導(dǎo)語：智能建筑集散控制體系的運用一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點，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簡稱DCS)。集散控制系統(tǒng)是20世紀70年代隨著計算機技術(shù)發(fā)展而出現(xiàn)的。它的主要基礎(chǔ)是4C技術(shù)，即計算機(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)場控制器運行軟件、服務(wù)器軟件等。

據(jù)不完全統(tǒng)計，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，但它們在系統(tǒng)組成和控制功能等方面，都有許多共同特點。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。它相當于現(xiàn)場控制級和過程控制裝置級，實現(xiàn)與過程的連接。集中操作和管理部分由操作站、管理機和外部設(shè)備如打印機、拷貝機等組成。相當于車間操作管理級和全廠優(yōu)化和調(diào)度管理級，實現(xiàn)人機接口。在每級之間以及每級內(nèi)的計算機或微處理器則由通信系統(tǒng)進行數(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:現(xiàn)場控制級現(xiàn)場控制級是現(xiàn)場控制器(DDC)和其他現(xiàn)場設(shè)備組成。DDC直接與各種現(xiàn)場裝置(如變送器、執(zhí)行器等現(xiàn)場儀表與裝置)相連，對現(xiàn)場控制對象的狀態(tài)和參數(shù)進行監(jiān)測和控制，如設(shè)備與系統(tǒng)的狀態(tài)與參數(shù)檢測，報警，開環(huán)和閉環(huán)控制等。同時，DDC還與第二級的中央監(jiān)控計算機相連，接受上層計算機的指令和管理信息，并向上層傳遞現(xiàn)場采集的數(shù)據(jù)(包括實時數(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立的子系統(tǒng)的集散控制系統(tǒng)中，為了便于對子系統(tǒng)的監(jiān)控與管理，可在這一層設(shè)置子系統(tǒng)工作站，對子系統(tǒng)進行有效的監(jiān)控與管理。例如，在樓宇自動化系統(tǒng)中火災(zāi)報警與消防工作站、安保工作站等就屬于這類工作站。2)第二級:監(jiān)控級監(jiān)控級由中央監(jiān)控計算機(又稱操作站)及相關(guān)軟件組成，可監(jiān)視現(xiàn)場控制級的信息，如故障檢測存檔、歷史數(shù)據(jù)、記錄狀態(tài)報告、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)控級一般采用工業(yè)控制計算機(PC總線)和專用計算機。樓宇自動化系統(tǒng)的中央監(jiān)控計算機就屬于監(jiān)控級。

為了保護系統(tǒng)安全，在這一級分設(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入系統(tǒng)的級別，以避免不必要的誤操作可能引起的對系統(tǒng)正常運行的干擾或造成事故與損壞。3)第三級:生產(chǎn)管理級生產(chǎn)管理級計算機是根據(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)的常該級在中小企業(yè)自動化系統(tǒng)中就是最高一級了，對于具有第四級的大型企業(yè)，生產(chǎn)管理級可與上層交互傳遞數(shù)據(jù)，并接受管理指令。4)第四級:經(jīng)營管理級(在結(jié)構(gòu)圖中沒有畫出)經(jīng)營管理級是工廠自動化系統(tǒng)(FactoryAuto-mation)的最高層，它的管理范圍包括工程技術(shù)、經(jīng)濟和商業(yè)事務(wù)、人事活動、財務(wù)活動、生產(chǎn)規(guī)劃和市場分析等，并存儲和處理大量的信息。通過綜合產(chǎn)品計劃，在各種變化條件下對各種多樣的信息和裝置進行合理的配調(diào)，如產(chǎn)品的經(jīng)營、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)計劃、財務(wù)管理、設(shè)備管理、總場管理等，以能夠最優(yōu)地解決某些問題。該級常采用小型或中型計算機，并與其他相關(guān)工廠或機構(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

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)代社會信息化與經(jīng)濟國際化的需要而興起，是隨計算機技術(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，兼?zhèn)浣ㄖO(shè)備、辦公自動化及通信網(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，向人們提供一個高效、舒適、便利、安全的建筑環(huán)境。”為了實現(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世紀綠色和環(huán)保的時代主題。以綠色、環(huán)保、健康和節(jié)能為目標，實現(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)智能化建筑動態(tài)發(fā)展的特點。其智能化系統(tǒng)是相對需求設(shè)置的。從安全性出發(fā)，就需設(shè)置火災(zāi)自動報警與聯(lián)動控制系統(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)人員生命與財產(chǎn)的安全，確保計算機網(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)，實現(xiàn)對溫度、濕度、照度及衛(wèi)生度等環(huán)境指標的控制，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。通過對建筑物內(nèi)大量機電設(shè)備的全面監(jiān)控管理，實現(xiàn)多種能量監(jiān)管，達到節(jié)能、高效和延長設(shè)備使用壽命的目的。考慮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)和辦公自動化系統(tǒng)，以創(chuàng)造一個迅速獲取信息、加工信息的良好辦公環(huán)境，達到高效率工作的目的。因為建筑設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)、安全防范系統(tǒng)和火災(zāi)自動報警系統(tǒng)按其功能均屬于建筑設(shè)備自動化管理范疇，所以按國際及國內(nèi)習(xí)慣，將其概括為建筑設(shè)備自動化系統(tǒng)。在我國智能建筑設(shè)計標準中對建筑設(shè)備自動化系統(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)備自動化系統(tǒng)、通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)和辦公自動化系統(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立堆砌，而是利用計算機網(wǎng)絡(luò)和通信技術(shù)，在各系統(tǒng)間建立起有機的聯(lián)系，把原來相對獨立的資源、功能等集合到一個相互關(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)的綜合計算機網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)對各子系統(tǒng)進行科學(xué)高效的綜合管理，以實現(xiàn)信息綜合、資源共享，這就是智能建筑中的系統(tǒng)集成。要實現(xiàn)系統(tǒng)集成，需要有一套標準的布線系統(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)，以計算機網(wǎng)絡(luò)為橋梁，綜合配置建筑物內(nèi)各功能子系統(tǒng)，全面實現(xiàn)對通信系統(tǒng)、辦公自動化系統(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)用在樓宇自動化系統(tǒng)中，是由于它具有許多優(yōu)良特性。與模擬電動儀表比較，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)存儲量大等優(yōu)點;與計算機集中控制系統(tǒng)比較，它具有操作監(jiān)督方便、危險分散、功能分散等優(yōu)點。在現(xiàn)代智能建筑中，需要實時監(jiān)測與控制的設(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。就樓宇自動化系統(tǒng)而言，一般只設(shè)集散控制系統(tǒng)的第—級和第二級。集散控制以分布在現(xiàn)場被控設(shè)備附近的多臺計算機控制裝置，完成被控設(shè)備的實時監(jiān)測、保護與控制任務(wù)，克服了集中式計算機控制帶來的危險性高度集中和常規(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算機，完成集中操作、顯示、報警、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聯(lián)系困難與無法統(tǒng)一管理的缺點。管理計算機與現(xiàn)場控制計算機的數(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)對于大型的商務(wù)建筑、辦公建筑，往往是各個樓層有不同的用戶和用途(比如首層為商場，二層為某機構(gòu)的總部……)因此，各個樓層對樓宇自動化系統(tǒng)的要求會有所區(qū)別，按建筑層面組織的集散型樓宇自動化系統(tǒng)能很好的滿足要求。按建筑層面組織的集散型樓宇自動化系統(tǒng)方案如圖2所示。這種結(jié)構(gòu)的特點是:1)由于按建筑層面組織的，因此布線設(shè)計及施工比較簡單，子系統(tǒng)(區(qū)域)的控制功能設(shè)置比較靈活，調(diào)試工作相對獨立。2)整個系統(tǒng)的可靠性較好，子系統(tǒng)失靈不會波及整個樓宇系統(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)計及施工比較復(fù)雜，調(diào)試工作量大。2)整個系統(tǒng)的可靠性較弱，子系統(tǒng)失靈會波及整個建筑系統(tǒng)。3)設(shè)備投資省。4)控制和功能相對單一的建筑(如企業(yè)、政府的辦公樓、高級住宅等)。

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，可以根據(jù)實際的需要調(diào)整。