概要:厂家角色细分,采用统一的网络架构和协议,众多的集成商参与二次开发。
楼宇自控的开放性,目前已经成为业内的共识。这其实是一个含糊的说法,下面就开放性的细节展开讨论。
依上文(《论楼宇自控系统的六层模型》)观点,楼控模型是分六层的,开放性应表现在每层之间的接口上,即每个接口都应该开放、标准化。
1, 微电子接口:该接口目前是标准化的,不管是电压0~10V、电流4~20mA、电阻等,都来自于通用的工业标准,不同厂家的产品无需约定,即可互换。有些系统集成也在这个层面实现,但成本高、功能少,只是实现门槛较低。
2, 二级总线接口:该接口目前是种类最多的,各种总线、标准,开放的、专用的,来自各个行业的,都在这里大显身手。
● BACnet/MSTP/RS485,是BACnet协议在RS485总线的子集,支持令牌环模式和主/从模式。完全开放,实现成本较低,协议复杂程度居中。具体实现可裁剪,即可以实现简单输入输出,也可实现BACnet协议的高级功能。目前已逐步成为主流。
● Lonworks,十几年来发展十分迅猛,涵盖了包括楼控的十几个行业应用,由此也形成市场上厂家众多,产品齐全的局面。其完整的总线架构可以满足各种环境的应用。但其开放性是打折扣的,其对象模型的合理性也比不上BACnet协议。诸多因素,使Lonworks难以作为整个楼控的总线协议。在二级总线这个层面,Lonworks有很强的竞争力。
● MODBUS/RS485,由于MODBUS协议的简单,使之已成为工控仪表总线的主流,市场上基于MODBUS的产品更是多如牛毛。使用MODBUS做二级总线是实现门槛最低的。
● ZigBee,是近几年崛起的完全开放的无线通讯协议,其主要采用2.4G频率,目前已经有数十个厂家推出ZigBee解决方案。其低成本、低功耗、低速率、自动路由非常适合楼宇应用,可作为RS485的补充,甚至替代。目前该协议还没有实现和其他楼控协议的无缝对接。
● 其他总线如:CAN、EIB等总线在楼控也有应用,没有成为主流。
目前市场上的产品大部分还是采用企业内部总线,说明二级总线的开放程度很低。二级总线实现开放的障碍有很多,各厂家系统结构不同、厂家保护既得利益、现场的复杂性使哪种总线都无法做到完美。
3, 一级总线接口:以太网已成为唯一的主流,但上面跑的协议五花八门,BACnet/Ethernet、BACnet/IP、MODBUS/TCP、XML、专用协议等。
● BACnet/IP,是BACnet协议基于以太网和UDP/IP协议的子集,是BACnet协议的主要成员。由于以太网的高速,BACnet的所有功能,数据访问、报警、对象管理、历史记录等功能都能实现高速率。其基于IP协议,又能确保跨越IP路由器,使BACnet/IP可以直接跨越广域网,弥补了BACnet/Ethernet 的不足。但由于BACnet协议族庞大冗杂,要想在一级总线实现,门槛很高。同时,由于BACnet协议是唯一的专门为楼控开发的通讯协议,其对象模型可跨越二级总线、一级总线、软件总线,技术合理性极高。一旦实现完全的BACnet协议,其开放性、易用性、合理性会大大降低系统集成的门槛,是最符合用户利益的。
● MODBUS/TCP,是MODBUS在TCP/IP协议栈上的实现,继承了MODBUS/RS485简单的特点,实现了MODBUS数据的远传和高速访问。目前采用该协议做一级总线的不多,即使用,也扩展了大量自定义功能,难以实现真正的标准化。
在该层总线集成较容易,但协议集成,由于涉及到核心控制器的通讯问题,难度较大。目前不同系统间的通讯网关多在这个层面上实现。
4, 软件总线接口:实现相对容易,成本较低,在这级总线有很多的标准和协议:
● OPC:OPC采用微软的COM/DCOM技术,实现在局域网内的通讯标准化,经过十几年的发展,楼控和工控领域的各厂家和集成商都开发了大量的OPCServer和OPCClient驱动,以实现两个异构系统的互联。OPC支持数据访问、报警、历史记录,最近已支持XML,且OPC性能优异,能够满足各种集成的需求。但微软DCOM固有的缺陷(如:不能跨越广域网、不能跨越防火墙、安装配置复杂、不支持其他软件平台等)已经不能满足更高的测控软件的需求。
● BACnet/WebService:是BACnet协议基于XML/WebService的子集。WebService本身具有开放、跨平台、跨防火墙、跨广域网、易开发等优点,是目前软件集成的主流技术,各大软件公司:微软、IBM、SUN、BEA等都全力支持。最新的开发技术.net、JAVA、AJAX等都对WebService有很好的支持。同时,WebServie有很好的安全机制。BACnet/WebService支持大部分BACnet协议的功能,是软件总线理想的开放协议。
● DDE:基于微软早期16 位 Windows时的技术,趋于淘汰。
● ODBC:是微软开发的数据库接口,可以屏蔽不同数据库的差异,易于实现异构系统数据库的访问。也是工控领域常用的数据库通讯方式。该标准有自己的特色,但不能成为软件总线的主流。
由此看来,各接口的标准化,都有成熟的技术供选择。当然,每个标准协议都不可能一统天下,经过优胜劣汰,其结果必然是几个标准协议共存的局面。
一个系统,只有每个接口,都实现了标准化,才能成为真正的开放楼宇自控系统。目前大部分厂家宣传的开放,一般仅限于在软件总线提供一种标准协议。举例来说,A系统的数模转换层设备和B系统的逻辑控制层设备通讯,如果采用软件总线中的OPC互联,意味着本来跨过2个接口就能互联的,必须得跨过4个接口才实现。(如下图)。这说明,系统越开放,连接的接口少,通讯成本低,速度快;反之,则连接接口多,通讯成本高,速度慢。


