近年來，隨著社會和經濟的發展，給人們帶來舒適工作及生活環境的樓宇自動化系統的市場越來越大，而樓宇自動化系統本身也日趨智能化、網絡化、復雜化。但是目前在這個領域中的國內廠商大都是系統集成商，核心技術和知識產權多為國外少數的樓宇自控廠商所有。為了滿足市場對產品性能和價格等多方面的需求，浙江浙大中控信息技術有限公司在豐富的整體設計、系統集成和工程實施的經驗基礎上，依托中控集團雄厚的自動化技術、信息技術積累，自主研發出了采用LonWorks現場總線技術的可用于樓宇自動化系統的SUPCON OptiSYS PCS400分散式可編程控制系統。
　　
　　 一、BAS和LonWorks現場總線概述
　　
　　 樓宇自動化系統（Building Automation System,簡稱BAS），實際上是一套中央監控系統。它通過對建筑物（或建筑群）內的各種電力設備、空調設備、冷熱源設備、防火、防盜設備等進行集中監控，達到在確保建筑內環境舒適、充分考慮能源節約和環境保護的條件下，使建筑內的各種設備狀態及利用率均達到最佳的目的。
　　
　　 LonWorks（Local Operating Networks）現場總線是美國Echelon公司推出的局部操作網絡，目前被廣泛地應用在航空/航天、測量測控、能源管理、過程控制、無線通信、樓宇控制等領域。LonWorks平臺是一種開放的分布式控制系統，支持設備間的無網關的對等式和/或主從式通信。與以往和當前的現場總線技術相比，LonWorks總線主要有以下突出的特點：
　　 1.完整合理的網絡控制技術。面向對象的LonTalk網絡協議基于完整的ISO/OSI七層協議，并可在物理層使用如雙絞線、同軸電纜、光纖、無線電波、電力線以及紅外光波等等多種通信媒介，根據媒介的不同，具有從300b/s～1.25Mb/s的數據傳輸率，滿足了不同應用領域對通信速率的需求。另外，其通信的每幀有效字節數可從0到228個字節不等，一個LonWorks網絡上的節點數可達32000個，完全可以滿足不同樓宇控制網絡的要求。
　　 通過Echelon公司的多種智能收發器可提供包括了典型的拓撲結構系統和任意自由拓撲結構，無需服務器的對等分布網絡，實現真正的點對點通訊，為樓宇控制網絡的安裝應用和擴展提供了極大的方便。并且只需常見的安裝測試工具，就可訪問所有的網絡設備。
　　 正是LonWorks具有的這個特點，當其應用在所控的機電設備分布非常分散的場合，LonWorks技術就優于傳統的BA聯網拓撲結構和組態布線方式。
　　 2.總線的開放性和設備間的可操作性強。LonTalk協議的標準化實施和符合行業標準的對象使得不同供應商系統實現互操作性成為可能。眾多廠商特別是行業領先的廠商的支持確保可以提供不同供應商和不同市場的解決方案。
　　 3.降低樓控自動化系統開發和使用成本。有內嵌LonTalk協議和物理層收發器的集成電路可供選擇，降低了開發難度，縮短了開發時間和成本；單一協議帶來的開發、安裝和測試工具的簡化；低成本的雙絞線自由拓撲；可使用低成本的組件；互操作性帶來的價格競爭使用戶得到更低成本優惠。
　　 4.LonWorks技術核心的載體是神經元芯片（Neuron Chip），它和通信收發器（例如FT-X1）一起成為一個高效低成本的收發器基準。通常的神經元芯片采用8位總線，最高主頻10MHz，當需要完成復雜的測控功能的時候，還可以采用MCU或者PC作為主機來處理測控，這樣神經元芯片僅需完成總線通訊的功能。
　　 借助開放并且基于標準的LonWorks平臺，可以使廠商、繼承商和用戶三方都得到更多的好處，所以，盡管目前受到各種條件限制使得LonWorks技術優勢還不能完全發揮出來，但是它確實給樓宇自控系統的開發配置提供了一個很好的選擇，目前，LonWorks己經發展成為應用于樓宇自動化系統中的居于領導地位的現場總線。并且，中國建設部智能建筑推廣中心也已把LonWorks技術作為推薦采用的控制網絡技術在智能建筑中推廣應用。
　　
　　 二、SUPCON OptiSYS PCS400系列分散式可編程控制系統的概述
　　
　　 浙江浙大中控信息技術有限公司成立于1999年，是中控科技集團下屬子公司，致力于智能樓宇、智能交通、水務工程、校園網絡等信息技術領域，是一家集開發、設計和工程技術服務為一體的高新技術企業。依托浙江大學多學科的綜合優勢，多年來在工業自動化國家工程研究中心的支持下，加快信息技術產業化的步伐，以SUPCON為主品牌的系列產品已經在國內的自動化行業中確立了領先的地位。
　　
　　 中控信息自主開發的SUPCON OptiSYS PCS400系列分散式可編程控制系統主要包括基于LONWORKS總線的PCS400系列可編程控制器以及AdvBMS監控系統軟件、AdvOPC系列OPC數據集成服務器軟件。它面向以分散型數據采集與控制為主的公用工程自動化項目，能夠實現邏輯控制、順序控制、過程控制、數據采集等控制任務，可廣泛應用于智能樓宇、智能交通、給排水、水文水利、環境保護、工業自動化、農業自動化等領域。SUPCON是主品牌，OptiSYS是Optimization和System的合成，表示最優化的系統，PCS是Programmable Control System的縮寫。
　　 除了前面所述LonWorks總線共有的特點之外， PCS400系列還具有以下技術特征：
　　 （1） 符合LonMark標準，提供標準網絡變量和功能塊，采用SUPCON LonWorks專用協議Slave功能，16個地址可選；
　　 （2） 目前由浙江浙大中控信息技術有限公司研發生產的PCS400系列產品線完備。比如電源模塊分為20W、36W和48W不等，控制器模塊也有不同用戶程序空間和數據空間的選擇。數字量及模擬量輸入輸出模塊除點數不同的之外，其余區分可見表1；
　　 （3） 控制器模塊CPU采用32位ARM7處理器，并且模塊除了1個FT3150 LonWorks總線接口之外，還有1個RS232接口，1個可選的RS485接口和1個10M/100M自適應以太網接口；
　　 （4） 隨系統可提供的編程開發軟件和OPC SERVER軟件；控制器模塊全面支持TCP/IP協議，可以直接接入以太網。
　　
　　 另外，PCS400系列沿用SUPCON JX系列集散控制系統的高可靠性、模塊化設計和完善的制造工藝，具有極高的可靠性和完善的系統功能；22.5mm/45mm的統一厚度，所有模塊均能通過總線連接器直接安裝在DIN導軌上面，接線端子可以直接連接外部線纜（0.2～2.5mm2），無需增加轉接端子，節省安裝空間；監控系統軟件采用純B/S模式設計，既可本地監控，又能實現基于互聯網和瀏覽器的遠程監控；具有OPC、DDE等開放性數據接口，內置VBA語言，集成能力強、擴展方便。
　　 以上借予LonWorks總線以及自身擁有的技術特點，使得PCS400完全可適應在BAS等公用工程中的應用。
　　 表1：
　　 數字量輸入模塊 開關量輸入（支持有源和無源2種）
　　 AC220V開關量輸入
　　 數字量輸出模塊 24VDC輸出，200mA，內配電
　　 繼電器輸出（觸點容量：AC220V或DC24V，2A）
　　 24VDC輸出，500mA，外配電
　　 模擬量輸入模塊 模擬量萬能輸入(Pt100、Pt1000、0～20mA、0～10VDC)
　　 常規模擬量（0～20mA、0～10VDC）輸入
　　 熱電阻（Pt100、Pt1000）輸入
　　 熱敏電阻（NTC5K、10K、20K）輸入
　　 熱電偶輸入
　　 模擬量輸出模塊 模擬量電壓輸出（0～10VDC）
　　 模擬量電流輸出(0～20mA)
　　 模擬量電壓/電流輸出（0～10VDC、0～20mA）
　　
　　 三、應用PCS400的BAS的結構和解決方案
　　
　　 BAS有其自身顯著的特點，其一般測控點較多，高層建筑一般都在1000點以上，樓群控制多達幾千點；測控點分散，遍布建筑物的各個角落；被控設備種類較多，包括新風機組、空調機組、冷源及冷卻系統、熱源及熱交換系統、給排水設備、照明及配電、安全防范和火災報警等，而且這些設備和系統中有些本身又帶有了控制系統，這就需要一種低成本的、具有高度分散控制功能的、可以實現互操作的測控系統，對建筑物內所有機電設備進行全面監視控制。
　　
　　 常見的應用PCS400系列分散式控制系統。
　　
　　 這個網絡采用開放分布式控制系統的結構，主要由大量分散在智能建筑物內部的各現場設備子系統以及對它們進行測量、監視、控制、管理和協調的LonWorks智能節點（合成在分散式控制器和分散式模塊中）構成。在BAS的LonWorks網絡的智能節點中，通常包含溫度檢測、相對濕度檢測、二氧化碳檢測、風門執行器、變風量控制、風機盤管控制以及恒溫控制器、冷凍機、單元通風器、墻掛式檢測器、閥門執行器、報警及報警管理、數據記錄及趨勢分析等。
　　 不同于以往的集中控制系統中心，PCS監控站并不是網絡數據交換的中心，而只是操作人員對網絡進行監視與控制的界面，主要完成系統監控的功能，包括監視系統運行狀態、監視系統故障報警、控制設備啟停或閥門開啟度等。由于系統為無中心控制方式，PCS監控站可隨時變換位置。而網絡管理功能則由PCS工作站來完成，包括配置設定系統參數、選擇監控方式、定義和更換節點等。
　　
　　 四、結束語
　　
　　 基于LonWorks總線技術的SUPCON OptiSYS PCS400系列分散式可編程控制系統在應用中完全實現了開放分布式的無主系統過渡；大大節省了電線布線費用和時間；提高了傳輸的可靠性，并且降低了系統配置、調試和維護的難度；現場采集的物理信號以數字量傳輸，控制信號現場處理，提高了系統的抗干擾能力。因此，完全可以勝任智能建筑領域的應用要求。同時也可廣泛地應用于智能交通、水務工程、環境保護、工廠監控等領域。