????????樓宇自動化系統是現代建筑中必需的計算機控制系統。旨在監視和控制建筑物或多個校園中的機械、安全、消防、照明、暖通空調和濕度控制以及通風系統。

????????樓宇自動化系統 (BAS) 的核心功能是將建筑氣候保持在指定范圍內，根據入住時間表為房間提供照明，監控所有系統的性能和設備故障，并提供故障警報。與非受控建筑相比，自動化系統可降低建筑能源和維護成本。通常，它們通過能源和保險節省以及與預先維護和快速檢測問題相關的其他節省來資助。

??幾乎所有的大型自動控制系統和設備廠商都提供樓宇自動化系統。它們包括了西門子，施耐德，Honeywell等公司，也包括一些專注于建筑自動化的公司，比如江森控制，Loytek，delta 等公司，現在，像倍福，菲尼克斯，wago ，臺達等公司也加入樓宇自動化的領域。

不過，與傳統自動化行業一樣，樓宇自動化產品除了制定了BACnet，KNX，longworks等通信協議以外，不同廠商的產品仍然互不兼容。各家都處于一個相對封閉的狀態。

? 盡管BACnet 協議聲稱是一個面向對象的標準。但是它并不包括控制程序部分。只是一個通信協議而已。

??隨著數字化，物聯網和人工智能技術的飛速發展。人們對于綠色建筑，低碳生活要求的提升。大量IT最新技術將導入樓宇自動化領域。對樓宇自動化系統中的算法，編程的要求越來越高，并且需要能夠提高系統的靈活性，可編程能力。與自動控制領域一樣，樓宇自動化領域急切需要導入更高水平的開放性平臺，它們就是開放性樓宇自動化（Open Building automation system）

?在本博文中，我們探討如何利用·IEC61499 功能塊技術，構建開放樓宇自動化系統。

樓宇自動控制系統

系統架構

????????樓宇自動化系統通常是由一個管理軟件和控制器，傳感器，執行機構構成的分布式系統。它們之間通過Ethernet，RS485 等網絡互聯，通信協議主要為BACnet。

通信協議

BACnet 是樓宇自動控制的重要標準。BACnet是用于智能建筑的通信協議，是國際標準化組織（ISO）、美國國家標準協會（ANSI）及美國采暖、制冷與空調工程師學會（ASHRAE）定義的通信協議。BACnet針對智能建筑及控制系統的應用所設計的通信，可用在暖通空調系統（HVAC，包括暖氣、通風、空氣調節），也可以用在照明控制、門禁系統、火警偵測系統及其相關的設備。

物理信道

在 BACnet 的早期，以太網不像今天那樣用于建筑和工業應用。當時，這些應用程序中使用了許多數據鏈路/物理層。為了滿足盡可能廣泛的應用程序集的需求，BACnet 旨在支持多種不同的物理層和鏈路層，包括：

PTP（點對點）

????????PTP 是 BACnet 獨有的，提供通過調制解調器和語音級電話線的互連網絡通信。PTP 適應現代調制解調器協議（V.32bis 和 V.42），還支持使用 EIA-232 信號標準的直接電纜連接。速度限制在 9.6 kb it/s 到 56.0 kbit/s 之間。

MS/TP（主從/令牌傳遞）

MS/TP 也是 BACnet 獨有的，并使用 EIA-485 信令標準實現。這是一個屏蔽雙絞線 (STP) LAN，運行速度從 9.6 kbit/s 到 76.0 kbit/s。這種 LAN 類型成本低，特別適用于單一控制器通信。

ARCNET

(ANSI/ATA 878.1) ARCNET? 是一種令牌總線標準，設備通常使用處理網絡通信的單源芯片來支持它。ARCNET 可以以不同的速度在各種媒體上運行——從 EIA-485 (STP) 上的 150 kbit/s 到同軸電纜、STP 或光纖上的 7.5 Mbit/s。通常，ARCNET 在雙絞線上以 2.5 Mbit/s 的速度運行。

LONtalk

LONtalk 是 Echelon 公司開發的專有技術，是唯一需要特殊開發工具和專有芯片組才能實現的 LAN 類型。

今天，大多數用戶更喜歡使用以太網，并且許多其他物理層的應用程序數量正在減少。

BACnet 面向對象技術

????????在定義 BACnet 通信格式時，標準委員會選擇了一種靈活的、面向對象的方法。BACnet 系統中的所有數據都以“對象”、“屬性”和“服務”的形式表示。這種表示數據和動作的標準方法使來自不同制造商的 BACnet 設備能夠互操作。理解這種面向對象的方法及其術語對于理解 BACnet 至關重要。

對象

????????BACnet 系統中的所有信息都以對象的形式表示。一個對象可能表示有關物理輸入或輸出的信息，也可能表示執行某些功能的點的邏輯分組，例如設定點。每個對象都有一個標識符（例如 AI-1），允許 BACnet 系統識別它。在這方面，對象很像現在 HVAC 社區中通常稱為“數據點”的東西。對象與數據點的不同之處在于，數據點通常具有與其關聯的單個值，而對象由許多規定的屬性組成，其中只有一個是當前值。只有通過其屬性才能監視和控制對象。

????????為了幫助澄清這種差異，請將作為數據點的室溫與在 BACnet 系統中報告室溫的模擬輸入 (AI) 對象進行比較。兩者都與從物理輸入讀取的溫度相關聯。當您參考數據點時，它唯一指示的是室溫，華氏 72 度。AI 對象還將室溫報告為 72。關鍵區別在于 72 是 AI-1 對象的現值屬性。對象的其他屬性傳達更多信息：Units 屬性告訴系統該值以華氏度為單位，Device-type 屬性告訴我們傳感器是 10k ohm 熱敏電阻，Description 屬性告訴系統它是會議室溫度。一個 AI 對象比一個簡單的數據點更加健壯和全面。

????????對象只能通過它們的屬性來監視和控制。BACnet 規定了對象的 123 個屬性。三個屬性，Object-identifier、Object-name 和 Object-type 必須存在于每個對象中。BACnet 還可能要求某些對象支持特定的附加屬性。對象的類型和該對象所在的設備類型決定了存在哪些屬性。

????????BACnet 對象具有兩類屬性，設備中必須存在的必需屬性和由設備制造商自行決定存在的可選屬性。本例中，AI對象的現值為必填對象。Description 屬性是設備制造商可能不支持的可選屬性。

????????????????BACnet 與大多數其他協議一樣，限制對某些屬性的訪問。BACnet 規范限制將某些屬性定義為只讀，而將其他屬性定義為讀寫。設備制造商還可以通過將某些屬性歸類為只讀來限制對某些屬性的訪問。

服務

????????服務是樓宇自動化系統用來訪問屬性或從 BACnet 對象請求操作的機制。服務是一個 BACnet 設備從另一個設備獲取信息、命令設備執行某些操作（當然是通過其對象和屬性）或將事件傳達給其他對象的方式。所有設備都必須支持的唯一必需服務是讀取屬性服務。共有32個標準服務。

????????作為系統開發者或用戶，您無需關心服務請求的執行或處理；這些將是透明和自動的。作為樓宇自動化系統的系統設計工程師，您需要知道哪些設備支持哪些對象和服務。此信息可在設備的協議實現一致性聲明 (PICS) 中找到。

現場設備

在BACnet 樓宇自動化系統中現場設備包括：

操作員工作站（B-OWS，BACnet Operator Workstation）

????????BACnet Operator Workstation用于提供操作員日常管理時，所需要的資訊與相關編輯功能。除了檢視與編輯BACnet物件，Operator Workstation也可用來顯示趨勢紀錄、排程、及其他特殊化的物件、報表與圖形。BACnet Operator Workstation當警報發生時，可通知操作員進行警報確認、提供警報綜合的資訊及允許調整警報類比物件的域值。

樓宇控制器（B-BC）

B-BC是現場可編程控制器，可以用于各種樓宇自控任務，可以修改所有對象屬性值、完成數據共享、事件管理、時間安排和網絡設備管理等。

高級應用控制器（B-AAC）

BAAC是基于應用的高級控制器，是弱化版的BBC。不支持修改對象屬性值。

專用控制器（B-ASC）

BASC具有更少資源的編程功能。不具備特殊事件和時間安排的管理能力。

智能執行器（B-SA）

BSA是簡單的控制器，它僅支持數據共享，可以訪問對象屬性和允許其他對象修改它的屬性。

智能傳感器（B-SS）

　　僅僅允許其他設備訪問對象的屬性。

網關（B-GW）

對于具體的廠商而言，產品的定義方式會有所不同。

編程語言

? ? ?要滿足未來對智能建筑的需求，系統的可編程能力是非常重要的。盡管系統集成商和最終用戶希望系統的配置越簡單越好，但是系統的復雜性是難以避免的。我們只能更好地去管理復雜性。事實上，編程能夠更快，更好地實現定制化。

另一方面，程序的可重復使用和移植也是提高設計和學習效率方法。

???在BACnet 標準中，采用基于對象的設計方法來建模的。系統中的所有軟硬件組件都被定義成為對象。其中程序也是一種對象，系統集成工程師可以修改和配置程序的參數。這種預制的程序是封閉的。編程能力是十分有限的。

????????BACnet 不提供控制，只是一個通信的標準。所以他不是足夠的好，缺乏構建系統的編程語言和工具。

????????就目前而言，不同廠商的編程語言是不相同的。它們是一些專用的高級程序設計語言。比如西門子公司采用PPCL語言。

為此，需要一個開放性控制技術和不受限制的編程工具：

Sedona語言

????????科動控制公司使用Sedona 軟件開發環境來構建開放型樓宇自動化控制器。Sedona是一個開放源代碼軟件環境，旨在輕松構建非常適合實現控制應用程序的智能聯網嵌入式設備。Sedona語言促進了面向組件的編程。使用Niagara Workbench或Sedona工具（例如Contemporary Controls的Sedona Application Editor）

Sedona社區分為設備制造商，軟件開發商，系統集成商和最終用戶。

?通常廠商承擔了設備和軟件的開發，因此，可以分為

?? 開發商

?? 集成商

開發的流程

????????開發商開發的Sedona 代碼Scode 為XML 格式，可以由集成商調用，下載到sedona 設備中被編譯器解釋執行。

基于IEC61499 的樓宇自動化系統

????????你是否發現，sedona 語言的理念與現在流行的開放自動化理念十分的相似。IEC61499 是分布式控制系統中的功能塊國際標準。 是一種開放型自動化領域的重要標準。 完全勝任樓宇自動化系統中的編程。

????????在施耐德公司的產品中，EcoStruxure樓宇是施耐德電氣EcoStruxure整體解決方案的一部分，EcoStruxure 是一款支持物聯網的即插即用型開放式架構。相信在不遠的將來，將會融入IEC61499 功能塊編排方式。

現有產品

LOYTEC公司是世界上第一個采納IEC61499 標準的智能樓宇自動化系統的公司，它創始于1999年，脫胎自奧地利維也納科技大學，是一家以研發與技術為主要導向的公司，一向致力于建筑自動化解決方案的開發及推廣。在建筑自動化智能網絡基礎設施產品方面，已奠定了歐洲頂尖供貨商的地位。自2016年4月開始，羅伊特正式加入臺達集團－全球電源管理及散熱解決方案的領導廠商，成為臺達樓宇自動化的技術中心。

也許正是因為這家企業與IEC61499 標準和技術都脫胎于維也納大學的緣故，該公司的產品中已經融入了IEC61499 標準。這也許是世界上第一個將IEC61499 導入樓宇控制領域的公司。

因此，通過分析LOYTEC 公司的產品，我們可以看出如何將IEC16499 融入樓宇自動化系統。

系統架構

L-WEB樓宇管理軟件

L_ROC房間自動化控制器

L?INX自動化服務器(LINX-153/154)

?

?LINX-153 以及 LINX-154 兩者都采用 BACnet 樓宇控制器（B-BC）的 設置，也都經過 BTL 測試及 WSPcert 認證。

產品特點

可以 L-STUDIO IEC 61131-3 及 IEC 61499 進行編程。L-LOGICAD 用于IEC61131-3 的編排

L-IOB I/O 控制器

LIOB-AIR 控制器

網關

工程工具L ?STUDIO 3.0

小結

????????作為一種分布式控制系統的設計方法，IEC61499 能夠應用到各種自動控制領域，承擔程序設計的方式和工具。單純地研究IEC61499 本身，它永遠地停留在那里，唯有融入各種具體的應用領域中，做深度的開發，才可能走的更遠。

我并不是樓宇自動控制系統領域的專業人士，文章中的內容比較粗糙和不準確。只是因部分讀者的需要，介紹我所掌握的一些信息和想法。感興趣的讀者可以共同探討這個課題

總結

以上是生活随笔為你收集整理的基于IEC61499 的楼宇自动控制系统的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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