EIB總線原理與實例分析
現場總線是應用在生產現場、在微機化測量控制設備之間實現雙向串行多節點數字通信的協議,是新一代智能儀表的通信標準。根據國際電工委員會(IEC)的標準和現場總線基金會(FF)的定義:“現場總線是連接智能現場設備和自動化系統的數字式、雙向傳輸、多分支結構的通信網絡”。 由于現場總線適應了工業控制系統向分散化、網絡化和智能化的發展趨勢,它一經產生便成為全球工業自動化技術的熱點,受到了全世界的普遍關注。
在20世紀80年代中期,德國、法國等歐洲國家的一些大公司相繼推出自己的現場總線產品,同時也制定了自己相應的標準。自20世紀90年代以后,全世界發展起來的現場總線已達數十種。通過實際應用的優勝劣汰后,目前有幾種現場總線技術已逐漸具有影響力并在一些特定的應用領域顯示了自己的優勢,比較有代表性的包括了FF,Lonworks,CAN,Profibus,WorldFIP,HART等等。現場總線技術的產生促進了現場設備的數字化和網絡化,并且使現場控制的功能更加強大。由于采用了現場總線技術而帶來了過程控制系統的開放性,使得系統成為具有測量、控制、執行和過程診斷等綜合能力的控制網絡。
與工業自動化領域的應用比較,智能建筑領域對實時控制的時效性,精確性及通訊效率等方面要求較低,而且建筑領域的現場控制有其固有的要求,要求易于操作,同時還要有高度的經濟性,靈活性與安全性。同時,普通的智能家居與一棟超高層寫字樓的控制目標和功能要求又不盡一樣。因此迫切需要在建筑領域有專門的現場總線技術標準。EIB進入中國市場以前,Lonworks總線在智能建筑領域得到了廣泛的應用。Lonworks通過Lonmark工作任務組,完成了行業規范,覆蓋了在建筑自動化中的暖通空調,照明,安保,電梯,網絡工具等模式的定義與互操作規范,通過Lonmark認證的Lonworks產品,保證了開放互操作性。但Lonworks由于其協議是針對工業現場所制訂,網絡協議的應用層、用戶層缺乏對家庭樓宇自動化的統一描述,容易產生各種彼此不兼容的控制總線(如現場總線、設備總線等)和子系統,形成各種控制網絡“孤島”。各個子系統之間通過網關與總線連接,增加安裝費用的同時不能徹底解決網關的“瓶頸”問題,有其先天的局限性。[1]
2 EIB系統介紹
1990年5月8日,由110多個歐洲電氣制造商聯合成立了European Installation Bus Association, 總部設于比利時的布魯塞爾,并制訂了歐洲安裝總線規范European Installation Bus。EIBA會員占據了歐洲樓宇、家庭自動化設備銷售額的80%。自EIB于1992年第一次出現在德國漢諾威交易會以來,一場翻天覆地的電氣安裝革命已經悄悄地開始了。據統計,在德國的商業功能建筑和大型超市中,大約30%的樓宇都不同程度地安裝了EIB系統,而在計劃建造的樓宇中,這一比例則達到了60%。EIB系統在歐洲被稱為European Installation Bus,即歐洲安裝總線。在亞洲則是指Electrical Installation Bus,即電器安裝總線。鑒于其優秀表現,該協議已被美國消費電子制造商協會(CEMA)吸收作為家庭網絡EIA-776標準。經過十多年的發展,EIB不僅成為事實上的歐洲規范,并在2000年在IEC國際現場總線標準大會上提名為國際標準之一。
EIB最大的特點是通過單一多芯電纜替代了傳統分離的控制電纜和電力電纜,并確保各開關可以互傳控制指令,因此總線電纜可以以線型、樹型或星型鋪設,方便擴容與改裝。元件的智能化使其可以通過編程來改變功能,既可獨立完成諸如開關、控制、監視等工作,也可根據要求進行不同的組合。與傳統安裝方式比較,EIB不增加元件數量而實現了功能倍增,從而具有了高度的靈活性。它的開放性更使得不同公司基于EIB協議開發的電氣設備可以完全兼容,并為后續公司進入EIB市場提供可能。
EIB系統既是一個面向使用者、體現個性的系統又是一個面向管理者的系統,使用者可根據個人的喜好任意修改系統的功能,達到自己所需要的效果,并可通過操作探測器(如按鈕開關等)來控制系統的動作;另一方面, EIB系統還提供基于Windows的軟件平臺,管理者(如小區物業中心、大樓管理中心、車庫管理處等)將安裝此套軟件的計算機連接至EIB系統即可對EIB系統進行控制并進行管理,從而達到集中管理的功能。
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