建筑物总线与工业现场总线技术在低压电器中的应用

出处：HIGHWAY 发布于：2007-04-29 10:03:16

摘　要：
　　宇自动化及总线技术近几年在欧美迅猛发展。随着技术发展和经济的增长，人们对工作和生活环境提出更高的要求，建筑物内的电器设备和自动化程度迅速提高，网络化的进展，同样渗入建筑电器。原本电器产品没有区分工业用或家用，但由于应用场合的不同，要求的功能、性能都有所区别，面对日益壮大的市场，已经逐渐发展形成建筑专用的电器门类：楼宇自动化及总线技术产品，从而构成智能建筑。

关键字：总线；电压电器

　　　　1．建筑物总线（楼宇自动化及总线技术）

　　楼宇自动化及总线技术近几年在欧美迅猛发展。随着技术发展和经济的增长，人们对工作和生活环境提出更高的要求，建筑物内的电器设备和自动化程度迅速提高，网络化的进展，同样渗入建筑电器。原本电器产品没有区分工业用或家用，但由于应用场合的不同，要求的功能、性能都有所区别，面对日益壮大的市场，已经逐渐发展形成建筑专用的电器门类：楼宇自动化及总线技术产品，从而构成智能建筑。楼宇自动化在欧美已经日益普及，通过总线使楼宇内的设备能够协调控制，同时也减少了设计和安装人工，以及便于扩展和改造，这些优点与工业控制的网络化类似。

　　1）楼宇自动化中涉及的的电器产品范围：

　　照明系统、加热系统能源管理、空调系统、热水供给、百叶窗和窗的驱动、汽车间门驱动、报警系统、太阳能采集控制系统、电话、传真机、家用计算机、门铃、Hi Fi系统、电视机、video放映机、喷灌、洗衣机、干衣机、洗碗机、冰箱、微波炉和烤箱、排风扇。

　　2）各部分的控制功能：

　　照明控制：可以集中或分散控制，可按照自然光照度控制，开关控制或连续调光（可选），用同一个开关可以实现多种控制功能，或者同一功能可以在不同位置的多个开关实现，可以编程控制，在每天一定时间或一周每天不同的时间进行开关操作。

　　百叶窗或窗帘控制：手动或通过按钮或远程控制，按气候条件如风速，光照自动控制，可以是单个或成组控制。

　　门和窗：通过磁性开关或玻璃碎检测器监视门窗的开闭，与移动目标探测器组合构成防侵入系统，可以与房间温控系统组合，如在窗子打开时切断加热系统，门和窗也可自动打开或关闭。空调：各房间可根据每天的时间和是否有人自动调节温度，从监控中心可以设定温度和监视实际温度。

　　火灾报警：布置在建筑物各处的烟雾探测器和报警器是火灾报警系统的主要元件，系统也可组合其他功能，如火警时打开灯光，关闭通风。

　　监控：各部分的配置和状态可以通过在建筑各部位安装的触摸屏、计算机、LED显示器观察和控制。

　　　　通过移动电话控制和监视：当出现报警时，如从烟雾传感器、侵入检测器、门窗检测或漏水检测器发出报警时，可将信息传送到一个或多个GSM移动电话上，也可以通过移动电话询问建筑物内各种设备当前状态，也可请求对控制器实施ON/OFF操作。

　　连接到楼宇管理系统：现场设备网络可以互相连接，整个网络可连接到楼宇管理系统。

　　3）楼宇自动化总线技术及标准：

　　楼宇自动化总线有EIB（Europen Installtion BUS），Lonwork，IQBUS，BACnet等。 Lonwork和BACnetTM 都是以美洲为发源地的现场总线，它们是地地道道的美国公司推出的美国技术，两者的欧洲协会发展迅速，令人印象深刻。主要的技术背景是美国在计算机技术方面的技术优势，直接导致了这个结果，从目前的情况来看，这一优势还将继续保持下去。

　　在智能建筑领域中占据重要地位的现场总线Lonwork 继续发挥强大的影响力，在建筑中Lonwork便于"系统集成"因而在智能建筑领域有较强的优势。

　　BACnetTM 是用于楼宇监控的上层协议，也包含了多种底层协议，为显著的优点是经济性别好，具有很好的"性能价格比"，可减少投资，而经济性正是现场总线诱人的市场价值。
　　Konnex association 是由欧洲的三个主要制造商协会走向统一的团体：
　　①EHSA(European House System Association,主要成员为 Bosch，EdF，Electrolux)；
　　②BCI(BatiBUS Club International, 主要成员Delta Dore ，Schneider，SBT)；
　　③EIBA(European Istallation BUS Assiociatin 主要成员 Hager Merten ,Siemens)。

　　这个过程从1996年作为EIBA领头厂商的Siemens 加入EHSA开始，多个厂商认识到统一标准的重要，从而开始一致化过程，至1999年4月正式成立konnex Association，其目标是：一个标准、一个系统平台、一个多供货商的市场、产品的互连、统一的市场说明。

　　由于Konnex标准的基本元素主要出自EIBA，因此EIBA在Konnex中占据主导地位。

　　2．工业现场总线技术在低压电器中的作用

　　近十年来，由于信息技术领域的飞速发展，带动工业现场总线产品技术极大的提高。从工业现场总线的概念来说，其覆盖的领域极广，包括了上层的计算机管理系统、控制系统、工业机器人、工业现场执行机构和传感器等。由于集成芯片的日新月异，产品的集成度越来越高，体积越来越小，处理器的速度越来越快，而价格却越来越低，使得越来越多的厂商将智能芯片集成到产品之中，包括许多传统的电器产品、传感器、执行机构等。

　　工业现场总线领域使用的总线有Profibus,DeviceNet,Modbus 和ASI-bus等，其中profibus的影响较大，很多公司都开发了用于 Profibus的产品。

　　各公司新开发的框架断路器都具有通信接口，可以与现场总线连接，其通信功能一般嵌入于智能控制器内部，需要通信时可选用带通信功能的智能控制器。塑壳断路器一般壳架电流在250A及以上时可带电子脱扣器，考虑经济性和灵活性通信功能不嵌入脱扣器内部，而采用分开的专用的通信接口，通过通信接口（或称适配器）可与Profibus Dp或DviceNet等不同的总线系统连接。

　　在展览会上看到Siemens、ABB、Moeller、Schneider展示的框架断路器，塑壳断路器都已具有Profibus接口，Siemens的VL塑壳开关和 Moeller的MCCB是采用外部的RS485-Profibus转换器接ProfiBUS，原因是目前使用带Profibus接口的MCCB还是少数，外配比较灵活，在不使用总线接口时成本较低。

　　Schneider看法的断路器也均可带有通信接口，它的通讯体系是从一个Power Logic的系统进入透明工厂技术"Transparent Factory Open for Business"这个Power Logic系统从以太网通过一个调制解调器或网关经过现场总线ModBus与四种子站通讯。它们分别用于电网管理的电力数据采集类的仪表、智能化框架断路器和智能化塑料外壳断路器等低压电器元件、中压保护和控制、PLC或其他第三方兼容设备。

　　Schneider的Tesys Model U是多功能模块安装的控制器，它具有隔离功能、断路器功能、接触功能、过电流保护功能和通信模块等，全部集成在一个45mm宽的单元内，达到400V，15kW容量，它可以选用三种尺寸相同的控制显示单元。标准型、扩展型和多功能型，可外挂ModBUS和ASI通信模块转换接入相应总线。

　　Siemens 使用具有MPI/ProfiBUS-DP接口的E2000S组合电动机起动器和过载保护单元实现自动化。

　　六、结束语

　　　德国工业博览会给了我们很多启示，随着现场总线技术在低压电器领域的深入应用，低压电器将逐步向系统化、智能化发展。

　　1．现场总线技术日新月异的发展，现场总线技术已成为当前电气技术发展的热点。无论建筑物总线还是工业现场总线领域都是这样，现场总线影响到各种产品，基于总线技术的产品应有尽有，有许多中小企业也开发出了主站及其它基于总线的产品，从而进一步促进总线技术的飞速发展及应用。

　　　　2．随着现场总线技术在低压电器中的应用，电器产品的开发着重于从系统角度出发，进行整体规划与开发，智能及电子技术在电器中将被广泛应用。

　　3．电器产品的开发从过去注重追求高指标逐步趋于追求高可靠性、小体积、低成本及绿色电器方向发展。

　　4．电器产品母排连接的新方式，可能将逐步替代传统母排连接及电器安装分离的方式。

　　5．随着楼宇自动化和工业自动化的发展，系统中使用的电子产品日益增多，对雷电过电压的防护越来越引起人们的重视，低压防雷技术及产品的研究与开发将成为今后几年新的热点。

关键词：电器总线总线技术

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