科鸣智能PBUS控制系统.docx

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科鸣智能PBUS控制系统

科鸣智能-PBUS控制系统

一．系统简介

1.1 P-bus系统的概述

P-bus系统是基于美国Echelon公司开发的Pyxos嵌入式控制网络平台为基础的总线技术，它是一种专门扩展I/O总线的技术，使用该技术可以使得任何机器内部的各个组成部分之间形成智能的数字控制网络，它是一种低成本的、网络自安装的技术，而且能够和现有的基于GB/Z20177的LonWORKS控制网络平台技术结合，构成任意规模的自动控制网络。

Pyxos网络比较适合那些性能要求比较高的应用领域，Pyxos通信速率为312.5kbps，支持可确定性操作，PyxosFT（自由拓扑）网络可以应用于：

工业自动化的过程控制、系统故障监测、机车和推进控制系统、电梯和楼层呼叫控制、安防和火灾/救生安全设施、室内/外照明控制、办公自动化设备、锅炉控制等领域。

1.2 P-bus系统的特点

基于Pyxos技术具有以下特点：

1、 自管理网络：

Pyxos FT网络不需要特殊的工具或者专业的技术人员就可以实现网络的配置，这能够降低网络的安装和维护成本，实现网络的即插即用。

2、 自由拓扑网络布线：

基于Pyxos FT技术的设备或组件之间相连接时，使用一对双绞线，支持多种灵活的连接方式：

总线、星形、环形、菊花链形和任意的拓扑结构，这样的网络安装方式，可以减少材料和安装人员成本，此外，由于只使用一对双绞线，意味着能够有效降低由于线路原因所导致的网络故障。

3、 链路电源技术（LinkPower）:

Pyxos FT技术，支持在一对双绞线上，既传输网络数字信号，又能传输24V的交流或直流电，也就是说，基于Pyxos FT技术的设备，可以同时从通信数据线上取得工作电源。

这些特点，特别适合那些不能为设备提供本地供电方式的应用场合。

4、 无极性的网络连接：

Pyxos FT技术使用曼切斯特编码方式，采用双相PSK调制，载波频率与通信位速率相同，即载波频率312.5KHZ，通信速率为312.5kbps,另外在波形的调制成形方面，充分考虑到使通信信号实现最小的反射。

通信中，使用前导编码，实现通信信号无极性，从而避免由于安装错误引发的故障。

5、 高可靠性的通信：

由于物理层通信收发器和通讯协议已经集成在一个芯片上，该芯片是采用MLF20封装形式，大小为5平方毫米，能够实现高可靠性的数据通讯。

6、 强大的兼容性：

不同厂家的元件、软件在TCP/IP,RS485等协议下可以无缝兼容，可保障系统运行、维保的稳定性。

P-bus楼宇智能安装系统结构是分布总线式结构，系统内一个主设备（Pilot节点）下的各从设备（Point节点）是对等关系，不依赖于其他从设备。

7、 强大的稳定性：

任何从设备的损坏不会影响到系统中其他设备和功能的运行，维护保养方便。

系统具有强大的可扩展性，针对于功能的增加或控制回路、电气的增加，只需增加挂接相应的主设备和从设备，系统内原有的硬件、接线无需改动便能达到要求。

8、 方便布线施工：

整个系统只需要一条P-bus总线进行连接，没有大量的电缆敷设和繁杂的控制设计。

控制模块安装在智能控制箱内。

现场控制面板只需一条P-bus总线进行连接，采用24V安全电压供电的方式，安全可靠，操作方便。

9、 节约能源、方便管理、维护：

功能和控制的修改方便灵活，只需少量的程序调整，不需要现场重新布线就可以实现。

此外，可节约能源，提高效率。

通过将时钟，光线控制设定使系统自动运行到最佳状态，合理节约能源，方便管理和维护。

安装使用方便：

所有控制模块均为模数化产品，采用标准35mm导轨安装方式，安装尺寸符合普通标准照明配电箱的规格。

所有现场控制面板及移动感应器均采用标准86盒嵌墙安装方式，施工简单，并且不同的面板及idong感应器可随时互换、控制功能变更方便。

1.3  P-bus系统的通信协议

P-bus系统通信协议是基于Pyxos通讯协议，是一种基于分时复用技术（TDM）的链路层数据通信协议，使用双相PSK信号调制技术。

所有设备都能够周期地、可预测地取得网路的使用权，也就是说，设备可以实现确定性的操作；在数据报中没有地址信息，只有数据，没有额外的数据开销；网路可以始终运行，不需要使用长的前导报文来进行网络中设备间的同步，因而可以实现数据的高速通信；不需要使用心跳技术，正常的设备在每一个属于自己的时间片都会发送数据，这样能够实现网络的持续的管理。

Pyxos通信协议是一个严格遵循主/从网络结构的协议，在一个Pyxos网络中可以有一个主设备（Pilot节点）和最多32从设备（Point节点）。

所有的通信均通过Pilot，在不同的从设备Point之间不支持报文路由。

Pyxos通信使用短的数据包进行通信，Pyxos网络中有限的设备数目可以限制MAC延时。

1.4P-BUS智能控制拓扑图

基于Pyxos网络技术的设备连接构成网络时，网络拓扑支持总线拓扑和自由拓扑两种方式。

总线拓扑如图一所示，自由拓扑如图二所示。

图中P代表Pyxos中的Point节点。

使用总线拓扑时，总线的最大长度为400米，分支长度可以为0.3米，在总线的两端各是一个阻抗为105欧姆的阻容网络组成的终端匹配器。

对于自由拓扑方式，Pyxos网络所有的连线最长为100米，在网络的任意位置使用一个阻抗为52欧姆的阻容网络作为终端匹配器。

1.5 P-bus系统的优势

1、 经济高效

自动化提供了实现节能运行与管理的必要条件，同时大量减少管理与维护人员，降低管理费用，提高劳动效率，并提高管理水平；

2、 舒适

实现各种常规电气设备的智能互联，通过合理的设计，打造非同一般的舒适家居和办公环境。

2、 集成控制

可对灯光、窗帘、环境温湿度、安防报警、新风系统控制等进行集成控制；

3、 灵活

满足多种用户对不同环境功能的要求，电气安装总线是开放式，大跨度框架结构，允许用户迅速而方便地改变建筑物的使用功能或重新规划使用区域。

虚拟化各个控制对象，可灵活分组分区，实现设备间联动操作。

4、 安全

现代化建筑中有多种报警措施及安防措施，各系统相互配合，并以计算机网络的形式实现综合管理，在各种紧急突发事件中，能作出迅速果断的处理，为建筑的安全提供了可靠的保障。

强电弱电分离，弱电智能设备控制常规强电电气设备，维护保养更安全。

5、 节能

现代化楼宇应在满足使用者对环境要求的前提下，根据人员的活动状况、工作规律、自然光状况来调节室内环境，以最大限度地减少能量消耗。

创造了安全、健康、宜人、便利的工作及生活环境；

二．产品一览

主控制器

∙产品型号：

SMC-GCETH-16R

∙CPU：

ARM7处理器

∙通讯协议：

上层LonWorks标准，自由拓朴双绞线，通讯速率78.8Kbps

∙下层P-BUSI/O端口，通讯速率312.5kbps，最大I/O接点数为32个

∙辅助端口：

1个隔离的R485端口，用来集成第三方通讯协议1个RS232连接其他PC等设备；一个Ethernet用于主控设备连入以太网络

∙输入电源：

24VAC/DC±10%50Hz，消耗电流小于65mA

继电器输出模块

∙产品型号：

SMC-MO-OUT8R-1

∙通讯端口：

1个分离的P-BUSI/O端口，通讯速率312.5kbps

∙输出端口：

8路继电器输出，容量为240VAC，16A（有定制4路，16路输出）

∙输入端口：

1路开关量输入

∙输入电源：

通过P-BUSI/O总线输入24VAC±10%50Hz，消耗电流全负载时小于75mA

4路调光模块

∙产品型号：

SMC-MO-OUT4T

∙通讯端口：

1个分离的P-BUSI/O端口，通讯速率312.5kbps

∙输出端口：

4路调光输出，容量为240VAC，10A，用作开关时支持灯泡的渐亮渐暗启闭

∙输入端口：

1路开关量输入

∙输入电源：

通过P-BUSI/O总线输入24VAC±10%50Hz，消耗电流小于15mA

数字量输入模块

∙产品型号：

SMC-MO-IN5

∙通讯端口：

1个分离的P-BUSI/O端口，通讯速率312.5kbps

∙输入端口：

5路干接点数字量输入

∙外形尺寸：

阻燃ABS工程塑料，尺寸60*60*14.5（mm），可直接放入标准86盒内

触摸控制面板

∙产品型号：

SMC-OP-V1与继电器模块SMC-MO-OUT8R-1配套使用

∙主要功能：

室内内温度采集与显示，设定温度显示和调节，控制模式（制冷/制热）显示和设定，

∙风机三档调速显示与设定，定时关机时间与睡眠功能的显示与设定，系统接管显示。

∙通讯端口：

1个分离的P-BUSI/O端口，通讯速率312.5kbps

∙外形尺寸：

86*86*17（mm），阻燃ABS工程塑料，水晶玻璃面，3英寸大屏幕液晶显示屏。

∙轻触按钮方便设定温度、控制模式、风速、延迟关机时间及睡眠状态等，并与照明和门窗状态进行联动。

∙输入电源：

通过P-BUSI/O总线输入24VAC±10%50Hz，输入电流小于33mA

∙温度测量：

0-135℃，温度设定：

0-50℃，控制精度±1℃。

∙定时设定：

1-6小时

总线控制面板（九键）

∙产品型号：

SMC-MO-IN9Key

∙通讯端口：

1个分离的P-BUSI/O端口，通讯速率312.5kbps

∙控制按键：

9个数字量控制按键

∙外形尺寸：

阻燃ABS工程塑料，尺寸70*70*15（mm），可直接嵌入标准86盒内

模拟量输入模块

∙产品型号：

SMC-MO-IN-4A

∙通讯端口：

1个分离的P-BUSI/O端口，通讯速率312.5kbps

∙输入端口：

4路模拟量输入，可连接各类传感器，整合实现更多智能功能（如温度湿度传感器，光照度传感器，红外等）

三．案例应用

上港集团-外高桥港区六期工程

上海港外高桥港区六期工程是实施国家战略，加快上海国际航运中心建设的重要组成部分；是服务上海城市功能定位和黄浦江两岸地块综合开发，充分利用上海有限的岸线资源，加快上海港口发展的上海市重大基础设施工程项目；是为积极应对国际金融危机影响，作为上海市扩内需、保增长，促进经济平稳较快发展的重点推进项目；也是上港集团在“十一五”期间，整合港口物流资源，促进经济增长方式的转变，进一步提升国内和国际两个市场竞争力的重大工程项目。

其中对于实现楼宇智能化控制中有关灯光控制，部分电气设备用电控制和空调集控的工程需求，如下，

1.实现楼宇内照明本地+远程集中控制

2.实现公共照明区域由光照度和红外感应自动控制

3.实现所有大用电量电器（如热水器等）定时控制

4.实现所有房间空调集控管理，远程监控运行状态，定时设置计划任务

5.所有控制对象集成到一个终端软件，可实现远程监控和计划任务设定等操作

系统部署概况

该工程有两栋独立办公大楼（一号楼和三号楼）各需要部署一套P-BUS智能控制系统，监控系统则需部署在距离这两栋大楼200到300米的四号楼系统监控中心处，又业主希望除了监控中心设置监控终端外，还需在两栋办公大楼本楼也要设置监控终端，供大楼综合管理部本地管理之用，另外需为系统保留web访问能力，为此系统将来支持跨区域管理甚至internet管理提供条件。

1整体布局

根据以上工程基本情况，以及我们这套P-BUS系统的特点，满足到客户需求，做如下整体规划（如图1-1）：

1）本地P-BUS子控制系统做总线拓扑，各P-BUS子系统之间由主控制器的ethernet端口连接汇总至楼层交换机。

2）各楼层交换机通过6类双绞线连接至楼宇交换机，为确保长距离通信的稳定性，楼宇交换机通过以太网转光纤模块，光纤连接至系统监控中心的服务器。

3）服务器系统采用目前主流BS架构，实现监控终端灵活部署，任何一台可以连入该监控网络并授权的终端都可以实现访问和管理，同时只要服务器连入internet，更可实现internet远程管理。

图1-1整体布局

2P-BUS系统概况（如图1-2）

1）PBUS系统由于本身物理拓扑的局限，单个系统无法形成一套大范围多功能控制系统，所以必须通过PBUS系统的协议可兼容以太网的特性，将多个PBUS子系统通过主控器的ethernet接口连接至传统以太网络，由以太网络将各个子系统整合，从而实现整栋楼宇甚至楼宇群之间的庞大智能控制体系。

2）每个楼层根据智能控制要求的规模大小，可部署多个pbus子系统，通过一台链路全部链接至楼层交换机，形成楼层PBUS控制子系统。

3）控制输出层：

根据控制对象，选择合理控制输出设备（如本案例要求控制所有灯光照明和部分电气设备，我们一般选用调光模块和继电器模块作为输出设备）

4）控制输入层：

也可称为用户操作层，因为这一层的设备只见面向使用者，接受用户的操作指令，可以接入各种丰富的智能输入设备，是控制更人性化，操作更舒适。

5）空调集控子系统：

空调控制可通过各通过空调集中控制器，整合至整个控制系统中，实现一体化控制。

图1-2P-BUS楼宇灯光及空调集控系统示意图

3P-BUS监控软件部署

采用较C/S架构更加灵活的B/S架构系统设计，监控终端无限安装任何软件，只需通过浏览器就可以实现整栋大楼乃至整个园区的控制管理工作，方便高效。

软件界面参考

1）远程控制管理

2）灵活访问

3）虚拟化控制对象

4）任意分组，分区控制

5）实现控制联动

6）计划任务设置

图1-3图形化监控界面

图1-4定时任务设置