智能配電儀表分析論文

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摘要：美國能源控制公司（AEC）提供的AEC系列智能配電儀表具備先進的通訊功能，可與世界上眾多樓宇自控系統可靠地互聯。主要互聯方式有OPC方式，Gateway（網關）方式等。

關鍵詞：AEC智能配電儀表樓宇自控系統

一、引言

智能大廈弱電系統融計算機技術、網絡技術、現代控制技術、圖形顯示技術及通信技術于一體，是智能建筑極其重要的組成部分，它監督整棟大廈的全部機電設備。弱電系統一般包括樓宇自動化系統(BAS)、消防自動化報警子系統(FAS)、智能配電子系統（AEC）、安防子系統(SAS)、衛星接收及有線電視子系統(CATV)、車庫管理子系統(CPS)、公共廣播及緊急廣播子系統(PAS)。弱電系統的集成就是將各分系統集成到一個統一的平臺下，實現聯動控制、信息共享，以便對整棟建筑的管理。

智能建筑的目標是在系統一體化集成的基礎上，通過系統集成來實現信息、資源和任務的綜合共享與全局一體化的綜合管理。

智能配電系統作為智能建筑信息系統（BAS）的重要組成部分，其中主要產品為智能配電儀表，如AEC公司的6800、4620等。

美國能源控制公司（AEC）作為智能配電領域的專業廠商，向業界提供先進的全系列智能配電儀表，如下：

1.AEC智能配電儀表

2.AEC綜合保護測控單元

3.AEC智能配電系統

二、先進的AEC智能配電儀表，適用于樓宇自控系統（BAS）

1、先進的樓宇自控系統具備良好的開放性

當前世界上眾多樓宇自控系統(BAS)產品供應商云集中國大陸，尤其是上海。在這里列出一些比較著名的公司(產品)名稱：Honeywell,JohnsonControls,Landis&Staefa,Satchwell,STE&E,CaradonTrend,Andover,Siebel,CSI(ControlSystemInternational),TA(Tour&AndersonAB),Auto-Matrix等等。

考察這些BAS產品和外部設備的數據交換能力或者說開放性能，可以說有多種多樣的情況。但通過分析綜合，這些產品和外部設備的數據交換能力，大致可分為以下幾種情況：

①產品支持某種標準的數據交換協議，具有很好的開放性能。例如支持微軟Windows操作系統下的OPC(OLEforProcessControl)功能；或者動態數據交換(DDE)功能，數據交換通過軟件實現，不需要硬件接口；公開接口技術的詳細規格、說明，接口軟件隨系統監控軟件一起售于用戶，開發通訊功能不必向產品供應商另外支付費用。以上著名公司的主流產品完全符合這一條，AEC的產品也同樣符合這樣的要求。

②產品支持某種標準的數據交換協議，具有一定的開放性能。例如具有DDE功能，或者有其它某種軟件數據交換工具，像API函數接口，但不公開有關軟件技術的詳細規格、說明，用戶開發數據通訊功能需要另外購買支持這種功能的軟件，有的產品可能還要增配相應的硬件。目前一些國內公司的產品屬于這種情況。

③沒有軟件數據交換功能，但在控制機上具有串行通訊接口，如買方有外部通訊要求，供應商可以提供串行通訊協議，但一般要求買方另外支付一定的費用，并在知識產權方面承擔一定的責任。一些公司早期的產品屬于這種情況，建議用戶盡量避免在21世紀購買20世紀的產品。

④沒有軟件數據交換功能，也不提供開放的通訊協議。目前很少，最初的BAS屬于這種情況。

對于有信息集成要求的項目來說，應優先考慮采用符合上述第1種情況的BAS產品。使用什么方式和集成系統交換數據，在軟件工作量方面是差別很大的，這些因素將會反映到系統集成的工作量和成本之中。這里僅舉樓宇自控系統產品為例，其它弱電產品和上述情況類似。

由于實施系統信息集成，要求被集成的弱電產品是一個開放的、能夠和外部交換數據的系統。這一點適用于所有被集成的弱電子系統產品。AEC的智能配電產品就是這樣一個開放的、能夠和外部交換數據的系統。

在系統集成工程開展時，作為系統集成商應負全面的責任，他們應將已經掌握的各種接口資料，向業主、設計院和建設者提出客觀的參考意見。他們應向所有子系統供貨商提出系統集成方案中關于實現數據通訊的技術要求，由各子系統供貨商承擔責任，提供關于通訊接口的技術資料。他們應和各子系統供貨商建立融洽的合作關系，因為集成系統和各子系統通訊接口的設計、技術開發和調試完成，取決于各子系統本身的正常開通及現場數據地址的組織和編程，這種合作關系是極為重要的。

2、利用OPC集成的總體方案

目前，隨著網絡技術的飛速發展，BMS集成產品的技術趨勢也在向著基于真正開放標準和子系統平等的方向發展。因此，本文選取以上主流公司OPC技術實現系統的集成，采用瀏覽器/服務器(B／S)結構、Web技術的產品。其邏輯結構如圖1所示。

為了實現數據共享，在統一的界面上對所有的子系統進行監控管理，必須提取所有子系統需要的數據。系統通過運行在各子系統主機上的服務程序采集各個子系統的數據，并加以整理轉譯存人數據庫，同時提供給監控系統。這樣，各客戶可在客戶機上監控子系統的實時工況。各子系統通過OPC客戶接口與符合OPC規范的現場設備實現數據交互，中央監控站也是通過OPC客戶接口與各子系統實現數據交互。這樣，通過標準化的OPC客戶接口和OPC服務器接口，中央監控站就可以和各子系統進行數據通信，從而達到控制和管理的目的，實現了系統的集成。因此，系統可以大量地使用不同生產商制造的符合OPC規范的硬件設備和應用軟件；采用OPC規范對于系統的修改和升級也帶來了極大的方便。

目前，主流廠商均采用這樣的方案。

三、應用OPC協議實現樓宇信息系統與智能配電儀表的數據互聯及共享

1、OPC協議

OPC協議是為解決應用軟件與各種設備驅動程序的通信而產生的一項工業技術規范和標準。它采用客戶／服務器規范，并沿用了Microsoft的DCOM體系。通過COM接口，OPC客戶程序可以和一個或多個提供商的OPC服務器連接，同時一個OPC服務器也可以同多個客戶程序相連，形成多對多的關系。任何支持OPC的產品都可以無縫地實現系統集成。由于OPC技術基于DCOM，所以客戶程序和服務器可以分布在不同的主機上，形成網絡化的監控系統。圖2示意了OPC客戶與服務器的互聯模型。

圖2OPC客戶與服務器的互聯模型

2、適于OPC協議接口的AEC智能配電儀表

AEC智能配電儀表提供專業的ModBUS協議。

ModBUS總線是美國莫迪康（Modicon）公司（后被法國施耐德Schneider公司收購）在世界上首先推出的基于RS485的總線。ModBUS為Modicon’sBUS（即：Modicon的總線）的縮寫。

所以：Mod——代表Modicon

BUS——總線，為專有名詞

合在一起：ModBUS.

ModBUS不是中國國標，但正在國內標準化，將成為中國國家推薦標準。

ModBUS有2種協議，即：ModBUS-ASCII和ModBUS-RTU協議。

ModBUS協議只允許在一條線路上有一臺主機。允許在主機和從機之間進行通訊，而不允許從機之間進行通訊。

ModBUS實現雙向通訊的原理：ModBUS協議在一根通訊線上使用RS-485應答式連接（半雙工），這意味著在一根單獨的通訊線上信號沿著相反的兩個方向傳輸。首先，主計算機的信號尋址到一臺唯一的終端設備（從機），然后，在相反的方向上終端設備發出的應答信號傳輸給主機。

AEC公司全部的產品均經過嚴格測試，符合ModBUS標準，而ModBUS標準可作為OPC協議的標準選項接入BAS系統。

現AEC系列智能配電儀表包括：

AEC6800全功能智能配電儀表：VFD顯示，U、I、P、Q、S、PF、F、KWh、cosφ，4DI、2DO

AEC4600智能配電儀表：LED顯示，I、KWh，2DI、2DO

AEC4610智能配電儀表：LED顯示，I，2DI、2DO

AEC4620智能配電儀表：LED顯示，U、I、P、Q、S、PF、F、KWh、cosφ，2DI、2DO

AEC4630智能配電儀表：LED顯示，U、I，2DI、2DO

AEC5100多回路監控單元：LED顯示，SOE，實時時鐘，16DI、8DO

AEC5200多回路監控單元：LED顯示，SOE，實時時鐘，8DI、4DO、4AI、2AO

AEC5300多回路監控單元：LED顯示，SOE，實時時鐘，8AI、8DO

AEC5400多回路監控單元：LED顯示，SOE，實時時鐘，32DI

AEC5500多回路監控單元：LED顯示，9I、3U

AEC4900低壓電動機保護控制器：U、I、cosφ、P、F，過載、缺相、電壓等保護

AEControl電力監控系統：數據采集通訊，運行操作與記錄，SOE，PDR，工作站管理

…………

綜上所述，OPC接口作為智能樓宇的主流方向，得到主流廠商的一致遵循，具有開放性接口的AEC智能配電儀表適用于所有具備OPC接口的智能樓宇系統（BAS）。