de control de automatización de edificios suelen incluir aire acondicionado, incendio protección, suministro de energía, ascensores, gestión de seguridad, suministro y drenaje de agua y otros subsistemas. A través de la tecnología Ethernet, se puede establecer una red de comunicación, se puede integrar el sistema de control del bus de campo, se pueden establecer la capa de control, la capa de gestión y la capa de equipo para realizar la conexión entre la estación operativa y la unidad de control de red. Adopte un protocolo/protocolo de control de transmisión, establezca un protocolo de datos de usuario y cree un servidor OPC, que no solo centraliza la administración de todos los dispositivos en el extremo de control, sino que también permite a los usuarios acceder libremente al cliente, evitando el tedioso proceso de ver personalmente el equipo. . Al agregar una unidad de control de red, se puede monitorear, compartir y administrar cada subsistema en el edificio a través de las diversas funciones de cálculo estadístico correspondientes, la función de la estación de operación se puede reemplazar bajo ciertas circunstancias para completar el procesamiento de información de emergencia portátil. control de mando.
2.2 Funciones del sistema de automatización de edificios
Las funciones básicas del sistema de control de automatización de edificios son las siguientes:
(1) Realizar el arranque y la parada de muchos Control de subsistemas y seguimiento del estado de funcionamiento de los equipos.
(2) recopilar datos históricos del funcionamiento del equipo y completar el análisis de datos técnicos de la vida útil del equipo;
(3) ajustar automáticamente los parámetros operativos del equipo de acuerdo con los cambios en el entorno externo;
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(4) Monitorear posibles fallas y emergencias que puedan ocurrir durante el funcionamiento de diversos sistemas en el edificio, y configurar un conjunto completo de planes de tratamiento
( 5) Realizar una gestión científica del agua, electricidad, gas, etc., y ahorrar energía. Eficiente y automático.
(6) Para los equipos de cada subsistema, guarde un informe de gestión de equipos que contenga archivos operativos, historial, y estado de mantenimiento como referencia.
3 Plan de diseño del sistema de red de control de automatización de edificios
3.1 Principios generales del diseño del sistema de control de automatización La función principal del sistema de automatización de edificios es monitorear varios subsistemas en el edificio y recopilar datos operativos. Los cálculos de análisis comparativo garantizan que el equipo pueda funcionar normalmente en cualquier circunstancia y permiten una monitorización remota rápida y sencilla. La ventaja más importante es que reduce en gran medida la probabilidad de accidentes, lo que, en consecuencia, prolonga la vida útil del equipo.
A través de un control y gestión tan intensivos, se puede lograr una gestión unificada y ordenada de cada subsistema para garantizar un funcionamiento saludable, utilizar plenamente las funciones de cada sistema y sentar una base sólida para la construcción de edificios inteligentes. Aquí se utiliza como objeto de diseño el edificio inteligente moderno de gran altura más representativo y se explican brevemente las tecnologías clave para la creación del sistema de red de control de automatización.
Como se mencionó anteriormente, el sistema de control de automatización de edificios debe primero garantizar el funcionamiento eficiente de los subsistemas y lograr un funcionamiento automático ordenado y flexible de los subsistemas, reduciendo así la gestión de personal y ahorrando recursos laborales y costos de capital. El sistema diseñado aquí se basa principalmente en los requisitos de los propietarios generales y en un rendimiento de costos extremadamente alto. Adopta la solución óptima para diseñar un sistema de control automático que pueda lograr tanto una gestión centralizada como una gestión descentralizada. Por ejemplo, el famoso sistema de gestión de edificios BACTalk es un sistema de control automático basado en BMS, que puede controlar sistemas de protección contra incendios, sistemas de seguridad, sistemas de iluminación, ascensores, etc. en una plataforma, y tiene controladores avanzados en el sitio y otros sistemas. La interfaz abierta del dispositivo. Según las características de los rascacielos modernos, diseñar los subsistemas que requieren una mayor monitorización: sistemas de ascensores, sistemas de aire acondicionado central, sistemas de puntos de iluminación, sistemas de suministro y drenaje de agua, etc.
3.2 Principios y bases para el diseño del sistema de red de control de automatización de edificios
Al diseñar un sistema de automatización de edificios, se deben seguir los siguientes principios. La primera es la confiabilidad. La confiabilidad es el primer criterio para verificar si un sistema de control automático está calificado. Se prefieren los sistemas de control distribuido y las tareas de control automático se entregan a muchos procesadores en el sitio. Esto puede evitar afectar la salud de todo el sistema debido a una falla. condiciones de funcionamiento de un solo procesador. Otra manifestación de confiabilidad es la precisión de la recopilación y el registro de datos del sistema. No puede haber falsas alarmas ni fallas en el informe, por lo que los requisitos de hardware y software del sistema son extremadamente estrictos. El segundo es la escalabilidad flexible. Los sistemas de automatización de edificios, al igual que otros sistemas de red, evolucionarán y se actualizarán con el desarrollo de la ciencia y la tecnología. Después de establecer el sistema inicial, debemos considerar que con el desarrollo de la tecnología de la información científica, el sistema original seguramente será optimizado y actualizado, por lo que esto plantea un nuevo requisito para la escalabilidad del sistema. Por supuesto, la flexibilidad también es muy importante. Esto se refleja principalmente en el hecho de que la adición o eliminación de controladores en el sitio no puede afectar el rendimiento de todo el sistema. La composición y las aplicaciones funcionales del sistema deben ser flexibles para facilitar los cambios. el sistema a medida que cambia el entorno externo. El tercero es la practicidad. Después de todo, el sistema diseñado debe aplicarse, lo que requiere que los diseñadores extraigan conocimientos comunes que sean fáciles de aplicar a partir de tecnología de información científica avanzada. El sistema puede satisfacer y satisfacer diferentes necesidades según la multifuncionalidad del edificio. Si es conveniente y rápido es otra señal de si la practicidad está calificada. Si el método de gestión es razonable y simple es una señal importante para probar si un sistema está maduro. Un buen sistema de control de edificios puede integrar perfectamente el contenido de datos de cada subsistema del edificio y presentarlo de manera uniforme en la capa central, reduciendo la dificultad de. gestión. Finalmente está la economía. Requerimos que el diseño del sistema adopte la tecnología más precisa y puntera, pero también debemos tener en cuenta las necesidades reales. El uso de procesadores in situ debería poder garantizar el funcionamiento del sistema durante mucho tiempo, por lo que se debe realizar una planificación razonable y no se deben realizar inversiones ciegas.
El diseño de los sistemas de control de automatización de edificios debe basarse primero en los planos eléctricos correspondientes y las especificaciones estándar, y luego debe cumplir con las normas nacionales y otras normas internacionales. Por ejemplo, sistemas de protección contra incendios de construcción y diseño, estándares de diseño de iluminación, estándares de diseño de ascensores, estándares de diseño de ventilación e instalación de aire acondicionado, estándares de diseño de sistemas de suministro de energía para construcciones industriales y civiles, etc. Cada subsistema que deba diseñarse debe diseñarse de acuerdo con las especificaciones nacionales correspondientes para guiar el diseño del sistema.
3.3 Diseño de Funciones del Sistema
La solución del sistema diseñado se basa en la tecnología Ethernet para lograr la integración de cada bus. Incluye una estructura de tres capas: capa de red, capa de control y capa de dispositivo. Entre ellos, la tecnología de red de la capa de dispositivo se basa en el bus CAN y Lonworks, etc., y utiliza tecnología Ethernet para realizar la comunicación entre la capa de gestión y la capa de control.
Como se mencionó anteriormente, el sistema de control por bus de campo (FCS) es más abierto, distribuido, fácil de mantener y de bajo costo, por lo que es más adecuado para el diseño de sistemas de control de automatización de edificios, complementados con Ethernet. Tecnología para realizar el control de la automatización de edificios. El dibujo de diseño detallado se muestra en la Figura 1.
Figura 1 Diagrama simplificado del sistema de control domótico de edificios compuesto por Ethernet
3.3.1 Estructura de red del sistema de control automático
El sistema diseñado incluye principalmente la gestión , capa de control y capa de dispositivo. La capa del área de monitoreo inteligente compuesta por comunicación punto a punto entre los controladores en el sitio es la capa de control. Los nodos de monitoreo están dispuestos en el bus CAN y el bus Lonworks; la capa de administración incluye la computadora maestra central y los sistemas informáticos del subsistema; y la tecnología Ethernet crea una capa de gestión, la estación de operación en la capa de gestión puede controlar la computadora central, integrar y unificar la gestión de comandos de cada subsistema y analizar y procesar todos los datos en el sistema, que son los equipos mecánicos y eléctricos del sistema; edificio, y se gestiona en la capa de control. Ejecutar según el programa preestablecido.
3.3.2 Tecnología de integración del sistema de control automático
La tecnología OPC puede estandarizar el intercambio de información de datos del equipo entre la capa de control y la capa de gestión, acelerar la velocidad y confiabilidad de la transmisión de datos, y reducir costos. Al elegir OPC en un sistema de automatización de edificios, debe desarrollar los servidores OPC correspondientes basados en diferentes subsistemas y las funciones que deben implementarse para completar la recopilación de datos independiente en la capa de equipo.
Un servidor OPC completo incluye dos partes: interfaz estándar e interfaz de comunicación. Usando ASP.NET2005 para desarrollar las dos interfaces, se realiza el desarrollo del servidor OPC. El desarrollo de interfaces estándar se vuelve simple gracias a la base de datos. El desarrollo de interfaces para comunicación requiere protocolos de comunicación y modos de recopilación de datos específicos para escribir bibliotecas de enlaces dinámicos específicas. La estructura del servidor OPC construida en base a esto se muestra en la Figura 2.
Figura 2 Diagrama simplificado de la estructura general del servidor OPC
A través de esta estructura, se llama a la función API, la información de los datos del servidor se registra y se cierra la sesión, y los datos se lee y escribe de acuerdo con el módulo de interfaz específico y luego encapsula la información de lectura y escritura para satisfacer las necesidades del cliente. La clave de este diseño es crear una biblioteca de enlaces dinámicos mediante llamadas a funciones y crear prototipos de funciones API mediante llamadas DLL ASP.NET2005. Los protocolos de comunicación comúnmente utilizados son generalmente protocolos TCP/IP. La lectura y escritura de información encapsulada a través de la interfaz de comunicación puede lograr el acceso simultáneo a los datos desde la computadora y el cliente. El operador no necesita acceder a todos los dispositivos de hardware al realizar la gestión y el control de datos. Para la recopilación, solo necesita verificar el servidor OPC correspondiente del subsistema para realizar una recopilación de datos independiente. Con estos datos disponemos de la información básica de cada subsistema de control automático. Mediante determinados análisis y procesamientos se puede conseguir la presentación unificada de los datos operativos del subsistema y del estado operativo, lo que facilita enormemente la posterior gestión del control automatizado. Este es un proceso completo de control automático del edificio.
4 Conclusión
Los edificios inteligentes se están convirtiendo en la dirección de desarrollo de los edificios del futuro. La realización de una gestión centralizada y ordenada de los sistemas de equipamiento del edificio es un vínculo clave para hacer realidad el concepto de conservación social de la energía. y ahorro de mano de obra. El desarrollo de la tecnología de la información científica brinda la posibilidad de diseñar un sistema de control automático de edificios confiable, en tiempo real y de bajo costo. El diseño del sistema se puede realizar utilizando un sistema de control de bus de campo y tecnología Ethernet. Con el objetivo de un uso confiable y flexible, basado en la tecnología Ethernet, integrando la tecnología de bus CAN y Lonworks y utilizando la tecnología OPC para crear servidores, puede implementar tareas de manera rápida y precisa. como protección contra incendios, iluminación, ascensores, aire acondicionado, temperatura, suministro de energía y otros sistemas, también puede integrar información y datos de sistemas como iluminación, ascensores, aire acondicionado, temperatura y suministro de energía. También puede controlar subsistemas de forma centralizada. en el edificio, monitorear el estado operativo de los equipos en tiempo real, ajustar fallas de manera oportuna, reducir los costos de gestión de personal y garantizar un funcionamiento saludable, seguro y eficiente del edificio. En una sociedad moderna con áreas de construcción cada vez más grandes y alturas más altas, los sistemas de red de control automatizados ciertamente pueden mejorar en gran medida las funciones internas de los edificios y proporcionar un entorno de vida y trabajo seguro y cómodo.
Referencias
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