浅议现场总线技术在智能楼宇中的应用

高 慧

衡阳财经工业职业技术学院电子信息系，湖南 衡阳 421002

随着当今社会生活水平的提高，人们对居住环境的要求不断提高，加上近年来计算机和信息产业的发展，智能化以极快的步伐进入到住宅小区和家庭中。并且在智能化的要求越来越高、智能化系统越来越庞大、家居环境舒适度要求越来越高的情况下，老一代的通讯系统已跟不上整体技术的进步。因此，现代的小区中应当引入先进的通讯控制系统来满足智能化小区的要求，这就是现场总线控制技术。本文将对现场总线技术在智能楼宇中的应用提出自己的看法，首先介绍智能楼宇，其次介绍现场总线技术，最后介绍现场总线技术在智能楼宇中的应用。

1 智能楼宇

近年来，计算机技术和网络通信技术的发展，使社会高度信息化。在建筑物内部，应用信息技术、建筑技术和现代高科技相结合，产生了“智能楼宇”。 智能楼宇是采用计算机技术对建筑物内的设备进行自动控制，对信息资源进行管理，为用户提供信息服务的一种先进居住环境，它是建筑技术适应现代社会信息化要求的结晶。智能化楼宇的基本要求是，要有有完整的控制、管理、维护和通信设施，便于进行环境控制、安全管理、监视报警，并有利于提高工作效率，激发人们的创造性。换句话说，楼宇智能化的基本要求是：办公设备自动化、智能化，通信系统高性能化，建筑柔性化，建筑管理服务自动化。楼字智能化技术是电气及自动化技术的发展和延伸，它是人类从电气时代走向信息时代过程中，电气与信息相结合的产物。楼宇智能化系统工程具有先进性、综合性、灵活性、智能性等显著特点。

和普通建筑相比，智能化楼宇的优越性体系体现在以下几个方面：

1）具有良好的信息接收和反应能力，有效提高工作效率；

2）提高建筑物的安全、舒适和高效便捷性；

3）能够高效节能；

4）节省设备运行维护费用；

5）满足用户对不同环境功能的需求；

6）高薪技术的运用能大大提高工作效率。

2 现场总线技术

现场总线是应用在生产现场、在微机化测量控制设备之间实现双向串行多节点数字通信的系统，也被称为开放式、数字化、多点通信的底层控制网络。

现场总线系统打破了传统控制系统采用的按控制回路方法，设备一对一的分别进行连线的结构形式。把原先DCS系统中处于控制室的控制模块、各输入输出模块放入现场设备，加上现场设备具有通信能力，因而控制系统功能能够不依赖控制室中的计算机或控制仪表，直接在现场完成，实现了彻底的分散控制。

目前经常用到的现场总线技术有如下几种，基金会现场总线、LonWorks、PROFIBUS、CAN、HART。

现场总线是当今自动化领域技术发展的热点之一，被誉为自动化领域的计算机局域网。它的出现，标志着工业控制技术领域又一个新时代的开始，并将对该领域的发展产生重要影响。

3 现场总线技术在智能楼宇中的应用

小区智能化系统，通常包括智能家居系统、安全防范系统、一卡通系统、停车场智能管理系统、全自动远程集中抄表系统、物业收费自动查询催收系统、楼宇自控系统、火灾报警与消防联动控制系统等。安防系统和消防系统是至关重要的，应符合相应的行业规范。 在整个小区系统越来越大、功能越来越多的情况下，各系统之间和系统内部起连接作用的通讯（Communication）系统环节的作用和重要性日益增强，并在很大程度上影响到整个小区系统的性能。

按智能楼宇的通讯方式分析，早期的一部分厂商采用了串行的RS-485总线或RS-232总线作为设备之间的通讯方式；而有一部分先进的厂商已经采用了CAN-bus总线或以太网EtherNet作为网络通讯方式。 采用RS-232方式通讯的智能楼宇系统有非常大的局限性，只能实现点对点操作，中央处理器的负担较大，不便于系统扩充，可通讯距离非常短，不适于远程操作；而且，系统成本较高。RS-485总线由于其本身的制约，也越来越不能适应大中型智能楼宇的控制需要。

先进的的CAN-bus总线通讯系统是智能楼宇的主流发展方向。使用这种工业级的通讯方式，可以保证通讯数据的可靠性、实时性；并且，实际建设中，CAN-bus总线成本和RS-485方式成本大体相当，甚至，在较大型的智能系统中，CAN总线的整体成本还略低于RS-485系统。由于CAN总线容错性能好，可以大大降低后期的维护、维修、扩充成本。CAN（Controller Area Network）总线最早由德国BOSCH公司提出，主要用于汽车内部测量与控制中心之间的数据通信。由于其良好的性能，在世界范围内广泛应用于其他领域当中，如工业自动化、汽车电子、楼宇建筑、电梯网络、电力通讯和安防消防等诸多领域，并取逐渐成为这些行业的主要通讯手段。

在CAN总线控制的智能楼宇系统中，通讯主干线仅为一条双绞线，各个通讯终端的控制器直接连接到总线上，并且各个控制器在网络中的地位可以是平等的，就是说没有“主机”和“从机”的概念，任何一个节点都可以启动数据的传输，避免了采用RS-485的主机轮询方式，从而保障数据的实时性。在CAN-bus总线上，既可以实现点-点之间的通讯，也可以实现多点广播方式的通讯，实时性和灵活性都可以得到良好的保证。

采用CAN-bus总线，也为定制通讯协议、设计软件提供了非常明显的优势，使系统的整体性能得到提升。同时，采用CAN-bus总线可以大幅度降低整个智能楼宇在设备扩展、系统升级、终端维护方面所投入的成本。而且，越是大型的智能楼宇系统，采用CAN-bus总线的优势会更加明显，即功能好、成本低、节省管理与维护成本。

随着社会生活方式的不断变化，科技的不断进步，人们要求更加人性化、智能化的生活条件。不用事必躬亲，尽可能地让智能系统代替手工方式，来进行有效的管理和执行。当前越来越复杂的交通状况，如行路难、停车难等问题大大降低了城市的工作和生活效率，迫使我们寻找一个能够方便解决问题的办法。 而现场总线控制的智能楼宇将是未来人们居住环境的一个发展方向。