導(dǎo)語：智能建筑集散控制體系的運(yùn)用一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點(diǎn)，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

1集散控制系統(tǒng)的組成及發(fā)展

集散型控制系統(tǒng)又稱分布式控制系統(tǒng)(DistributedControlSystem簡(jiǎn)稱DCS)。集散控制系統(tǒng)是20世紀(jì)70年代隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展而出現(xiàn)的。它的主要基礎(chǔ)是4C技術(shù)，即計(jì)算機(jī)(Computer)、控制(Control)、通信(Communication)和CRT顯示技術(shù)。DCS系統(tǒng)分硬件和軟件兩種組成部分。其硬件部分主要有集中操作管理裝置、分散過程控制裝置和通信接口設(shè)備等組成。通過通信網(wǎng)絡(luò)將這些硬件設(shè)備連接起來，共同實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、分散控制和集中監(jiān)視、操作及管理等功能。DCS系統(tǒng)軟件包括工程師站組態(tài)軟件、操作員站在線軟件、現(xiàn)場(chǎng)控制器運(yùn)行軟件、服務(wù)器軟件等。

據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，迄今全世界已開發(fā)的各種類型的集散控制系統(tǒng)上千余種。雖然它們各具特色，但它們?cè)谙到y(tǒng)組成和控制功能等方面，都有許多共同特點(diǎn)。從系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分析，集散控制系統(tǒng)是由三大基本部分組成，它們是分散過程控制裝置部分、集中操作和管理系統(tǒng)部分以及通信系統(tǒng)部分。分散過程控制裝置部分由多回路控制器、單回路控制器、多功能控制器、可編程序邏輯控制器及數(shù)據(jù)采集裝置等組成。它相當(dāng)于現(xiàn)場(chǎng)控制級(jí)和過程控制裝置級(jí)，實(shí)現(xiàn)與過程的連接。集中操作和管理部分由操作站、管理機(jī)和外部設(shè)備如打印機(jī)、拷貝機(jī)等組成。相當(dāng)于車間操作管理級(jí)和全廠優(yōu)化和調(diào)度管理級(jí)，實(shí)現(xiàn)人機(jī)接口。在每級(jí)之間以及每級(jí)內(nèi)的計(jì)算機(jī)或微處理器則由通信系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。集散控制系統(tǒng)三大基本部分的關(guān)系如圖1所示。1)第一級(jí):現(xiàn)場(chǎng)控制級(jí)現(xiàn)場(chǎng)控制級(jí)是現(xiàn)場(chǎng)控制器(DDC)和其他現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備組成。DDC直接與各種現(xiàn)場(chǎng)裝置(如變送器、執(zhí)行器等現(xiàn)場(chǎng)儀表與裝置)相連，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)控制對(duì)象的狀態(tài)和參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)和控制，如設(shè)備與系統(tǒng)的狀態(tài)與參數(shù)檢測(cè)，報(bào)警，開環(huán)和閉環(huán)控制等。同時(shí)，DDC還與第二級(jí)的中央監(jiān)控計(jì)算機(jī)相連，接受上層計(jì)算機(jī)的指令和管理信息，并向上層傳遞現(xiàn)場(chǎng)采集的數(shù)據(jù)(包括實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和特征數(shù)據(jù))。在系統(tǒng)規(guī)模比較大而且可劃分為比較獨(dú)立的子系統(tǒng)的集散控制系統(tǒng)中，為了便于對(duì)子系統(tǒng)的監(jiān)控與管理，可在這一層設(shè)置子系統(tǒng)工作站，對(duì)子系統(tǒng)進(jìn)行有效的監(jiān)控與管理。例如，在樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)中火災(zāi)報(bào)警與消防工作站、安保工作站等就屬于這類工作站。2)第二級(jí):監(jiān)控級(jí)監(jiān)控級(jí)由中央監(jiān)控計(jì)算機(jī)(又稱操作站)及相關(guān)軟件組成，可監(jiān)視現(xiàn)場(chǎng)控制級(jí)的信息，如故障檢測(cè)存檔、歷史數(shù)據(jù)、記錄狀態(tài)報(bào)告、打印顯示、優(yōu)化過程控制、協(xié)調(diào)各站的操作關(guān)系，控制回路狀態(tài)和參數(shù)修改等。中央監(jiān)控級(jí)一般采用工業(yè)控制計(jì)算機(jī)(PC總線)和專用計(jì)算機(jī)。樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)的中央監(jiān)控計(jì)算機(jī)就屬于監(jiān)控級(jí)。

為了保護(hù)系統(tǒng)安全，在這一級(jí)分設(shè)工程師工作站和操作員工作站，或者通過設(shè)置權(quán)限密碼限制不同人員進(jìn)入系統(tǒng)的級(jí)別，以避免不必要的誤操作可能引起的對(duì)系統(tǒng)正常運(yùn)行的干擾或造成事故與損壞。3)第三級(jí):生產(chǎn)管理級(jí)生產(chǎn)管理級(jí)計(jì)算機(jī)是根據(jù)用戶的定貨情況、庫存情況、能源情況來規(guī)劃各單元子系統(tǒng)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和規(guī)模，并且可以隨時(shí)更改產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，使生產(chǎn)線具有柔性制造的功能，是產(chǎn)品生產(chǎn)的常該級(jí)在中小企業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)中就是最高一級(jí)了，對(duì)于具有第四級(jí)的大型企業(yè)，生產(chǎn)管理級(jí)可與上層交互傳遞數(shù)據(jù)，并接受管理指令。4)第四級(jí):經(jīng)營(yíng)管理級(jí)(在結(jié)構(gòu)圖中沒有畫出)經(jīng)營(yíng)管理級(jí)是工廠自動(dòng)化系統(tǒng)(FactoryAuto-mation)的最高層，它的管理范圍包括工程技術(shù)、經(jīng)濟(jì)和商業(yè)事務(wù)、人事活動(dòng)、財(cái)務(wù)活動(dòng)、生產(chǎn)規(guī)劃和市場(chǎng)分析等，并存儲(chǔ)和處理大量的信息。通過綜合產(chǎn)品計(jì)劃，在各種變化條件下對(duì)各種多樣的信息和裝置進(jìn)行合理的配調(diào)，如產(chǎn)品的經(jīng)營(yíng)、銷售、訂貨、接收以及產(chǎn)品產(chǎn)量和質(zhì)量的調(diào)整、調(diào)度生產(chǎn)計(jì)劃、財(cái)務(wù)管理、設(shè)備管理、總場(chǎng)管理等，以能夠最優(yōu)地解決某些問題。該級(jí)常采用小型或中型計(jì)算機(jī)，并與其他相關(guān)工廠或機(jī)構(gòu)，如銀行、稅務(wù)、交通等組成廣域網(wǎng)并提供大范圍的金融業(yè)務(wù)、稅務(wù)及產(chǎn)品售后服務(wù)和技術(shù)支持。

2智能建筑的特點(diǎn)

DCS系統(tǒng)過去只應(yīng)用在少數(shù)大型企業(yè)的控制系統(tǒng)中，但隨著4C技術(shù)及軟件技術(shù)的迅猛發(fā)展，到目前已經(jīng)在電力、石油、化工、制藥、冶金、建筑等眾多行業(yè)中發(fā)展應(yīng)用。智能建筑是為適應(yīng)現(xiàn)代社會(huì)信息化與經(jīng)濟(jì)國際化的需要而興起，是隨計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)和現(xiàn)代控制技術(shù)的發(fā)展和相互滲透而發(fā)展起來，并將繼續(xù)發(fā)展下去。智能建筑的定義各國都有自己的講法，不過都大同小異。在我國，所謂智能建筑“是以建筑為平臺(tái)，兼?zhèn)浣ㄖO(shè)備、辦公自動(dòng)化及通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，集結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)、服務(wù)、管理及它們之間的最優(yōu)化組合，向人們提供一個(gè)高效、舒適、便利、安全的建筑環(huán)境。”為了實(shí)現(xiàn)智能建筑定義中提出的高效、舒適、便利、安全的建筑環(huán)境，就需要建筑物具有一定的21世紀(jì)綠色和環(huán)保的時(shí)代主題。以綠色、環(huán)保、健康和節(jié)能為目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)人與自然和諧的可持續(xù)發(fā)展;另一方面還要滿足智能化建筑特殊功能的要求，適應(yīng)智能化建筑動(dòng)態(tài)發(fā)展的特點(diǎn)。其智能化系統(tǒng)是相對(duì)需求設(shè)置的。從安全性出發(fā)，就需設(shè)置火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警與聯(lián)動(dòng)控制系統(tǒng)以及安全防范系統(tǒng)，在安全防范系統(tǒng)中包括防盜報(bào)警系統(tǒng)、閉路電視監(jiān)視系統(tǒng)、出入口控制系統(tǒng)、電梯群控系統(tǒng)、應(yīng)急廣播與應(yīng)急照明系統(tǒng)等，從而確保大樓內(nèi)人員生命與財(cái)產(chǎn)的安全，確保計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中信息資源的安全;考慮到舒適性與高效性，需設(shè)置建筑設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度、濕度、照度及衛(wèi)生度等環(huán)境指標(biāo)的控制，使入住者獲得生理與心理兩方面的舒適，工作具有高效率與高創(chuàng)造力。通過對(duì)建筑物內(nèi)大量機(jī)電設(shè)備的全面監(jiān)控管理，實(shí)現(xiàn)多種能量監(jiān)管，達(dá)到節(jié)能、高效和延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命的目的?？紤]到工作上的高效性和便捷性，需設(shè)置方便快捷和多樣化的通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)和辦公自動(dòng)化系統(tǒng)，以創(chuàng)造一個(gè)迅速獲取信息、加工信息的良好辦公環(huán)境，達(dá)到高效率工作的目的。因?yàn)榻ㄖO(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)、安全防范系統(tǒng)和火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)按其功能均屬于建筑設(shè)備自動(dòng)化管理范疇，所以按國際及國內(nèi)習(xí)慣，將其概括為建筑設(shè)備自動(dòng)化系統(tǒng)。在我國智能建筑設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)建筑設(shè)備自動(dòng)化系統(tǒng)的定義為:將建筑物或建筑群內(nèi)的電力、照明、空調(diào)、給排水、防災(zāi)、保安、車庫管理等設(shè)備或系統(tǒng)，以集中監(jiān)視、控制和管理為目的，構(gòu)成綜合系統(tǒng)。因而，智能建筑中的智能化系統(tǒng)主要是由建筑設(shè)備自動(dòng)化系統(tǒng)、通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)和辦公自動(dòng)化系統(tǒng)三大子系統(tǒng)組成。

這三大子系統(tǒng)在智能建筑中并非獨(dú)立堆砌，而是利用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和通信技術(shù)，在各系統(tǒng)間建立起有機(jī)的聯(lián)系，把原來相對(duì)獨(dú)立的資源、功能等集合到一個(gè)相互關(guān)聯(lián)、協(xié)調(diào)和統(tǒng)一的完整系統(tǒng)之中，通過建筑物內(nèi)所設(shè)的綜合計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)對(duì)各子系統(tǒng)進(jìn)行科學(xué)高效的綜合管理，以實(shí)現(xiàn)信息綜合、資源共享，這就是智能建筑中的系統(tǒng)集成。要實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)集成，需要有一套標(biāo)準(zhǔn)的布線系統(tǒng)作為建筑物或建筑群內(nèi)部之間的傳輸網(wǎng)絡(luò)，它既使話音和數(shù)據(jù)通信設(shè)備、交換設(shè)備和其他信息管理系統(tǒng)彼此相連，又使這些設(shè)備與外部通信網(wǎng)絡(luò)相連接，這就是綜合布線系統(tǒng)。綜合布線系統(tǒng)和公共通信網(wǎng)是實(shí)現(xiàn)智能建筑系統(tǒng)集成的橋梁。由此可見，智能建筑是以綜合布線系統(tǒng)為基礎(chǔ)，以計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)為橋梁，綜合配置建筑物內(nèi)各功能子系統(tǒng)，全面實(shí)現(xiàn)對(duì)通信系統(tǒng)、辦公自動(dòng)化系統(tǒng)、大樓內(nèi)各種設(shè)備(空調(diào)、供熱、給排水、變配電、照明、電梯、消防、公共安全)等的綜合管理。

3集散控制系統(tǒng)在智能建筑中的應(yīng)用

集散控制系統(tǒng)廣泛應(yīng)用在樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)中，是由于它具有許多優(yōu)良特性。與模擬電動(dòng)儀表比較，它具有連接方便、采用軟連接的方法連接容易更改、顯示方式靈活、顯示內(nèi)容多樣、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)量大等優(yōu)點(diǎn);與計(jì)算機(jī)集中控制系統(tǒng)比較，它具有操作監(jiān)督方便、危險(xiǎn)分散、功能分散等優(yōu)點(diǎn)。在現(xiàn)代智能建筑中，需要實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與控制的設(shè)備品種繁多，而且也很分散，分布在樓宇的各個(gè)部位。而集散控制系統(tǒng)正是解決了智能建筑中設(shè)備分散，難于統(tǒng)一管理這一缺點(diǎn)。就樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)而言，一般只設(shè)集散控制系統(tǒng)的第—級(jí)和第二級(jí)。集散控制以分布在現(xiàn)場(chǎng)被控設(shè)備附近的多臺(tái)計(jì)算機(jī)控制裝置，完成被控設(shè)備的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、保護(hù)與控制任務(wù)，克服了集中式計(jì)算機(jī)控制帶來的危險(xiǎn)性高度集中和常規(guī)儀表控制功能單一的局限性;集散控制系統(tǒng)安裝與集中在控制室并具有很強(qiáng)的數(shù)字通信、CRT顯示、打印輸出與裝有豐富控制管理軟件功能的管理計(jì)算機(jī)，完成集中操作、顯示、報(bào)警、打印與優(yōu)化控制功能，避免了常規(guī)儀表控制分散后人機(jī)聯(lián)系困難與無法統(tǒng)一管理的缺點(diǎn)。管理計(jì)算機(jī)與現(xiàn)場(chǎng)控制計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)傳遞有通信網(wǎng)絡(luò)完成。集散控制充分體現(xiàn)了集中操作管理、分散控制的思想。集散控制系統(tǒng)在樓宇自動(dòng)化控制中一般有以下三種應(yīng)用:按建筑層面組織的集散型樓宇控制系統(tǒng)、按建筑設(shè)備功能組織的集散型控制系統(tǒng)、混合型的集散型控制系統(tǒng)。

3．1按建筑層面組織的集散型樓宇控制系統(tǒng)對(duì)于大型的商務(wù)建筑、辦公建筑，往往是各個(gè)樓層有不同的用戶和用途(比如首層為商場(chǎng)，二層為某機(jī)構(gòu)的總部……)因此，各個(gè)樓層對(duì)樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)的要求會(huì)有所區(qū)別，按建筑層面組織的集散型樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)能很好的滿足要求。按建筑層面組織的集散型樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)方案如圖2所示。這種結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是:1)由于按建筑層面組織的，因此布線設(shè)計(jì)及施工比較簡(jiǎn)單，子系統(tǒng)(區(qū)域)的控制功能設(shè)置比較靈活，調(diào)試工作相對(duì)獨(dú)立。2)整個(gè)系統(tǒng)的可靠性較好，子系統(tǒng)失靈不會(huì)波及整個(gè)樓宇系統(tǒng)。3)設(shè)備投資較大，尤其是高層建筑。4)較適合商用的多功能建筑。

3．2按建筑設(shè)備功能組織的集散型樓宇控制系統(tǒng)這是常用的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，按照整座建筑功能系統(tǒng)來組織。這種結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)如下。1)由于是按整座建筑設(shè)備功能組織的，因此布線設(shè)計(jì)及施工比較復(fù)雜，調(diào)試工作量大。2)整個(gè)系統(tǒng)的可靠性較弱，子系統(tǒng)失靈會(huì)波及整個(gè)建筑系統(tǒng)。3)設(shè)備投資省。4)控制和功能相對(duì)單一的建筑(如企業(yè)、政府的辦公樓、高級(jí)住宅等)。

3．3混合型的集散型控制樓宇系統(tǒng)這是兼有上述兩種結(jié)構(gòu)特點(diǎn)的混合型，即某些子系統(tǒng)(如供電、給排水、消防、電梯)采用按整座樓宇設(shè)備功能組織的集中控制系統(tǒng)，另外一些子系統(tǒng)(如燈光照明、空調(diào)等)則采用按樓宇建筑層面組織的分區(qū)控制方式。這是一種靈活的結(jié)構(gòu)系統(tǒng)，它兼有上述兩種方案的特點(diǎn)，可以根據(jù)實(shí)際的需要調(diào)整。