基于现场总线C-CLINK技术的楼宇自动控制系统设计

近年来在不少城市中各种高层建筑不断建起，建筑内的各种设备品种多分布广如何搞好这些设备的运行管理，为客户提供一个舒适的环境又能合理利用能源便于管理，降低运行费用是业主最为关心的，因此不少大型建筑都设计了楼宇智能系统对楼宇中的设备进行集中管理。楼宇自动控制系统（BAS）其实质就是现代计算机集散控制系统在现代化多功能建筑中的应用，它将建筑内的各种设备如配电设备，给排水设备，暖通设备等在各自的现场控制器控制下按预定的控制策略使各个系统相互协调，工作在最佳状态下，达到节能、舒适的效果。BA 系统通常设有 1 至 2 个中央控制主站，在中央主站可以监控各个被控设备的运行情况和重要的运行参数，记录运行状态的历史趋势和设备的累计运行时间、报警类型和次数等，为设备管理分析制定维修计划提供可靠依据。目前国外不少著名的公司如美国 HOneywell，JOHOSOH 和西门子公司等都推出了一些专门楼宇智能控制系统。

这些系统虽然功能较强，但系统投资较大。我们针对楼宇控制系统的特点，采用了基于三菱现场总线 C-CLINK 技术，用可编程控制器（PLC）组成的集散型控制系统，具有运行可靠，修改控制软件简单，成本低等特点，中央站应用亚控自动化软件科技有限公司开发的组态王软件，这是一种运行在 Windows 95/NT 上的组态软件。具有多任务、多线程及良好的实时性，已运用于电力、制冷、化工、机械制造、交通管理等多种工程领域，构造有效的监控和数据采集系统。整套控制系统已成功地在浙江印刷厂新厂房中应用，实践证明该系统性能稳定，灵活，非常适合在一些中小规模的智能建筑楼宇自控系统中使用。

二，系统硬件构成：

（一） CC-Link 简介

CC-Link 是 CONTROL&COMMUNICATION LINK 的简称，它通过简单的三芯屏蔽线，提供 156KBPS 至 10MBPS 的通讯速率（视系统通讯距离而定），最大通讯距离可达 1200M（156KBPS 速率）。CC-Link 网络上可挂的各种模块（包括开关量 I/O 和模拟量 I/O）以及子站控制器，可方便地组成各种类型的控制系统，并可大大简化控制学系统的布线。

（二） 三菱 FX2n 系列可编程控制器简介

三菱 FX2n 系列可编程控制器具有体积小，运行指令速度快（0.08us/ 基本指令）内置 8K 步的 RAM 和时钟，具有 PID 运算指令，是 FX 系列中性能最高的， 并且拥有模拟量控制、系统通讯的各种特殊用途组件，是一套可以满足多样化广泛需要的 PLC。该系列 PLC 具有较强的通讯功能，可通过 FX2n-CCL 通讯模块直接挂在 CC-Link 网络上，组成集散控制系统，通过 CC-Link 网络可与主站交换数据，通过主站 PC 机对整个系统进行集中管理监视和控制。

（三） 整个系统的框图如图：

三，系统功能和控制策略

（一）、供配电系统：

安全、可靠供电是智能建筑正常运行的先决条件。本系统根据需要将电压、电流、功率因数和频率传感器将电压、电流信号等统一转换成 4-20ma 信号送至现场控制器的 A/D 转换模块读入控制器，实现能量管理。如配电系统采用先进的微机检测空气断路器并能提供 RS232 或 RS485 通讯接口和通讯协议，可用 PLC 的专用模块代替 A/D 转换器获取电量数据，以提高精度和实时性、降低成本。本系统还可并对重要回路开关开关状态与变压器的温升情况进行检测，监视各种异常情况。

（二）、空调子系统

空调系统在建筑物中能源消耗最大，约占 45%左右，楼宇自控系统在保证提供舒适环境的条件下尽量降低能耗。根据杭州地区冻夏季换季时间不定且时间较长的气候条件，在冷冻机房设计了以 PLC 和液晶触摸屏组成的智能操作台，该操作台省去了其他各种仪表盘，使盘面标准化、小型化，节省布线。通过冷冻机房操作台操作者可以直观地监视大楼内各有关参数如各采样点的温度，室外温湿度，各水池水位等，为操作者提供信息，并能在气候不适合自控操作时，如换季时或设备检修时切换至手动操作，还可以通过本操作台对各个设备有关参数进行设置，使设备运行在最佳状态。

本系统由冷冻机组、热交换器和空调系统末端设备三部分组成：

控制策略与功能

A．根据冷冻机组运行要求对冷却水泵、空调水循环泵、冷却塔风机及冷冻机组启动停止顺序进行全自动、半自动和手动进行逻辑控制。