以太网技术在楼宇自控系统中的应用

《以太网技术在楼宇自控系统中的应用》

前言

第1章建筑智能化、信息化技术中的楼宇自控系统1

1.1现代建筑装备楼宇自控系统的原因及应用现状1

1.1.1楼宇自控系统的监控对象和能够产生的实际效果1

1.1.2bas的应用现状2

1.2建筑智能化、信息化技术研究和工程应用中的一些热点问题4

1.2.1建筑智能化、信息化技术与智能建筑技术4

1.2.2楼控技术与建筑智能化技术研究及工程应用中的一些热点问题7

1.3bas的结构分类12

1.3.1使用层级结构的bas12

1.3.2使用通透以太网的bas13

1.4bas的架构设计14

1.5关于建筑智能化、信息化技术的新观点16

1.5.1行业发展呼唤相关的系统性规范集16

1.5.2大力发展关于建筑智能化信息化技术的系统性理论17

1.5.3大力推广使用通透以太网结构的bas17

第2章bas软、硬件架构19

2.1卓灵公司bas19

2.1.1卓灵公司bas架构19

.2.1.2控制器及编程软件20

2.2施耐德公司tac bas23

2.2.1tac bas架构24

2.2.2控制器及编程软件25

2.2.3通信协议和网络体系26

2.3metasys bas27

2.3.1metasys bas系统架构27

2.3.2控制器及编程软件28

2.4bactalk bas30

2.4.1bactalk系统架构 30

2.4.2控制器、网关及编程软件31

2.5安德沃公司continuum bas37

2.5.1continuum系统架构37

2.5.2控制器及编程软件38

2.6excel5000 bas41

2.6.1excel5000系统架构41

2.6.2控制器及其接口42

2.6.3ebi系统43

2.6.4care44

2.7西门子公司apogee bas47

2.7.1apogee系统架构48

2.7.2s600 bas的网络体系49

2.7.3apogee系统软件52

2.8柏斯顿公司ibs-5000 bas53

2.8.1ibs-5000系统架构53

2.8.2ibms-5000系统的集成架构54

2.8.3控制器及编程软件55

第3章空调系统原理与bas57

3.1bas的组成和功能57

3.1.1bas的组成和功能要求57

3.1.2bas的软件系统和功能57

3.2楼宇供配电系统的监控58

3.2.1楼宇供配电系统的主要监控内容58

3.2.2高低压供配电系统监控60

3.2.3应急柴油发电机组与蓄电池组的监控60

3.3给排水自动控制系统和通风设施60

3.3.1供水方式和排水系统及自动控制60

3.3.2给排水系统监控63

3.3.3高位水箱供水系统监控64

3.3.4排水系统的自动控制65

3.3.5水泵变频调速控制供水系统及节能66

3.3.6bas中的通风设施67

3.4照明系统监控67

3.5电梯系统监控68

3.5.1电梯控制方式68

3.5.2电梯监控系统的监控内容69

3.6空调系统原理70

3.6.1中央空调系统的组成和分类70

3.6.2湿空气的焓湿图71

3.6.3空调房间的热负荷和湿负荷75

3.6.4空调房间送风量的确定和空调系统新风量的确定78

3.7pid控制79

3.7.1pid控制器79

3.7.2连续控制系统中的pid控制81

3.7.3离散控制系统中的pid控制82

3.7.4pid控制器各参数对控制性能的影响83

3.7.5连续系统和离散系统的转换84

3.8空调系统的自动控制85

3.8.1中央空调冷热源系统及前端设备85

3.8.2空调系统冷源自动控制87

3.8.3空调系统热源及自动控制93

3.8.4变风量空调系统的自动控制95

第4章以太网技术100

4.1以太网技术概述100

4.1.1以太网的概念100

4.1.2以太网的主要优势100

4.2以太网的分类及系列标准101

4.2.1ieee 802系列标准101

4.2.2ieee 802.3—2008以太网标准102

4.310base-5/2/t/f网络102

4.3.110base-5网络（粗缆以太网）102

4.3.210base-2网络（细缆以太网）103

4.3.310base-t网络104

4.3.410base-f网络105

4.4802.3u快速以太网105

4.4.1100base-t网络105

4.4.2100base-t4标准106

4.4.3100base-tx标准107

4.4.4100base-fx标准107

4.4.5100base-t2标准107

4.4.6ieee 802.3系列标准108

4.5千兆位以太网110

4.5.1千兆位以太网的结构体系110

4.5.21000base-lx标准110

4.5.31000base-sx标准111

4.5.41000base-cx标准111

4.5.51000base-t标准111

4.6千兆位以太网的技术特征112

4.7从标准以太网、快速以太网到千兆位以太网的升级114

4.7.1网络环境需要更高的带宽114

4.7.2交换机到交换机连接信道的升级114

4.7.3交换机到服务器连接信道的升级114

4.7.4对交换式快速以太主干网的升级114

4.7.5网络升级的一些注意事项114

4.7.6从标准和快速以太网向千兆位以太网升级的举例115

4.7.7一个大型网吧的千兆位以太网使用实例116

4.8用于工业控制及工业环境的千兆位以太网116

4.8.1基于光纤运行的千兆位以太网5种非ieee标准的千兆位以太网规范和标准比较117

4.9万兆位以太网118

4.9.1万兆位以太网的技术特点118

4.9.210000base-er标准和10000base-ew标准118

4.9.310000base-lr标准、10000base-l4标准和10000base-sr标准118

4.9.410000base-sw标准119

4.9.5万兆位以太网物理层标准和组网距离119

4.9.6万兆位以太网的应用120

4.10以太网信号帧结构120

4.10.1数据帧120

4.10.2osi模型中不同层级上的数据块组织形式124

4.11网络互联设备126

4.11.1中继器、集线器和网桥127

4.11.2交换机128

4.12路由器135

4.12.1路由器的作用135

4.12.2路由器与中继器、网桥、交换机的主要功能区别136

4.12.3路由器分类137

4.12.4路由器的基本配置137

4.12.5路由器选购138

4.13全双工交换式以太网138

4.13.1交换式以太网138

4.13.2全双工交换式以太网139

第5章控制网络技术142

5.1控制网络技术的发展142

5.1.1控制网络概述142

5.1.2控制网络技术的发展概述143

5.2bas中的现场总线与控制网络技术145

5.3can总线网络147

5.3.1can通信技术的特点147

5.3.2使用优先级控制结合csma/ca媒质访问控制模式148

5.3.3can通信节点和报文帧149

5.3.4使用can组织系统方式灵活149

5.4lonworks总线技术150

5.4.1lonworks总线技术概述150

5.4.2lonworks网络控制技术系统开发实例155

5.4.3网络接口卡158

5.4.4网络服务器159

5.5eib169

5.5.1eib概述及特点169

5.5.2eib网络的拓扑171

5.5.3eib通信协议和系统性能171

5.5.4eib传输介质171

5.5.5应用实例172

5.6cebus172

5.6.1cebus的标准和通信协议172

5.6.2cebus在智能建筑中的应用174

5.7modbus175

5.7.1modbus技术概述175

5.7.2modbus总线技术在bas中的应用176

5.8profibus178

5.8.1profibus的结构178

5.8.2profibus通信参考模型179

5.8.3总线存取技术180

5.8.4profibus在bas中的应用181

5.9控制网络与局域网的区别以及控制网络的选择184

5.9.1控制网络与局域网的区别184

5.9.2bas中常用控制网络和底层控制网络的选择185

5.10rs-232总线和rs-485总线185

5.10.1rs-232总线185

5.10.2rs-485总线187

5.11以太网作为控制网络190

5.11.1以太网进入工控领域的背景和以太网的优点190

5.11.2以太网与现场总线技术的比较191

5.11.3以太网在工控领域中应用遇到的一些问题和解决办法192

5.12dcs、fcs和plc控制系统的比较分析193

第6章工业以太网与实时以太网196

6.1工业以太网与现场总线196

6.1.1工业以太网与实时以太网的概念196

6.1.2关于现场总线和实时以太网的iec 61158—2009标准200

6.1.3关于实时以太网的iec 61784-2—2007标准201

6.2关于工业以太网和实时以太网技术的几个问题201

6.3ethernet/ip203

6.3.1ethernet/ip通信协议模型203

6.3.2ethernet/ip实时以太网系统结构205

6.4profinet206

6.4.1profinet简介206

6.4.2profinet通信协议模型207

6.4.3profinet技术中的部分重要概念207

6.4.4profinet组网拓扑和子网209

6.4.5profinet网络接口的技术规范210

6.4.6优化的profinet211

6.4.7profinet技术应用实例212

6.5ethercat214

6.5.1ethercat系统的结构215

6.5.2ethercat网络中的主站、从站和通信协议模型216

6.5.3ethercat网络拓扑和传输介质217

6.5.4ethercat技术特点218

6.6ethernet powerlink219

6.6.1powerlink国际标准与通信协议219

6.6.2ethernet powerlink的系统结构和安全222

6.6.3主站和从站223

6.7epa224

6.7.1epa标准224

6.7.2epa通信协议和系统结构225

6.7.3互通信与互操作227

6.7.4开放性与安全227

6.8modbus tcp(rtps)228

6.8.1modbus/tcp工业以太网协议228

6.8.2modbus/tcp数据帧229

6.8.3modbus/tcp网络的体系结构及通信229

6.9工业以太网监控系统的结构230

6.9.1c/s结构230

6.9.2b/s结构231

6.9.3b/s结构与c/s结构相结合的体系结构231

6.10某型号工业以太网交换机性能及技术参数介绍232

第7章使用通透以太网的bas234

7.1以太网、工业以太网在智能型建筑中的应用234

7.1.1建筑内部的以太网层次234

7.1.2以太网技术应用于工控和楼控系统中的优点234

7.1.3对应用于工控和楼控领域中以太网的一些要求及解决办法236

7.2在csma/cd机制下选择不同通信协议提高实时性和确定性238

7.2.1tcp和udp及报文段格式238

7.2.2在csma/cd机制下选择不同通信协议提高实时性和确定性239

7.3使用通透以太网的bas241

7.3.1卓灵公司bas241

7.3.2研华公司ibas-2000 bas245

7.3.3基于以太网的apogee bas248

7.3.4honeywell公司webs bas250

7.3.5使用工业以太网的bas举例(机场航站楼的bas)255

7.4关于使用通透以太网楼控系统的部分观点257

7.5使用通透以太网的楼控系统与综合布线的关系259

7.6工业以太网与商用以太网设备之间的主要区别261

7.6.1工业以太网与商用以太网设备的区别261

7.6.2工业以太网与信息网络的区别261

7.6.3几种工业以太网的比较262

第8章工业以太网的规划安装调试263

8.1工业以太网和商用以太网的主要区别263

8.2mice环境参数和it结构布线标准264

8.2.1mice环境参数264

8.2.2it结构布线标准265

8.3工业以太网的网络结构和虚拟局域网265

8.3.1工业以太网拓扑结构265

8.3.2虚拟局域网266

8.3.3规划一个工业以太网要考虑的问题267

8.4组建一个工业以太网的部分注意事项267

8.4.1工业以太网环境中的无线ap267

8.4.2带宽考虑267

8.4.3电磁辐射和免疫要求267

8.4.4工业以太网使用的电缆和连接器268

8.5工业以太网中设备的连接269

第9章无线网络技术在建筑智能化中的应用271

9.1wlan组网及典型的实用系统271

9.1.1wlan概述271

9.1.2wlan的标准272

9.1.3wlan的结构及组网拓扑273

9.1.4wlan的接入方式275

9.1.5在windows2000操作系统下对一个标准的wlan进行设置276

9.1.6在windows xp操作系统下设置wlan278

9.1.7工业无线移动通信中的wlan技术及应用278

9.2应用于楼宇环境小规模的无线传感器网络282

9.2.1楼宇环境中的小规模无线传感器网络282

9.2.2楼宇环境小规模无线传感器网络的应用283

9.2.3楼宇环境中小规模传感器网络注重解决的问题283

9.2.4广义无线传感器网络及结构284

9.2.5楼宇环境中小规模传感器网络的路由协议设计285

9.2.6楼宇环境小规模传感器网络的覆盖控制289

9.2.7在楼宇环境中应用的异构无线传感器网络291

9.3短距低功耗无线网络技术在建筑智能化中的应用293

9.3.1短距低功耗无线网络293

9.3.2zigbee网络在建筑智能化技术中的应用294

9.3.3蓝牙网络技术应用于智能建筑295

9.3.4超宽频（uwb）技术和ncf技术296

9.3.5结论297

9.4短距无线网络的互联互通297

9.4.1短距无线网络的互联互通概述297

9.4.2短距无线网络互联互通可实现建筑内无盲区的数据覆盖298

9.4.3技术的发展现状298

9.4.4应用方向及前景299

第10章下一代互联网与ddc控制器编程技术分析301

10.1下一代互联网技术在bas中的应用301

10.1.1下一代互联网和ipv6301

10.1.2ipv6的地址结构和地址配置304

10.1.3ipv4向ipv6体系的过渡305

10.2图形模块化ddc 控制器编程语言中智能算法的应用309

10.2.1问题的提出和解决该问题的意义309

10.2.2使用图形模块化编程语言的优势309

10.2.3常规程序和融入智能算法的控制程序310

10.2.4一个使用模糊控制的pid调节器控制程序编制及分析311

10.2.5融入智能算法的ddc 控制器图形模块化编程的一些问题分析及结论312

10.2.6一个应用实例313

参考文献318