淺議現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)在智能樓宇中的應(yīng)用

高 慧

衡陽(yáng)財(cái)經(jīng)工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院電子信息系，湖南 衡陽(yáng) 421002

隨著當(dāng)今社會(huì)生活水平的提高，人們對(duì)居住環(huán)境的要求不斷提高，加上近年來(lái)計(jì)算機(jī)和信息產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，智能化以極快的步伐進(jìn)入到住宅小區(qū)和家庭中。并且在智能化的要求越來(lái)越高、智能化系統(tǒng)越來(lái)越龐大、家居環(huán)境舒適度要求越來(lái)越高的情況下，老一代的通訊系統(tǒng)已跟不上整體技術(shù)的進(jìn)步。因此，現(xiàn)代的小區(qū)中應(yīng)當(dāng)引入先進(jìn)的通訊控制系統(tǒng)來(lái)滿足智能化小區(qū)的要求，這就是現(xiàn)場(chǎng)總線控制技術(shù)。本文將對(duì)現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)在智能樓宇中的應(yīng)用提出自己的看法，首先介紹智能樓宇，其次介紹現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)，最后介紹現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)在智能樓宇中的應(yīng)用。

1 智能樓宇

近年來(lái)，計(jì)算機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的發(fā)展，使社會(huì)高度信息化。在建筑物內(nèi)部，應(yīng)用信息技術(shù)、建筑技術(shù)和現(xiàn)代高科技相結(jié)合，產(chǎn)生了“智能樓宇”。 智能樓宇是采用計(jì)算機(jī)技術(shù)對(duì)建筑物內(nèi)的設(shè)備進(jìn)行自動(dòng)控制，對(duì)信息資源進(jìn)行管理，為用戶提供信息服務(wù)的一種先進(jìn)居住環(huán)境，它是建筑技術(shù)適應(yīng)現(xiàn)代社會(huì)信息化要求的結(jié)晶。智能化樓宇的基本要求是，要有有完整的控制、管理、維護(hù)和通信設(shè)施，便于進(jìn)行環(huán)境控制、安全管理、監(jiān)視報(bào)警，并有利于提高工作效率，激發(fā)人們的創(chuàng)造性。換句話說(shuō)，樓宇智能化的基本要求是：辦公設(shè)備自動(dòng)化、智能化，通信系統(tǒng)高性能化，建筑柔性化，建筑管理服務(wù)自動(dòng)化。樓字智能化技術(shù)是電氣及自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展和延伸，它是人類從電氣時(shí)代走向信息時(shí)代過(guò)程中，電氣與信息相結(jié)合的產(chǎn)物。樓宇智能化系統(tǒng)工程具有先進(jìn)性、綜合性、靈活性、智能性等顯著特點(diǎn)。

和普通建筑相比，智能化樓宇的優(yōu)越性體系體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

1）具有良好的信息接收和反應(yīng)能力，有效提高工作效率；

2）提高建筑物的安全、舒適和高效便捷性；

3）能夠高效節(jié)能；

4）節(jié)省設(shè)備運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用；

5）滿足用戶對(duì)不同環(huán)境功能的需求；

6）高薪技術(shù)的運(yùn)用能大大提高工作效率。

2 現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)

現(xiàn)場(chǎng)總線是應(yīng)用在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)、在微機(jī)化測(cè)量控制設(shè)備之間實(shí)現(xiàn)雙向串行多節(jié)點(diǎn)數(shù)字通信的系統(tǒng)，也被稱為開(kāi)放式、數(shù)字化、多點(diǎn)通信的底層控制網(wǎng)絡(luò)。

現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)打破了傳統(tǒng)控制系統(tǒng)采用的按控制回路方法，設(shè)備一對(duì)一的分別進(jìn)行連線的結(jié)構(gòu)形式。把原先DCS系統(tǒng)中處于控制室的控制模塊、各輸入輸出模塊放入現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，加上現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備具有通信能力，因而控制系統(tǒng)功能能夠不依賴控制室中的計(jì)算機(jī)或控制儀表，直接在現(xiàn)場(chǎng)完成，實(shí)現(xiàn)了徹底的分散控制。

目前經(jīng)常用到的現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)有如下幾種，基金會(huì)現(xiàn)場(chǎng)總線、LonWorks、PROFIBUS、CAN、HART。

現(xiàn)場(chǎng)總線是當(dāng)今自動(dòng)化領(lǐng)域技術(shù)發(fā)展的熱點(diǎn)之一，被譽(yù)為自動(dòng)化領(lǐng)域的計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)。它的出現(xiàn)，標(biāo)志著工業(yè)控制技術(shù)領(lǐng)域又一個(gè)新時(shí)代的開(kāi)始，并將對(duì)該領(lǐng)域的發(fā)展產(chǎn)生重要影響。

3 現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)在智能樓宇中的應(yīng)用

小區(qū)智能化系統(tǒng)，通常包括智能家居系統(tǒng)、安全防范系統(tǒng)、一卡通系統(tǒng)、停車場(chǎng)智能管理系統(tǒng)、全自動(dòng)遠(yuǎn)程集中抄表系統(tǒng)、物業(yè)收費(fèi)自動(dòng)查詢催收系統(tǒng)、樓宇自控系統(tǒng)、火災(zāi)報(bào)警與消防聯(lián)動(dòng)控制系統(tǒng)等。安防系統(tǒng)和消防系統(tǒng)是至關(guān)重要的，應(yīng)符合相應(yīng)的行業(yè)規(guī)范。 在整個(gè)小區(qū)系統(tǒng)越來(lái)越大、功能越來(lái)越多的情況下，各系統(tǒng)之間和系統(tǒng)內(nèi)部起連接作用的通訊（Communication）系統(tǒng)環(huán)節(jié)的作用和重要性日益增強(qiáng)，并在很大程度上影響到整個(gè)小區(qū)系統(tǒng)的性能。

按智能樓宇的通訊方式分析，早期的一部分廠商采用了串行的RS-485總線或RS-232總線作為設(shè)備之間的通訊方式；而有一部分先進(jìn)的廠商已經(jīng)采用了CAN-bus總線或以太網(wǎng)EtherNet作為網(wǎng)絡(luò)通訊方式。 采用RS-232方式通訊的智能樓宇系統(tǒng)有非常大的局限性，只能實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)操作，中央處理器的負(fù)擔(dān)較大，不便于系統(tǒng)擴(kuò)充，可通訊距離非常短，不適于遠(yuǎn)程操作；而且，系統(tǒng)成本較高。RS-485總線由于其本身的制約，也越來(lái)越不能適應(yīng)大中型智能樓宇的控制需要。

先進(jìn)的的CAN-bus總線通訊系統(tǒng)是智能樓宇的主流發(fā)展方向。使用這種工業(yè)級(jí)的通訊方式，可以保證通訊數(shù)據(jù)的可靠性、實(shí)時(shí)性；并且，實(shí)際建設(shè)中，CAN-bus總線成本和RS-485方式成本大體相當(dāng)，甚至，在較大型的智能系統(tǒng)中，CAN總線的整體成本還略低于RS-485系統(tǒng)。由于CAN總線容錯(cuò)性能好，可以大大降低后期的維護(hù)、維修、擴(kuò)充成本。CAN（Controller Area Network）總線最早由德國(guó)BOSCH公司提出，主要用于汽車內(nèi)部測(cè)量與控制中心之間的數(shù)據(jù)通信。由于其良好的性能，在世界范圍內(nèi)廣泛應(yīng)用于其他領(lǐng)域當(dāng)中，如工業(yè)自動(dòng)化、汽車電子、樓宇建筑、電梯網(wǎng)絡(luò)、電力通訊和安防消防等諸多領(lǐng)域，并取逐漸成為這些行業(yè)的主要通訊手段。

在CAN總線控制的智能樓宇系統(tǒng)中，通訊主干線僅為一條雙絞線，各個(gè)通訊終端的控制器直接連接到總線上，并且各個(gè)控制器在網(wǎng)絡(luò)中的地位可以是平等的，就是說(shuō)沒(méi)有“主機(jī)”和“從機(jī)”的概念，任何一個(gè)節(jié)點(diǎn)都可以啟動(dòng)數(shù)據(jù)的傳輸，避免了采用RS-485的主機(jī)輪詢方式，從而保障數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性。在CAN-bus總線上，既可以實(shí)現(xiàn)點(diǎn)-點(diǎn)之間的通訊，也可以實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)廣播方式的通訊，實(shí)時(shí)性和靈活性都可以得到良好的保證。

采用CAN-bus總線，也為定制通訊協(xié)議、設(shè)計(jì)軟件提供了非常明顯的優(yōu)勢(shì)，使系統(tǒng)的整體性能得到提升。同時(shí)，采用CAN-bus總線可以大幅度降低整個(gè)智能樓宇在設(shè)備擴(kuò)展、系統(tǒng)升級(jí)、終端維護(hù)方面所投入的成本。而且，越是大型的智能樓宇系統(tǒng)，采用CAN-bus總線的優(yōu)勢(shì)會(huì)更加明顯，即功能好、成本低、節(jié)省管理與維護(hù)成本。

隨著社會(huì)生活方式的不斷變化，科技的不斷進(jìn)步，人們要求更加人性化、智能化的生活條件。不用事必躬親，盡可能地讓智能系統(tǒng)代替手工方式，來(lái)進(jìn)行有效的管理和執(zhí)行。當(dāng)前越來(lái)越復(fù)雜的交通狀況，如行路難、停車難等問(wèn)題大大降低了城市的工作和生活效率，迫使我們尋找一個(gè)能夠方便解決問(wèn)題的辦法。 而現(xiàn)場(chǎng)總線控制的智能樓宇將是未來(lái)人們居住環(huán)境的一個(gè)發(fā)展方向。