AEC智能配电仪表与智能楼宇系统（BAS）互联的应用

      美国能源控制公司（AEC）提供的AEC系列智能配电仪表具备先进的通讯功能，可与世界上众多楼宇自控系统可靠地互联。主要互联方式有OPC方式，Gateway（网关）方式等。

     一、引言
     智能大厦弱电系统融计算机技术、网络技术、现代控制技术、图形显示技术及通信技术于一体，是智能建筑极其重要的组成部分，它监督整栋大厦的全部机电设备。弱电系统一般包括楼宇自动化系统(BAS)、消防自动化报警子系统(FAS)、智能配电子系统（AEC）、安防子系统(SAS)、卫星接收及有线电视子系统(CATV)、车库管理子系统(CPS)、公共广播及紧急广播子系统(PAS)。弱电系统的集成就是将各分系统集成到一个统一的平台下，实现联动控制、信息共享，以便对整栋建筑的管理。

    智能建筑的目标是在系统一体化集成的基础上，通过系统集成来实现信息、资源和任务的综合共享与全局一体化的综合管理。

    智能配

电系统作为智能建筑信息系统（BAS）的重要组成部分，其中主要产品为智能配电仪表，如AEC公司的6800、4620等。

    美国能源控制公司（AEC）作为智能配电领域的专业厂商，向业界提供先进的全系列智能配电仪表，如下：
• AEC智能配电仪表
• AEC综合保护测控单元
• AEC智能配电系统

    二、先进的AEC智能配电仪表，适用于楼宇自控系统（BAS）
    1. 先进的楼宇自控系统具备良好的开放性
    当前世界上众多楼宇自控系统(BAS)产品供应商云集中国大陆，尤其是上海。在这里列出一些比较著名的公司(产品)名称：Honeywell, Johnson Controls, Landis & Staefa, Satchwell, ST E&E, Caradon Trend, Andover, Siebel, CSI(Control System International), TA(Tour & Anderson AB), Auto-Matrix等等。

    考察这些BAS产品和外部设备的数据交换能力或者说开放性能，可以说有多种多样的情况。但通过分析综合，这些产品和外部设备的数据交换能力，大致可分为以下几种情况：
    ① 产品支持某种标准的数据交换协议，具有很好的开放性能。例如支持微软Windows 操作系统下的OPC(OLE for Process Control)功能；或者动态数据交换(DDE)功能，数据交换通过软件实现，不需要硬件接口；公开接口技术的详细规格、说明，接口软件随系统监控软件一起售于用户，开发通讯功能不必向产品供应商另外支付费用。以上著名公司的主流产品完全符合这一条，AEC的产品也同样符合这样的要求。
② 产品支持某种标准的数据交换协议，具有一定的开放性能。例如具有DDE功能，或者有其它某种软件数据交换工具，像API函数接口，但不公开有关软件技术的详细规格、说明，用户开发数据通讯功能需要另外购买支持这种功能的软件，有的产品可能还要增配相应的硬件。目前一些国内公司的产品属于这种情况。
    ③ 没有软件数据交换功能，但在控制机上具有串行通讯接口，如买方有外部通讯要求，供应商可以提供串行通讯协议，但一般要求买方另外支付一定的费用，并在知识产权方面承担一定的责任。一些公司早期的产品属于这种情况，建议用户尽量避免在21世纪购买20世纪的产品。
    ④ 没有软件数据交换功能，也不提供开放的通讯协议。目前很少，最初的BAS属于这种情况。

    对于有信息集成要求的项目来说，应优先考虑采用符合上述第1种情况的BAS产品。使用什么方式和集成系统交换数据，在软件工作量方面是差别很大的，这些因素将会反映到系统集成的工作量和成本之中。这里仅举楼宇自控系统产品为例，其它弱电产品和上述情况类似。

    由于实施系统信息集成，要求被集成的弱电产品是一个开放的、能够和外部交换数据的系统。这一点适用于所有被集成的弱电子系统产品。AEC的智能配电产品就是这样一个开放的、能够和外部交换数据的系统。

    在系统集成工程开展

时，作为系统集成商应负全面的责任，他们应将已经掌握的各种接口资料，向业主、设计院和建设者提出客观的参考意见。他们应向所有子系统供货商提出系统集成方案中关于实现数据通讯的技术要求，由各子系统供货商承担责任，提供关于通讯接口的技术资料。他们应和各子系统供货商建立融洽的合作关系，因为集成系统和各子系统通讯接口的设计、技术开发和调试完成，取决于各子系统本身的正常开通及现场数据地址的组织和编程，这种合作关系是极为重要的。

    2. 利用OPC集成的总体方案
    目前，随着网络技术的飞速发展，BMS集成产品的技术趋势也在向着基于真正开放标准和子系统平等的方向发展。因此，本文选取以上主流公司OPC技术实现系统的集成，采用浏览器/服务器(B／S)结构、Web技术的产品。其逻辑结构如图1所示。
 

图1

    为了实现数据共享，在统一的界面上对所有的子系统进行监控管理，必须提取所有子系统需要的数据。系统通过运行在各子系统主机上的服务程序采集各个子系统的数据，并加以整理转译存人数据库，同时

提供给监控系统。这样，各客户可在客户机上监控子系统的实时工况。各子系统通过OPC客户接口与符合OPC规范的现场设备实现数据交互，中央监控站也是通过OPC客户接口与各子系统实现数据交互。这样，通过标准化的OPC客户接口和OPC服务器接口，中央监控站就可以和各子系统进行数据通信，从而达到控制和管理的目的，实现了系统的集成。因此，系统可以大量地使用不同生产商制造的符合OPC规范的硬件设备和应用软件；采用OPC规范对于系统的修改和升级也带来了极大的方便。

    目前，主流厂商均采用这样的方案。

    三、应用OPC协议实现楼宇信息系统与智能配电仪表的数据互联及共享
   
    1. OPC协议
   
    OPC协议是为解决应用软件与各种设备驱动程序的通信而产生的一项工业技术规范和标准。它采用客户／服务器规范，并沿用了Microsoft的DCOM体系。通过COM接口，OPC客户程序可以和一个或多个提供商的OPC服务器连接，同时一个OPC服务器也可以同多个客户程序相连，形成多对多的关系。任何支持OPC的产品都可以无缝地实现系统集成。由于OPC技术基于DCOM，所以客户程序和服务器可以分布在不同的主机上，形成网络化的监控系统。图2示意了OPC客户与服务器的互联模型。
 

图2

    2. 适于OPC协议接口的AEC智能配电仪表
    AEC智能配电仪表提供专业的ModBUS协议。
    ModBUS总线是美国莫迪康（Modicon）公司（后被法国施耐德Schneider公司收购）在世界上首先推出的基于RS485的总线。ModBUS为Modicon’s BUS（即：Modicon 的总线）的缩写。
    所以：Mod——代表Modicon，BUS——总线，为专有名词，合在一起：ModBUS。
    ModBUS不是中国国标，但正在国内标准化，将成为中国国家推荐标准。
    ModBUS有2种协议，即：ModBUS-ASCII和ModBUS-RTU协议。
    ModBUS协议只允许在一条线路上有一台主机。允许在主机和从机之间进行通讯，而不允许从机之间进行通讯。

    ModBUS实现双向通讯的原理：ModBUS协议在一根通讯线上使用RS-485应答式连接（半双工），这意味着在一根单独的通讯线上信号沿着相反的两个方向传输。首先，主计算机的信号寻址到一台唯一的终端设备（从机），然后，在相反的方向上终端设备发出的应答信号传输给主机。

    AEC公司全部的产品均经过严格测试，符合ModBUS标准，而ModBUS标准可作为OPC协议的标准选项接入BAS系统。
    现AEC系列智能配电仪表包括：
• AEC6800全功能智能配电仪表：VFD显示，U、I、P、Q、S、PF、F、KWh、cosφ，4DI、2DO
• AEC4600智能配电仪表：LED显示，I、K

Wh，2DI、2DO
• AEC4610智能配电仪表：LED显示，I，2DI、2DO
• AEC4620智能配电仪表：LED显示，U、I、P、Q、S、PF、F、KWh、cosφ，2DI、2DO
• AEC4630智能配电仪表：LED显示，U、I，2DI、2DO
• AEC5100多回路监控单元：LED显示，SOE，实时时钟，16DI、8DO
• AEC5200多回路监控单元：LED显示，SOE，实时时钟，8DI、4DO、4AI、2AO
• AEC5300多回路监控单元：LED显示，SOE，实时时钟，8AI、8DO
• AEC5400多回路监控单元：LED显示，SOE，实时时钟，32DI
• AEC5500多回路监控单元：LED显示，9I、3U
• AEC4900低压电动机保护控制器：U、I、cosφ、P、F，过载、缺相、电压等保护
• AEControl电力监控系统：数据采集通讯，运行操作与记录，SOE，PDR，工作站管理
…… ……
 

图3 系统网络结构图