빌딩 자동화 제어 네트워크 기술 연구
고층 건물과 초대형 건물에서 점점 더 많은 현대 사회에서 건물에 흩어져 있는 대형 장비의 중앙 집중식 관리 및 제어를 실현하는 방법은 건물의 양성 운영에 영향을 미치는 중요한 요소입니다. 이러한 분산 제어 요구사항은 또한 분산된 건물 장비에 대한 모니터링, 제어 및 측정을 필요로 하는 새로운 자동 제어 시스템의 탄생을 결정합니다. 빌딩 자동화 제어 시스템 개발 중 각종 시스템의 장단점을 비교하고, 이더넷이 빌딩 자동화 제어 시스템 건설에 미치는 의미를 설명하고, 관련 표준, 원칙 및 근거를 따르는 기초 위에서 빌딩 자동화 제어 네트워크의 구성과 정해진 목표를 검토하였다. 마지막으로 이더넷 기술을 기반으로 필드 버스 제어 시스템을 통합하고 OPC 서버를 구축하여 통신 인터페이스의 효율적인 데이터 전송 및 자동화 제어 시스템을 설계합니다.
키워드 건물 자동 제어 네트워크; 이더넷; (OligomericProanthoCyanidins 와 동일) 프로 안토시 아니 딘
우리나라 경제의 빠른 발전과 과학기술의 지속적인 발전에 따라 최근 몇 년 동안 우리나라의 빌딩 자동화 제어 기술이 크게 향상되었다. 빌딩 자동화 제어 시스템이란 과학기술을 바탕으로 고도로 자동화된 관리 및 제어를 수행하는 시스템 메커니즘이다. 이러한 네트워크 제어 플랫폼을 통해 건물 내 다양한 장비를 원클릭 관리할 수 있습니다. 여기에는 컴퓨터 네트워크 기술, 자동 제어 및 네트워크 통신 기술이 포함되며, 통합 관리할 수 있는 장비로는 에어컨 시스템, 온도 시스템, 엘리베이터, 소방 시스템, 조명 장비 등이 있습니다. 빌딩 자동화 제어 시스템은 관리 난이도와 인건비를 크게 줄일 수 있으며 효율성, 환경 보호, 에너지 절약 기능을 갖추고 있습니다. 자동 제어 네트워크 시스템의 발전은 지능형 건물의 미래 발전 방향을 어느 정도 결정한다고 할 수 있다.
1 빌딩 자동화 제어 시스템 개발
1..1빌딩 자동화 시스템 개발
빌딩 자동화 제어 시스템은 과학 정보 기술의 발전 추세를 파악해 30 ~ 40 년 동안 네 가지 발전 단계를 거쳤다. 첫 번째 단계는 1970 년대에 시작된 CCMS 중앙 모니터링 시스템으로, 건물 곳곳에 정보 수집 스테이션을 설치한 다음 버스를 중앙 스테이션에 연결하여 CCMS 중앙 모니터링 시스템을 형성하는 원리입니다. 이 시스템의 중추는 중앙 컴퓨터이다. 정보 수집 스테이션에서 정보를 수신 및 처리하여 적절한 결정을 내리고 명령을 실행하여 건물의 장비 매개변수를 조정합니다. 두 번째 단계는 1980 년대의 DCS 분산 제어 시스템이었습니다. 사실 80 년대의 정보 수집기는 80 년대의 기술 제품인 디지털 컨트롤러로 발전했습니다. 각 디지털 컨트롤러에 대해 분산 제어 시스템 컴퓨터를 구성하면 각 독립 디지털 컨트롤러가 수집된 정보를 표시하고 처리할 수 있으며, 변전소는 그 위에 중앙 컴퓨터를 설치하기만 하면 완전히 독립적으로 정보를 처리할 수 있습니다. 세 번째 단계는 1990 년대의 개방형 분산 시스템으로, 필드 버스에서의 애플리케이션을 통해 3 계층 구조의 BAS 제어 네트워크 시스템을 배치하여 중앙 스테이션, DDC 지점 및 현장 네트워크 계층의 입출력 구조를 형성하여 전체 시스템을 시스템 구성 및 관리에 더욱 개방적이고 유연하게 만듭니다. 네 번째 단계는 2 1 세기 후의 네트워크 통합 시스템입니다. 네트워크 시스템에는 화재, 안전, 조명, 온도 등의 하위 시스템을 최적화하는 중앙 마스터 스테이션이 있습니다. , 그런 다음 통합 관리, 더 쉽고 빠릅니다.
40 년의 발전 과정에서 빌딩 자동화 시스템의 가장 큰 변화는 필드 버스 제어 시스템 (FCS) 이 분산 제어 시스템 (DCS) 을 대체했다는 것이다. DCS 는 시뮬레이션, 운영 및 관리 성능이 우수하지만 비용, 안정성, 시스템 개방성이 떨어지는 것은 성장을 제한하는 병목 현상입니다. 과학기술이 발달하면서 필드 버스 제어 시스템이 우후죽순처럼 등장하면서 전형적인 현대 기술의 낙인이 찍혀 더 높은 통제력과 과학성을 갖추고 있다. 가장 큰 장점은 시스템 케이블 연결 단순화, 운영 및 서비스 용이성 향상, 실시간 최적화, 비용 절감입니다.
1.2 이더넷이 빌딩 자동화 분야에 진입하기 시작했다.
이더넷은 항상 LAN 구축의 핵심 기술 네트워크였습니다. 과학기술이 한층 발전함에 따라 이더넷의 사이트는 독립적으로 데이터 정보를 보내고 수신하는 진화를 완료하고 물리적 계층 데이터의 충돌, 정체 및 캐시를 줄여 빌딩 자동화 시스템의 개발 및 설계를 위한 독특한 아이디어를 제공합니다. IEEE802.3af 표준이 공포되자 이더넷 기반 산업용 스위치 제품이 크게 늘었고 필드 버스 기반 개방형 이더넷 표준도 속속 등장하고 있습니다. ODVA, CI, HSE, Profinet 등. 이더넷과 필드 버스 제어 시스템의 조합은 모든 당사자의 단점을 보완하고 산업 자동 제어 시스템의 설계를 점진적으로 형성합니다. 산업 통제 분야에서의 성공적인 응용은 건물 통제 시스템의 급속한 발전을 직접적으로 촉진시켰다. 이더넷은 초기 정보 계층에서 제어 계층에 이르기까지 점점 더 많은 애플리케이션을 사용하고 있습니다.
이더넷의 장점은 정보 네트워크에서 제어 계층으로의 완벽한 전환을 실현하고, 각 계층의 통합을 실현하며, 이러한 시스템을 쉽게 개발하고 관리할 수 있게 해 주며, 지능형 건물의 다른 시스템과의 빠르고 완벽한 통합을 실현한다는 것입니다. 그러나 이더넷 기술과 필드 버스 제어 시스템의 통합 연구는 아직 초기 단계에 있다는 점도 인식해야 한다. 연구 비용이 높고 제품이 적기 때문에 사용자 선택이 적고 보급을 방해할 수 있기 때문이다. 이더넷의 서비스 가능성과 실시간 성능도 검증할 시간이 필요하기 때문이다.
2 빌딩 자동화 시스템 구성 및 기본 기능
2. 1 빌딩 자동화 시스템 구성
빌딩 자동화 제어 시스템에는 일반적으로 에어컨, 소방, 전원 공급 장치, 엘리베이터, 안전 관리, 급수 및 배수 등의 하위 시스템이 포함됩니다. 이더넷 기술을 통해 통신 네트워크를 구축하고, 필드 버스 제어 시스템을 통합하고, 제어 계층, 관리 계층 및 장치 계층을 설정하고, 운영 스테이션을 네트워크 제어 장치에 연결할 수 있습니다. 전송 제어 프로토콜/프로토콜 사용, 사용자 데이터 프로토콜 설정, OPC 서버 구축, 모든 장치에 대한 제어 터미널 관리 중앙 집중화, 클라이언트에 대한 사용자 자유로운 액세스 제공, 직접 장치를 보는 번거로운 과정을 피할 수 있습니다. 네트워크 제어 장치를 추가하면 건물 내 각 하위 시스템을 모니터링, 공유 및 관리할 수 있으며, 다양한 통계 컴퓨팅 기능을 통해 특정 상황에서 운영 스테이션의 기능을 대체하여 휴대용 비상 정보 처리 및 명령 제어를 완료할 수 있습니다.
2.2 빌딩 자동화 시스템 기능
빌딩 자동화 제어 시스템의 기본 기능은 다음과 같습니다.
(1) 여러 하위 시스템의 시동 및 정지 제어 및 장치 작동 상태 모니터링을 제공합니다.
(2) 장비 운영에 대한 내역 데이터를 수집하여 장비 수명 운영에 대한 기술 데이터 분석을 완료합니다.
(3) 외부 환경의 변화에 따라 장비의 작동 매개변수를 자동으로 조정합니다.
(4) 건물 내 각 시스템 운영에서 발생할 수 있는 장애 및 돌발사건을 모니터링하고 완벽한 처리 방안을 구성합니다.
(5) 물, 전기, 가스 등의 과학적 관리. , 에너지 절약, 효율성, 자동화;
(6) 각 하위 시스템에 있는 디바이스의 경우 참조를 위해 실행 파일, 기록 및 유지 관리를 포함한 디바이스 관리 보고서를 보관합니다.
3 빌딩 자동화 제어 네트워크 시스템 설계
3. 1 자동화 제어 시스템 설계의 일반 원칙인 빌딩 자동화 시스템의 주요 기능은 건물 내의 각 하위 시스템을 모니터링하고, 운영 데이터를 수집하고, 운영 상황을 비교 분석하고, 어떤 상황에서도 장비의 정상적인 작동을 보장하며, 빠르고 간편한 원격 모니터링을 가능하게 하는 것입니다. 가장 분명한 장점은 사고 발생 확률을 크게 낮추고 그에 따라 설비의 수명을 연장시킨다는 것이다. 이러한 중앙 집중식 제어 및 관리를 통해 각 하위 시스템의 통일되고 질서 있는 관리를 실현하여 건강하게 운영하고 각 시스템의 기능을 충분히 발휘하여 지능형 건물 건설을 위한 견고한 기반을 마련할 수 있습니다. 가장 대표적인 고층 현대 지능형 건물을 설계 대상으로 자동화 제어 네트워크 시스템을 만드는 핵심 기술에 대해 간략하게 설명합니다.
앞서 언급했듯이 빌딩 자동화 제어 시스템은 먼저 하위 시스템의 효율적인 운영을 보장하고 하위 시스템의 질서 정연한 운영과 유연한 자동 운영을 실현하여 인력 관리를 줄이고 인적 자원 및 자본 비용을 절감해야 합니다. 여기에 설계된 시스템은 주로 일반 소유주와 가격 대비 성능의 요구 사항을 바탕으로 중앙 집중식 관리 및 분산 관리를 동시에 수행할 수 있는 자동 제어 시스템을 설계하는 최적의 방안을 채택하고 있습니다. 예를 들어 유명한 BACTalk 빌딩 관리 시스템인 BMS 기반 자동 제어 시스템은 한 플랫폼에서 소방 시스템, 보안 시스템, 조명 시스템, 엘리베이터 등을 제어할 수 있으며, 고급 현장 컨트롤러를 갖추고 있으며, 다른 시스템 장비와의 오픈 인터페이스를 제공합니다. 현대 고층 건물의 특성에 따라 엘리베이터 시스템, 중앙 에어컨 시스템, 조명 시스템, 급수 및 배수 시스템 등 주요 모니터링 하위 시스템을 설계합니다.
3.2 빌딩 자동화 제어 네트워크 시스템의 설계 원칙과 근거
빌딩 자동화 시스템을 설계할 때는 반드시 다음 원칙을 따라야 한다. 첫 번째는 신뢰성입니다. 신뢰성은 자동 제어 시스템의 적합성 여부를 검증하는 첫 번째 기준입니다. 분산 제어 시스템이 우선하며, 자동 제어 작업이 여러 현장 프로세서에 전달되어 단일 프로세서 고장이 전체 시스템의 정상적인 작동에 영향을 미치지 않도록 합니다. 신뢰성의 또 다른 표현은 시스템의 데이터 수집 및 기록의 정확성이며, 잘못 보고하거나 누락할 수 없기 때문에 시스템 하드웨어 및 소프트웨어에 대한 요구가 매우 엄격하다는 것입니다. 둘째, 유연성과 확장성을 갖추고 있습니다. 빌딩 자동화 시스템은 다른 네트워크 시스템과 마찬가지로 과학기술이 발전함에 따라 진화하고 업그레이드될 것이다. 초기 시스템을 구축한 후에는 과학 정보 기술의 발전과 함께 기존 시스템을 최적화하고 업그레이드해야 한다는 점을 고려하여 시스템 확장성에 대한 새로운 요구 사항을 제시합니다. 물론 유연성도 중요합니다. 주로 현장 컨트롤러의 증감은 전체 시스템의 성능에 영향을 미치지 않으며, 시스템의 구성과 기능 애플리케이션은 외부 환경의 변화에 따라 시스템을 변경할 수 있도록 유연해야 합니다. 세 번째는 실용성입니다. 설계된 시스템은 항상 적용되었으며, 디자이너는 첨단 과학 정보 기술에서 응용하기 쉬운 공통성 지식을 추출해야 하며, 시스템은 건물의 다용성에 따라 다양한 요구를 실현할 수 있습니다. 편리함과 불편함은 실용적이고 실용적이지 않은 또 다른 표시이다. 관리 모델이 합리적이고 단순한지 여부는 시스템이 성숙한지 여부를 검증하는 중요한 표시이다. 좋은 건물 제어 시스템은 건물의 각 하위 시스템 데이터 내용의 완벽한 합성을 실현하여 중앙 차원에서 통일적으로 제시하여 관리의 어려움을 줄일 수 있다. 마지막은 경제다. Dell 은 시스템 설계에 가장 정확하고 최첨단 기술을 도입하는 동시에 실제 수요 고도도 고려해야 합니다. 현장 프로세서를 사용하면 시스템의 장기 가동을 만족시킬 수 있으므로 합리적인 계획을 세워야 하며, 맹목적으로 투자하지 말아야 한다.
빌딩 자동화 제어 시스템의 설계는 해당 전기 도면 및 표준을 기반으로 국가 및 기타 국제 표준을 충족해야 합니다. 예를 들어 소방 시스템 건축 설계 표준, 조명 설계 표준, 엘리베이터 설계 표준, 에어컨 설치 및 환기 설계 표준, 산업 및 민간 건물 전원 공급 시스템 설계 표준 등이 있습니다. 설계가 필요한 각 하위 시스템에 대해 해당 국가 사양에 따라 시스템 설계 지침을 수행해야 합니다.
3.3 시스템 기능 설계
설계된 시스템 시나리오는 이더넷 기술을 기반으로 각 버스의 통합을 가능하게 합니다. 네트워크 계층, 제어 계층, 디바이스 계층의 세 가지 계층으로 구성됩니다. 장치 계층의 네트워크 기술은 CAN 버스와 Lonworks 에 의존하며 이더넷 기술을 사용하여 관리 및 제어 계층 통신을 가능하게 합니다.
요약하자면, 필드 버스 제어 시스템 (FCS) 은 더 개방적이고, 분산되고, 유지 보수가 쉽고, 비용이 저렴하기 때문에 빌딩 자동화 제어 시스템 설계에 더 적합하며, 이더넷 기술로 빌딩 자동화 제어를 가능하게 합니다. 자세한 설계도는 그림 1 을 참조하십시오.
그림 1 이더넷 빌딩 자동화 제어 시스템도
3.3. 1 자동 제어 시스템 네트워크 구조
설계된 시스템에는 주로 관리, 제어 및 장비 계층이 포함됩니다. 필드 컨트롤러 간 지점 간 통신으로 구성된 지능형 모니터링 영역 계층은 CAN 버스와 Lonworks 버스에 배치되는 제어 계층입니다. 경영진에는 중앙 마스터 및 하위 시스템 컴퓨터 시스템이 포함됩니다. 이더넷 기술을 사용하여 경영진을 구축하면 경영진의 운영 스테이션이 중앙 컴퓨터를 제어하고, 각 하위 시스템에 대해 통합 명령 관리를 통합하고, 시스템의 모든 데이터를 분석하고 처리할 수 있습니다. 설비 층은 건물 내의 기계 설비로, 제어층 관리 하에 사전 설정된 절차에 따라 작동한다.
3.3.2 자동 제어 시스템 통합 기술
OPC 기술은 제어 계층과 관리 계층 간의 장비 데이터 정보 교환을 표준화하여 데이터 전송 속도와 신뢰성을 높이고 비용을 절감할 수 있습니다. 빌딩 자동화 시스템에서 OPC 를 선택할 때 서로 다른 하위 시스템 및 기능에 따라 적절한 OPC 서버를 개발하여 장비 계층의 독립 데이터 수집을 완료해야 합니다.
전체 OPC 서버는 표준 인터페이스와 통신 인터페이스의 두 부분으로 구성됩니다. ASP 를 사용합니다. NET2005 는 두 개의 인터페이스를 개발하고 OPC 서버를 개발했습니다. 표준 인터페이스 개발은 데이터베이스 때문에 간단해지며, 통신 지향 인터페이스 개발에는 특정 동적 링크 라이브러리를 작성하기 위해 특정 통신 프로토콜 및 데이터 수집 방법이 필요합니다. 이 방법으로 작성된 OPC 서버 구조는 그림 2 에 나와 있습니다.
그림 2 OPC 서버 전체 맵
이 구조를 통해 API 함수를 호출하고, 서버 데이터 정보를 기록 및 취소하고, 특정 인터페이스 모듈에 따라 데이터를 읽고 교환한 다음, 읽기 및 쓰기 정보를 패키지화하여 클라이언트의 요구를 충족시킵니다. 이 설계의 핵심은 함수를 호출하여 동적 링크 라이브러리를 구축하고 ASP.NET2005 의 DLL 을 호출하여 API 함수 프로토타입을 설정하는 것입니다. 일반적으로 사용되는 통신 프로토콜은 TCP/IP 프로토콜입니다. 통신 인터페이스를 통해 캡슐화된 정보를 읽고 쓰면 컴퓨터와 클라이언트 데이터를 동시에 액세스할 수 있습니다. 운영자는 데이터 관리 및 제어를 수행할 때 각 하드웨어 장치에서 데이터를 수집할 필요 없이 하위 시스템에 해당하는 OPC 서버만 보면 데이터를 독립적으로 수집할 수 있습니다. 이러한 데이터를 통해 각 하위 시스템을 자동으로 제어하는 기본 데이터를 얻을 수 있습니다. 특정 분석 및 처리를 통해 하위 시스템 운영 데이터 및 운영 상태를 일관되게 표시할 수 있으므로 후속 자동 제어 관리가 크게 용이합니다. 이것은 완전한 건물 자동 제어 과정입니다.
4 결론
지능형 건물은 미래 건물의 발전 방향이 되고 있으며, 건축 설비 시스템의 중앙 집중식 관리는 사회 에너지 절약 절약의 이념을 실현하는 핵심 고리이다. 과학 정보 기술의 발전으로 저비용 설계가 신뢰할 수 있는 실시간 건물 자동 제어 시스템이 가능해졌다. 필드 버스 제어 시스템과 이더넷 기술을 이용하여 시스템 설계를 실현할 수 있다. 안정적이고 유연한 사용을 목표로 이더넷 기술을 기반으로 CAN 및 Lonworks 버스 기술을 통합하고 OPC 기술을 사용하여 서버를 만들면 소방, 조명, 엘리베이터, 에어컨, 온도, 전원 공급 등의 시스템에 대한 정보와 데이터를 빠르고 정확하게 통합할 수 있습니다. 또한 건물 내 하위 시스템을 할당 및 제어하고, 장비의 작동 상태를 실시간으로 모니터링하며, 오류를 적시에 조정하고, 인력 관리 비용을 절감하고, 건물을 보호할 수 있습니다. 건축 면적이 점점 커지고 고도가 높아지는 현대사회에서는 자동 제어 네트워크 시스템이 건물의 내부 기능을 크게 개선하고 안전하고 편안한 생활과 작업 환경을 제공할 것이다.
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