우리나라 경제의 급속한 발전과 과학 기술의 지속적인 발전으로 우리나라의 빌딩 자동화 기술은 최근 몇 년 동안 크게 향상되었습니다. 아래는 제가 신중하게 추천하는 빌딩 자동화 기술 논문들입니다.
빌딩 자동화 기술 논문 제1부
빌딩 자동화 제어 네트워크 기술 연구
Abstract 고층 빌딩과 초대형 빌딩이 점점 많아지는 현대 사회에서, 건물 내에 산재해 있는 대규모 장비들을 어떻게 중앙 집중적으로 관리하고 제어할 것인가는 건물의 운영 여부에 영향을 미치는 중요한 요소이다. 건물이 원활하게 운영됩니다. 이러한 분산 제어 요구 사항은 또한 분산 건물 장비의 모니터링, 제어 및 측정이 필요한 새로운 자동화 제어 시스템의 탄생을 결정합니다. 본 논문에서는 빌딩 자동화 제어 시스템의 개발 과정에서 다양한 시스템의 장단점을 비교하고, 빌딩 자동화 제어 시스템 구축을 위한 이더넷의 중요성을 설명하며, 다음과 같은 관련 표준, 원리를 기반으로 빌딩 자동화 제어 네트워크의 설계에 대해 논의합니다. 최종적으로 이더넷 기술을 기반으로 필드버스 제어 시스템을 통합하고 OPC 서버를 구축하여 통신 인터페이스 데이터의 효율적인 전송과 자동 제어 시스템 설계를 구현한다.
키워드 구축, 자동화 네트워크, OPC
최근 우리나라 경제의 급속한 발전과 과학 기술의 지속적인 발전으로 인해 제어 기술이 크게 향상되었습니다. 소위 빌딩 자동화 제어 시스템은 과학 기술을 기반으로 고도로 자동화된 관리 및 제어를 위한 시스템 메커니즘으로, 이러한 네트워크 제어 플랫폼을 통해 건물 내 다양한 장비를 원클릭으로 관리할 수 있습니다. 여기의 과학기술에는 컴퓨터 네트워크 기술, 자동화 제어, 네트워크 통신 기술 등이 포함됩니다. 통일된 방식으로 관리할 수 있는 장비에는 공조 시스템, 온도 시스템, 엘리베이터, 소방 시스템, 조명 장비 등이 포함됩니다. 빌딩 자동화 제어 시스템은 관리 어려움과 인건비를 크게 줄일 수 있으며 효율성이 높고 환경 친화적이며 에너지를 절약합니다. 자동화 제어 네트워크 시스템의 발전은 스마트빌딩의 향후 발전 방향을 어느 정도 결정짓는다고 할 수 있다.
1 빌딩 자동화 제어 시스템의 개발 역사
1.1 빌딩 자동화 시스템의 개발 역사
빌딩 자동화 제어 시스템은 과학적 정보의 발전 추세를 밀접하게 따르고 있습니다. 30~40년이 넘는 기간 동안 Yixing은 4단계의 개발을 경험했습니다. 첫 번째 단계는 1970년대부터 시작된 CCMS 중앙감시 시스템이다. 건물 전체에 정보 수집 스테이션을 설치한 후 버스를 중앙 스테이션에 연결하여 CCMS 중앙 모니터링 시스템을 만드는 것이 원칙입니다. 시스템의 허브는 정보 수집 스테이션으로부터 정보를 수신 및 처리하고, 해당 결정을 내리고, 건물 내 장비의 다양한 매개변수를 조정하기 위한 명령을 내리는 중앙 컴퓨터입니다. 두 번째 단계는 1980년대 DCS 분산제어 시스템이었다. 실제로 1980년대의 정보 수집기는 1980년대의 기술 제품인 디지털 컨트롤러로 진화했습니다. 각 디지털 컨트롤러마다 분산 제어 시스템 컴퓨터를 구성하면 각 독립 디지털 컨트롤러가 수집된 정보를 표시하고 처리할 수 있으며, 웹 사이트는 완전히 자율적으로 정보를 처리하기 위해 모니터링 역할을 하는 중앙 컴퓨터만 설치하면 됩니다. . 세 번째 단계는 1990년대의 개방형 유통체제이다. ON 필드버스를 적용하여 3계층 BAS 제어 네트워크 시스템을 배치하여 중앙국, DDC 변전소, 필드 네트워크 계층의 입출력 구조를 형성함으로써 전체 시스템을 더욱 개방적으로 만들고 구성 및 시스템 관리도 더욱 유연해졌습니다. 네 번째 단계는 21세기에 진입한 이후의 네트워크 통합 시스템이다. 네트워크 시스템에는 중앙 마스터 제어 스테이션이 있어 화재 예방, 보안, 조명, 온도 등과 같은 하위 시스템의 조합을 최적화한 다음 통일되고 통합된 관리를 수행하여 더욱 편리하고 빠르게 만듭니다.
40년에 걸친 개발과정에서 건물자동제어시스템의 가장 큰 변화는 분산제어시스템(DCS)을 필드버스 제어시스템(FCS)으로 대체한 점이다. DCS는 우수한 시뮬레이션, 운영 및 관리 성능을 갖추고 있지만 높은 비용, 낮은 신뢰성 및 열악한 시스템 개방성이 개발을 제한하는 병목 현상입니다. 필드버스 제어 시스템은 과학기술의 발전과 함께 등장했으며, 전형적인 현대 기술이 각인되어 있어 보다 높은 제어성과 과학성을 갖고 있습니다. 가장 큰 장점은 시스템 배선 방법을 단순화하고, 운용성 및 유지 관리를 향상시키며, 실시간 성능을 최적화하고, 비용을 절감한다는 것입니다.
1.2 이더넷이 빌딩 자동화 분야에 진출하기 시작하다
이더넷은 항상 근거리 통신망 구축의 핵심 기술 네트워크였으며, 기술이 더욱 발전함에 따라 사이트는 데이터 정보를 별도로 송수신하는 진화는 물리 계층 데이터의 충돌, 혼잡 및 캐싱을 줄여 빌딩 자동화 시스템의 개발 및 설계에 대한 독특한 아이디어를 제공합니다. IEEE802.3af 표준이 공포된 이후 이더넷 기반의 산업용 스위치 제품이 크게 늘었고, 필드버스 기반의 개방형 이더넷 표준도 속속 등장했다. ODVA, CI, HSE, Profinet 등과 같은 이더넷과 필드버스 제어 시스템의 결합은 모든 당사자의 단점을 보완하여 산업용 자동 제어 시스템의 설계가 점진적으로 구체화될 수 있도록 하며 산업 제어 분야에서의 성공적인 적용은 건물 제어 시스템의 급속한 발전에 직접적으로 기여합니다. 정보 계층에서 제어 계층까지 이더넷의 사용이 점점 더 늘어나고 있습니다.
이더넷의 장점은 분명합니다. 즉, 정보 네트워크에서 제어 계층으로의 완벽한 전환을 실현하고 모든 계층의 통합을 실현한다는 것입니다. 이러한 시스템의 개발 및 관리는 더욱 커질 것입니다. 편리하며, 스마트 빌딩에서 다른 시스템과의 빠르고 완벽한 통합도 실현할 것입니다. 그러나 동시에 우리는 이더넷 기술과 필드버스 제어 시스템의 통합 연구가 아직 초기 단계에 있다는 점을 깨달아야 합니다. 과학 연구 비용이 많이 들고 제품 수가 적기 때문에 사용자와 사용자가 선택할 수 있는 여지가 거의 없습니다. 즉, 이더넷의 유지보수성과 실시간 성능을 검증하려면 아직 시간이 필요합니다.
2 빌딩 자동화 시스템의 구성 및 기본 기능
2.1 빌딩 자동화 시스템의 구성
빌딩 자동화 제어 시스템에는 일반적으로 에어컨, 화재 보호, 전원 공급 장치, 엘리베이터, 안전 관리, 물 공급 및 배수 및 기타 하위 시스템. 이더넷 기술을 통해 통신 네트워크를 구축할 수 있고 필드 버스 제어 시스템을 통합할 수 있으며 제어 계층, 관리 계층 및 장비 계층을 구축하여 운영 스테이션과 네트워크 제어 장치 간의 연결을 실현할 수 있습니다. 전송 제어 프로토콜/프로토콜을 채택하고, 사용자 데이터 프로토콜을 설정하고, 제어 측의 모든 장치 관리를 중앙 집중화할 뿐만 아니라 사용자가 장비를 개인적으로 보는 지루한 프로세스를 피하면서 클라이언트에 자유롭게 액세스할 수 있도록 하는 OPC 서버를 구축합니다. . 네트워크 제어 장치를 추가하면 해당하는 다양한 통계 계산 기능을 통해 건물 내 각 하위 시스템의 모니터링, 공유 및 관리가 실현될 수 있으며 특정 상황에서는 운영 스테이션 기능을 대체하여 휴대용 비상 정보 처리를 완료할 수 있습니다. 명령 제어.
2.2 빌딩 자동화 시스템의 기능
빌딩 자동화 제어 시스템의 기본 기능은 다음과 같습니다.
(1) 많은 시작과 중지를 실현합니다. 하위 시스템 제어 및 장비 작동 상태 모니터링.
(2) 장비 작동에 대한 이력 데이터를 수집하고 장비 수명 작동에 대한 완전한 기술 데이터 분석을 수행합니다.
(3) 외부 환경 변화에 따라 장비 작동 매개변수를 자동으로 조정합니다.
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(4) 건물의 다양한 시스템 작동 중에 발생할 수 있는 고장 및 긴급 상황을 모니터링하고 완전한 처리 계획을 구성합니다.
( 5) 물, 전기, 가스 등의 과학적인 관리를 실현하고 에너지를 절약합니다. 효율적이고 자동입니다.
(6) 각 하위 시스템의 장비에 대해 운영 파일, 이력, 그리고 참고를 위한 유지 보수 상태.
3 빌딩 자동화 제어 네트워크 시스템 설계 계획
3.1 자동화 제어 시스템 설계의 일반 원칙 빌딩 자동화 시스템의 주요 기능은 건물 내 다양한 하위 시스템을 모니터링하고 운영 데이터를 수집하는 것입니다. 비교 분석 계산을 통해 어떤 상황에서도 장비가 정상적으로 작동할 수 있으며 빠르고 쉬운 원격 모니터링이 가능합니다. 가장 큰 장점은 사고 가능성을 크게 줄여 장비의 수명을 연장한다는 것입니다. 이러한 집중적인 제어 및 관리를 통해 각 하위 시스템의 통일적이고 질서 있는 관리를 통해 건전한 운영을 보장하고 각 시스템의 기능을 최대한 활용하며 인텔리전트 빌딩 구축을 위한 견고한 기반을 마련할 수 있습니다. 여기서는 가장 대표적인 초고층 현대식 인텔리전트 빌딩을 설계 대상으로 삼고, 자동화 제어 네트워크 시스템 구축을 위한 핵심 기술을 간략하게 설명한다.
위에서 언급한 바와 같이 빌딩 자동화 제어 시스템은 먼저 하위 시스템의 효율적인 운영을 보장하고 하위 시스템의 질서 있고 유연한 자동 운영을 달성하여 인력 관리를 줄이고 인건비와 자본 비용을 절약해야 합니다.
여기서 설계된 시스템은 주로 일반 소유자의 요구 사항과 매우 높은 비용 성능을 기반으로 중앙 집중식 관리와 분산 관리를 모두 달성할 수 있는 자동 제어 시스템을 설계하는 최적의 솔루션을 채택합니다. 일례로 유명한 BACTalk 빌딩 관리 시스템은 BMS 기반의 자동 제어 시스템으로 소방 시스템, 보안 시스템, 조명 시스템, 엘리베이터 등을 하나의 플랫폼에서 제어할 수 있으며, 고급 현장 컨트롤러 및 기타 시스템을 갖추고 있습니다. 장치의 개방형 인터페이스. 현대식 고층 건물의 특성에 따라 엘리베이터 시스템, 중앙 에어컨 시스템, 조명 포인트 시스템, 급배수 시스템 등 주요 모니터링이 필요한 하위 시스템을 설계합니다.
3.2 빌딩 자동화 제어 네트워크 시스템 설계의 원칙 및 기초
빌딩 자동화 시스템을 설계할 때는 다음 원칙을 따라야 합니다. 첫 번째는 신뢰성입니다. 신뢰성은 자동 제어 시스템이 적합한지 여부를 확인하는 첫 번째 기준이며, 자동 제어 작업이 여러 현장 프로세서에 넘겨지는 경우 오류로 인해 전체 시스템 상태에 영향을 미치는 것을 방지할 수 있습니다. 단일 프로세서 작동 조건. 신뢰성의 또 다른 표현은 시스템 데이터 수집 및 기록의 정확성입니다. 허위 경보나 보고 실패가 있을 수 없으므로 시스템 하드웨어 및 소프트웨어에 대한 요구 사항이 매우 엄격합니다. 두 번째는 유연한 확장성입니다. 다른 네트워크 시스템과 마찬가지로 빌딩 자동화 시스템도 과학과 기술의 발전에 따라 진화하고 업그레이드될 것입니다. 초기 시스템을 구축한 후에는 과학 정보 기술의 발전에 따라 원래 시스템이 최적화되고 업그레이드될 수밖에 없으므로 시스템 확장성에 대한 새로운 요구 사항이 제시된다는 점을 고려해야 합니다. 물론 유연성도 매우 중요합니다. 이는 현장 컨트롤러의 추가 또는 삭제가 전체 시스템의 성능에 영향을 미칠 수 없다는 사실에 주로 반영됩니다. 외부 환경이 변화함에 따라 시스템도 변화합니다. 세 번째는 실용성입니다. 결국 설계된 시스템이 적용되어야 하는데, 이는 설계자가 첨단 과학 정보 기술로부터 적용하기 쉬운 상식을 추출해야 하는 것이므로 시스템은 건물의 다기능성에 따라 다양한 요구 사항을 충족하고 제공할 수 있습니다. 편리하고 빠른지는 실용성이 검증되었는지 여부를 나타내는 또 다른 신호입니다. 관리 방법이 합리적이고 단순한지 여부는 시스템이 성숙했는지 여부를 테스트하는 중요한 신호입니다. 좋은 건물 제어 시스템은 건물의 각 하위 시스템의 데이터 콘텐츠를 완벽하게 통합하고 중앙 계층에 균일하게 표시하여 관리의 어려움을 줄일 수 있습니다. 관리. 마지막으로 경제성이 있습니다. 우리는 가장 정확하고 최첨단 기술을 채택하기 위한 시스템 설계를 요구하지만 실제 요구 사항도 고려해야 합니다. 현장 프로세서의 사용은 장기간 시스템 운영 요구를 충족할 수 있어야 하므로 합리적인 계획이 필요하며 맹목적으로 투자해서는 안 됩니다.
빌딩 자동화 제어 시스템의 설계는 먼저 해당 전기 도면 및 표준 사양을 기반으로 한 다음 국가 및 기타 국제 표준을 충족해야 합니다. 예를 들어, 건축 및 설계 소방 시스템, 조명 설계 표준, 엘리베이터 설계 표준, 공조 설치 및 환기 설계 표준, 산업 및 토목 건설 전원 공급 시스템 설계 표준 등이 설계되어야 합니다. 설계해야 하는 각 하위 시스템은 이에 따라 설계되어야 합니다. 해당 국가 사양을 사용하여 시스템 설계를 안내합니다.
3.3 시스템 기능 설계
설계된 시스템 솔루션은 각 버스의 통합을 달성하기 위해 이더넷 기술을 기반으로 합니다. 이는 네트워크 계층, 제어 계층 및 장치 계층의 3개 계층 구조를 포함합니다. 그중 장치 계층 네트워크 기술은 CAN 버스, Lonworks 등에 의존하고 이더넷 기술을 사용하여 관리 계층과 제어 계층 간의 통신을 구현합니다.
위에서 언급한 바와 같이 필드버스 제어 시스템(FCS)은 보다 개방적이고 분산되어 있으며 유지 관리가 용이하고 비용이 저렴하므로 이더넷으로 보완되는 빌딩 자동화 제어 시스템 설계에 더 적합합니다. 빌딩 자동화 제어를 실현하는 기술입니다. 자세한 설계 도면은 그림 1에 나와 있습니다.
그림 1 이더넷으로 구성된 빌딩 자동화 제어 시스템의 간략도
3.3.1 자동 제어 시스템의 네트워크 구조
설계된 시스템에는 주로 관리가 포함된다 , 제어 계층 및 장치 계층. 현장 컨트롤러 간의 지점 간 통신으로 구성된 지능형 모니터링 영역 계층은 제어 계층입니다. 모니터링 노드는 CAN 버스에 배치되며 관리 계층에는 중앙 마스터 컴퓨터와 하위 시스템 컴퓨터 시스템이 포함됩니다. 이더넷 기술은 관리 계층을 구축하고 관리 계층의 운영 스테이션은 중앙 컴퓨터를 제어하고 각 하위 시스템의 통합 명령 관리를 통합하며 시스템의 모든 데이터를 분석 및 처리할 수 있습니다. 장비 계층은 기계 및 전기 장비입니다. 제어 계층에서 관리되는 건물은 미리 설정된 프로그램에 따라 실행됩니다.
3.3.2 자동 제어 시스템 통합 기술
OPC 기술은 제어 계층과 관리 계층 간의 장비 데이터 정보 교환을 표준화하고 데이터 전송 속도와 신뢰성을 높일 수 있으며, 비용을 절감합니다. 빌딩 자동화 시스템에서 OPC를 선택할 때 장비 계층에서 독립적인 데이터 수집을 완료하기 위해 구현해야 하는 다양한 하위 시스템과 기능을 기반으로 해당 OPC 서버를 개발해야 합니다.
완전한 OPC 서버는 표준 인터페이스와 통신용 인터페이스라는 두 부분으로 구성됩니다. ASP.NET2005를 사용하여 두 가지 인터페이스를 개발하면 OPC 서버 개발이 실현됩니다. 표준 인터페이스의 개발은 데이터베이스 때문에 간단해집니다. 통신을 위한 인터페이스 개발에는 특정 동적 링크 라이브러리를 작성하기 위한 특정 통신 프로토콜과 데이터 수집 모드가 필요합니다. 이를 기반으로 구축된 OPC 서버 구조는 그림 2와 같다.
그림 2 OPC 서버의 전체 구조를 단순화한 다이어그램
이 구조를 통해 API 함수가 호출되어 서버 데이터 정보가 기록 및 로그아웃되며, 데이터는 특정 인터페이스 모듈에 따라 읽고 쓴 다음 캡슐화하여 클라이언트 요구 사항을 충족하기 위해 정보를 읽고 씁니다. 이 디자인의 핵심은 함수 호출을 통해 동적 링크 라이브러리를 구축하고 ASP.NET2005 DLL 호출을 통해 API 함수 프로토타입을 구축하는 것입니다. 일반적으로 사용되는 통신 프로토콜은 일반적으로 TCP/IP 프로토콜입니다. 통신 인터페이스를 통해 캡슐화된 정보를 읽고 쓰면 운영자는 데이터 관리 및 제어를 수행할 때 모든 하드웨어 장치에 액세스할 필요가 없습니다. 수집의 경우 독립적인 데이터 수집을 실현하려면 하위 시스템의 해당 OPC 서버만 확인하면 됩니다. 이러한 데이터를 사용하면 특정 분석 및 처리를 통해 자동 제어의 각 하위 시스템에 대한 기본 정보를 얻을 수 있으며 하위 시스템 작동 데이터 및 작동 상태의 통합된 표시가 달성될 수 있으며 이는 후속 자동 제어 관리를 크게 촉진합니다. 이것은 완전한 건물 자동 제어 프로세스입니다.
4 결론
지능형 건물은 미래 건물의 발전 방향이 되고 있습니다. 건물 장비 시스템의 중앙집중적이고 질서 있는 관리의 실현은 사회적 에너지 보존 개념을 실현하는 핵심 연결고리입니다. 그리고 노동 절약. 과학정보기술의 발전은 신뢰성 있고 실시간이며 저렴한 건물 자동 제어 시스템을 설계할 수 있는 가능성을 제공합니다. 필드버스 제어 시스템과 이더넷 기술을 이용하여 시스템 설계를 실현할 수 있으며, 안정적이고 유연한 사용을 목표로 이더넷 기술을 기반으로 CAN 및 Lonworks 버스 기술을 통합하고 OPC 기술을 사용하여 서버를 생성함으로써 빠르고 정확하게 작업을 구현할 수 있습니다. 화재 예방, 조명, 엘리베이터, 공조, 온도, 전원 공급 장치 및 기타 시스템과 같은 조명, 엘리베이터, 공조, 온도 및 전원 공급 장치와 같은 시스템의 정보 및 데이터를 중앙에서 제어할 수도 있습니다. 건물 내에서 실시간으로 장비 가동 상태를 모니터링하고, 결함을 적시에 조정하며, 인력 관리 비용을 절감하고, 건물의 건전하고 안전하며 효율적인 운영을 보장합니다. 건축 면적이 점점 더 커지고 높이가 높아지는 현대 사회에서 자동화 제어 네트워크 시스템은 확실히 건물의 내부 기능을 크게 향상시키고 안전하고 편안한 생활 및 작업 환경을 제공할 수 있습니다.
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