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楼控开放性系列之三:论楼控系统的主流网络结构(上)

[日期:2008-04-15]     来源:利达恒信博客   [字体: ]

概要:提出在软件总线、一级总线、二级总线三个接口上,笔者认可的主流结构,并详细阐述理由。

       楼控系统完全开放,对行业发展带来了诸多的好处。用户在诸多组件化产品中选择中,也会面临问题。总线协议种类太多, 每种协议又有很多分支。用多个厂家的组件化产品组合成系统,既要性价比高,又要无缝的通讯,是很困难的。

       一个实际的案例,BACnetLonworks之争就说明了这一点。

如何解决此类问题,笔者的意见是,明确提出适合楼控领域的主流网络架构,这就进一步缩小了范围,使用户“DIY”的难度迅速降低。

       要成为主流的网络结构,应符合以下条件:

      开放、免费:确保厂家的低门槛进入。

      技术成熟、成本低、易开发:只有技术成熟及低成本的通讯手段,才能降低产品的价格。开发成本的降低,使厂家能快速的推出产品。

        支持的厂家多:确保有充足的货源供应,同时也是保护用户已有投资。

        技术合理、先进:对今后的升级扩展提供有力的保障。楼控是工业自动化领域的一个分支,与信息技术也有很大的重合。只有充分利用相关领域成熟、先进的技术,才能加速楼控的发展。

下面是笔者提出的楼控的主流网络结构:

一,            二级总线:

1,              RS485RS-485接口具有良好的抗噪声干扰性,长的传输距离和多站能力等优点,且实现成本极低。RS485只规定物理层和链路层,其上可承载多种通讯协议。

RS485属于低速总线,其主/从模式,使站点增加后单点通讯速率迅速下降,难以作为整个楼宇的一级总线。其作为二级总线非常适合。

推荐协议包括:

       BACnet/MSTP:由于BACnet协议对象模型的合理性,使数模转换层设备内的对象,采用该协议后,可通过层层透传,在操作站界面层可直接访问。这同时为数模转换层设备增加简单功能,减少逻辑控制层的负担提供了技术保障。

        MODBUS:大量的工控产品采用,证明其简单性给客户带来的好处。其数据格式较原始,需在逻辑控制层进行必要的网关转换,才能融入系统。

2,              Lonworks:该总线如果抛开其专利问题不谈,其总线的完整性、合理性、简单性都证明Lonworks的先进。这些特点RS485是无法比拟的。随着埃施朗公司对Lonworks的逐步开放,支持Lonworks的产品已经占有很大的市场份额。

Lonworks在报警管理、时间表、历史记录、与以太网及TCP/IP融合方面与BACnet协议有明显差距。因此,Lonworks更适合作为二级总线的主流。

二,            一级总线:

以太网成为一级总线唯一的主流,有以下因素:

      以太网依靠其高速和低成本,正成为工业现场总线的主流。

        楼控系统是自控网和信息网的融合,目前综合布线已经成为建筑的基本功能。建筑内无处不在的以太网信息点,使基于以太网的一级总线组网非常容易。

       光纤技术和无线局域网技术的成熟和低成本,使以太网能够适应各种应用场合。

       以太网的高速,能大幅度提升楼控系统的容量和性能。

但以太网也面临网络安全问题,应划分独立网段并结合VLAN技术。

BACnet协议,1995年发布第一版,2003年成为国际标准ISO 16484-5,是目前楼控行业唯一的国际标准。从诞生之日就是完全开放性的,目前以成为北美、欧洲、韩国、日本等三十多个国家的国家标准,由非盈利组织BACnet协会负责协议升级。

BACnet/IP技术,与以太网技术结合紧密,体现了BACnet协议的整体优势。BACnet协议侧重点并不在现场总线,除推出自有的MSTP协议外,采纳了现有的5种总线技术,共包括以太网、ARCNETMSTP/RS485PTP/RS232LonTalkUDP/IP。因为BACnet协议的侧重点在对象和服务模型。BACnet协议可裁剪,这也造成虽同为BACnet协议,但不同厂家的产品却不能保证无缝互联互通。

在逻辑控制层的设备,应实现BACnet/IP协议的大多数对象和服务,才能确保数据访问、报警、时间表、历史记录、备份等功能的完整性。

在用户编程实现方面,BACnet协议没有明确规定,只实现了程序状态的管理。由于用户编程是楼控功能的重要组成部分,逻辑控制层设备要做到在BACnet协议框架下实现用户编程,且符合楼控特点,又使用简单方便。

采用以太网加BACnet/IP的组合,整个楼控网络容量几乎没有限制,随着系统点数的增大也不会影响性能,还可以很容易的实现多个楼控子网的互联,或实现直接跨越广域网;操作站采用同样的协议,与逻辑控制层设备通讯,不是C/S模式,是P2P模式。



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