1、第5章 智能化建筑内控制信号网络 5.1 控制信号网络传输特征5.1.1 噪声和抗干扰5.1.2 模拟控制信号传输方式5.1.3 数字控制信号传输方式5.2 BACnet网络协议5.2.1 BACnet的服务对象5.2.2 BACnet的体系结构5.2.3 BACnet的物理层和数据链路层协议5.3现场总线5.3.1 现场总线基本概念5.3.2 LonWorks总线5.3.3 CAN总线5.3.4 Modbus总线 本章导读 智能化建筑内的控制信号传输网有别于一般的信息网。本章首先就控制信号传输特征、控制信号传输的噪声和抗干扰、控制信号传输的方式等基本问题进行了讨论。 其次，对当前主流的控制信
2、号传输网络协议体系和现场总线技术进行了介绍，内容包括BACnet标准、LonWorks总线、CAN总线、Modbus总线等。 第5章 智能化建筑内控制信号网络 5.1 控制信号网络传输特征 第5章 智能化建筑内控制信号网络 图5-1三层网络结构的BAS 5.1.1 噪声和抗干扰 在理想情况下，一个系统的性能仅由系统得结构来决定。然而在许多场合，系统却达不到额定的性能指标，有的甚至不能正常工作。究其原因常常是噪声干扰造成的。所谓噪声是指系统中出现的非期望电信号。噪声对系统产生的不良影响称之为干扰。在检测系统中，噪声干扰会使测量指示产生误差；在控制系统中，噪声干扰可能导致误操作。 第5章 智能化建
3、筑内控制信号网络 5.1 控制信号网络传输特征 串模干扰和共模干扰 第5章 智能化建筑内控制信号网络 5.1 控制信号网络传输特征 5.1.1 噪声和抗干扰图5-2 串模干扰和共模干扰 串模干扰是指叠加在被测信号上的干扰噪声，它串联在信号源回路中，与被测信号相加输入系统。共模干是指系的两个信号入端上所共有的干，也称共干。 5.1.2 模拟控制信号传输方式 模量的采集是通模量入通道波、采、量化、后入控制器的程。 模量的出可 信号，也可流信号。工上的准信号范是05V，15V，010mA和420mA等。 第5章 智能化建筑内控制信号网络 5.1 控制信号网络传输特征 5.1.3 数字控制信号传输方式
4、 数字信号不加制，以其基本形式行的，称之基 。于更距离的数据。基 已无能力，因此需要采用基信号加以制的方法来行。将并行数据通某种机制 串行数据，由通信介逐位送出去，而在接收方通某种机制将串行数据恢复并行数据的串行通信方式，可以大量地 。 第5章 智能化建筑内控制信号网络 5.1 控制信号网络传输特征 5.2 BACnet网络协议 第5章 智能化建筑内控制信号网络 针对楼宇自控系统用户的上述普遍需求，也为了促进楼宇自控系统走上健康、稳定、持续发展的道路，美国采暖、制冷和空调工程师协会ASHRAE (American Society of Heating, Refrigerating and Ai
5、r-Conditioning Engineers)专门研究制定一个BAS系统生产商和用户都能普遍接受的技术标准。要求这个标准技术先进、真正开放、易于扩展，并且容易实现。ASHARE于1995年6月正式制定和发布了世界上第一个楼宇自动控制系统技术标准BACnet。它符合当今世界开放、互联、共享、合作的技术发展趋势，代表着21世纪智能建筑中BAS系统的主流技术和发展方向。 5.2.1 BACnet的服务对象（1）第5章 智能化建筑内控制信号网络 5.2 BACnet网络协议 对象名称应用实例模 入 Analog Input感器入模 出 Analog Output控制出模 Analog Value定
6、点或其它模控制系参数数字入 Binary Input开关入数字出 Binary Output 器出数字 Binary Value数字控制系参数序表 Calendar按事件行程序定的日期列表命令 Command完成如日期置等特定操作而向多个 的多个象写多个量 Device其属性表示 支持的象和服以及 商和固定版本5.2.1 BACnet的服务对象（2） 第5章 智能化建筑内控制信号网络 5.2 BACnet网络协议 象名称用例事件登 描述可能于 状的事件（例如“入超出范”），或者其它需要警。 象可直接通知一个 ，也可用一个通知（Notification Class）象通知多个Event Enro
7、llment 支持的可写数据文件文件 File提供在一个 一操作下， 多个象的多个属性 Group提供准化地 一个控制 Loop表述一个多状 程的状，如冰箱的开、关和除霜周期多 入 表述一个多状 程的期望状，如冰箱的开始冷却 、开始除霜等Multi-state Input包含一个 列表。如果一个事件登 象确定有一个警告或警文需要送，将送列表中的多 出允 中的一个程序开始、停止、装、卸，以及告程序当前状等Multi-state Output定一个操作 表。通 指定象表中的象写入相的内容 ，可以定例外情况，如假期等。可以使用日表象定例外情况对象的属性 第5章 智能化建筑内控制信号网络 5.2 BA
8、Cnet网络协议 5.2.1 BACnet的服务对象图5-3一个模拟输入对象的示意图 表5.2 模拟输入对象的属性 收服务请求和进行服务应答 第5章 智能化建筑内控制信号网络 5.2 BACnet网络协议 5.2.1 BACnet的服务对象图5.4 BACnet设备接收服务请求和进行服务应答的示意图 远程设备管理服务 第5章 智能化建筑内控制信号网络 5.2 BACnet网络协议 5.2.1 BACnet的服务对象5.2.2 BACnet的体系结构 第5章 智能化建筑内控制信号网络 5.2 BACnet网络协议 图5-5 BACnet的OSI模型 BACnet作为一种开放性协议，它仍然采用OS
9、I模型的“分层”通信体系结构。BACnet标准协议体系结构为一个包含4个层次的分层体系结构，这四个层次相对于OSI模型中的物理层、数据链路层、网络层和应用层，如图5-5所示。 5.2.3 BACnet的物理层和数据链路层协议 第5章 智能化建筑内控制信号网络 5.2 BACnet网络协议 (1) ISO 8802-3类型1定义的逻辑链路控制（LLC）协议，加上ISO 8802-3介质访问控制（MAC）协议。(2) ISO 8802-2类型1定义的逻辑链路控制（LLC）协议，加上ARCNET（ATA/ANSI 878.1）。(3)主从/令牌传递（MS/TP）协议加上EIA-485协议。(4)点对
10、点（PTP）协议加上 EIA-232协议。(5) LonTalk协议。拓扑结构上，支持星型和总线型拓扑物理介质上，支持双绞线、同轴电缆、光缆。5.3.1 现场总线基本概念 第5章 智能化建筑内控制信号网络 5.3现场总线 IEC对现场总线(Fieldbus)一词的定义为：现场总线是一种应用于生产现场，在现场设备之间、现场设备与控制装置之间实行双向、串行、多节点数字通信的技术。现场总线是当今自动化领域发展的热点之一，被誉为自动化领域的计算机局域网。它作为工业数据通信网络的基础，沟通了生产过程现场级控制设备之间及其与更高控制管理层之间的联系。 5.3.2 LonWorks总线 第5章 智能化建筑内
11、控制信号网络 5.3现场总线 Lonworks 技由美国Echelon 公司开,是适合楼宇自化系的局域网。采用LonTalk 通信,提供OSI模型定的7 服,采用短文,可靠性高,性好。 图5-6 Lonworks基本控制节点原理图 LonTalk 第5章 智能化建筑内控制信号网络 5.3现场总线 图5-7 Lonworks连接图 5.3.2 LonWorks总线5.3.3 CAN总线 第5章 智能化建筑内控制信号网络 5.3现场总线 CAN网络（Controller Area Network）是现场总线技术的一种，它是一种架构开放、广播式的新一代网络通信协议，称为控制器局域网现场总线。CAN网
12、络原本是德国Bosch公司为欧洲汽车市场所开发的。CAN的通信介质访问为带有优先级的CS-MA/CA。采用多主竞争方式结构 。CAN的传输信号采用短帧结构（有效数据最多为个字节），和带优先级的CS-MA/CA通信介质访问控制方式 CAN 网 第5章 智能化建筑内控制信号网络 5.3现场总线 图5-8 CAN总线网络 5.3.3 CAN总线5.3.4 Modbus总线 第5章 智能化建筑内控制信号网络 5.3现场总线 Modbus协议已经成为开放式的，有众多支持厂商的广泛应用的工业协议。 标准的Modbus口是使用RS-232C兼容串行接口，它定义了连接口的针脚、电缆、信号位、传输波特率、奇偶校
13、验。控制器能直接或经由Modem组网。 Modbus/TCP协议是Modbus/RTU协议的扩展，它定义了Modbus/RTU协议如何在基于TCP/IP的网络中传输和应用。Modbus/TCP跟Modbus/RTU协议一样简单灵活。 ASCII 第5章 智能化建筑内控制信号网络 5.3现场总线 5.3.4 Modbus总线RTU 第5章 智能化建筑内控制信号网络 5.3现场总线 5.3.4 Modbus总线ModBus功能（1） 第5章 智能化建筑内控制信号网络 5.3现场总线 5.3.4 Modbus总线ModBus功能（2） 第5章 智能化建筑内控制信号网络 5.3现场总线 5.3.4 M
14、odbus总线ModBus功能（3） 第5章 智能化建筑内控制信号网络 5.3现场总线 5.3.4 Modbus总线习题与思考题 第5章 智能化建筑内控制信号网络1.BAS系统典型网络结构有哪些? 各有什么特点?2.测控系统有哪些噪声干扰?如何抑制干扰?3.BAS系统哪些模拟和数字控制信号?请举例说明。4.什么是基带传输？有什么特点?5.什么是BACnet? 有什么特点?6.什么是BACnet设备对象? 对象的属性? 对象的方法?7.BACnet服务有哪些类别? 有什么特点?8.简述BACnet协议的基本特点。9. BACnet的物理层和数据链路层有哪些协议标准?10.什么是现场总线? 请举例说出你知道的现场总线。11.简述LonWorks总线的基本特点。12.简述CAN总线的基本特点。13.简述Modbus总线的基本特点。
