CN112433504A

CN112433504A - 一种复合式BACnet控制器

Info

Publication number: CN112433504A
Application number: CN202110033914.8A
Authority: CN
Inventors: 张青; 周建东; 董世运; 蒋伟; 马俊杰
Original assignee: Suzhou Hexinzhiyuan Energy Saving Technology Co ltd
Current assignee: Suzhou Hexinzhiyuan Energy Saving Technology Co ltd
Priority date: 2021-01-12
Filing date: 2021-01-12
Publication date: 2021-03-02

Abstract

本发明公开了一种复合式BACnet控制器，其在一条内部总线上设置有一个主机及若干从机，若干的所述从机通过串行总线安装的方式挂接在所述内部总线上；所述主机包括一单片机，所述单片机连接有用于实现BACnet通讯的接口和一用以连接所述内部总线的主机485接口，还包括一非易失性存储器和一主机电源转换电路；所述从机包括一微处理器，所述微处理器连接一模拟量输入通道、开关量输入通道、模拟量输出通道、开关量输出通道和一用以连接所述内部总线的从机485接口，还包括一从机电源转换电路。该控制器可以实现逻辑集中控制点分散的技术效果。

Description

一种复合式BACnet控制器

技术领域

本发明属于楼宇自控系统领域，具体而言涉及一种BACnet控制器。

背景技术

楼宇自控系统是智能建筑的重要组成部分，也是用先进的计算机技术与网络通讯技术结合而构成的一整套自动控制系统。

在楼宇自控领域，基于BACnet通讯协议的DDC控制器占主导地位。此类控制器具有如下的特征：A、以BACnet MSTP为主通讯口；B、支持BACnet多种服务和对象；C、通过BACnet文件服务下载和上载逻辑文件；D、运行可编程逻辑文件；E、具备模拟量输入、开关量输入、模拟量输出和开关量输出(也是继电器输出)；F、输入输出点数有限，通常1-2个控制器控制一个单元机电设备；G、控制器之间能通过网络变量的进行数据传递，但消耗芯片内部资源和MSTP总线时间较多。

在楼宇自控系统中基于BACnet通讯协议的DDC控制器比较适宜控制点数较少的机电设备，如新风机组、空调机组、给排水、集水坑等类型。但是涉及到冷冻站这种大型机组的控制，都会遇到困难，这是由于控制点多，控制逻辑需要集中编写但设备空间分布不集中(通常冷机在地下而冷却塔在楼顶)，多个DDC控制器不知道谁是核心，主逻辑程序运行在哪个控制器，而且需要大量的网络变量来回传递，给编程调试带来极大的困难，而且很难处理各种容错问题，面临大量隐藏的程序缺陷。

另一种方案是用PLC控制。PLC是一个主模块与若干IO扩展模块的组合，只有主模块能编程，可以避免编程和网络变量的麻烦。但PLC存在2点弊端：1、每个主机所带的从机都是用并行总线扩展，不能分散安装，因此对于冷却塔的控制必须另配一台；2、没有BACnet数据接口，不支持BACnet标准协议，意味着技术体系与整个楼宇自控系统不统一，不融合，调试与维护都很麻烦。

发明内容

为了解决现有技术中存在的问题，本发明旨在提供一种复合式BACnet控制器，该控制器可以实现逻辑集中控制点分散的技术效果。

为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明通过以下技术方案实现：

一种复合式BACnet控制器，其在一条内部总线上设置有一个主机及若干从机，若干的所述从机通过串行总线安装的方式挂接在所述内部总线上；所述主机包括一单片机，所述单片机（101）连接有用于实现BACnet通讯的接口和一用以连接所述内部总线的主机485接口，还包括一非易失性存储器和一主机电源转换电路，所述非易失性存储器和一主机电源转换电路与所述单片机、所述用于实现BACnet通讯的接口和主机485接口分别连接；所述从机包括一微处理器，所述微处理器连接一模拟量输入通道、开关量输入通道、模拟量输出通道、开关量输出通道和一用以连接所述内部总线的从机485接口，还包括一从机电源转换电路，所述从机电源转换电路分别连接所述微处理器、模拟量输入通道、开关量输入通道，模拟量输出通道、开关量输出通道和从机485接口。

进一步的，所述用于实现BACnet 通讯的接口包括一用于实现BACnet IP通讯的以太网接口或一用于实现BACnet MSTP通讯的RS485接口中的一种或两种。

所述模拟量输出通道包括一模数转换芯片，所述微处理器通过12C或SPI串行通讯控制所述模数转换芯片的输出，所述模数转换芯片连接一信号放大器，所述模数转换芯片输出的电压信号经所述信号放大器转换为4-20mA电流或0-10V电压信号。

所述开关量输出通道包括一锁存器，所述锁存器连接有若干继电器。

在实际运行过程中，由于外部电磁干扰或内部数据错乱等原因，主机和从机都有可能发生异常复位。如果缺乏可靠性设计，这两种异常复位会造成输出信号的失控，进而损害被控设备的稳定运行。

在楼控系统中，绝大多数情况下，系统都处于稳定状态，表现在继电器输出和模拟量输出维持状态不变，因此，本发明提出的可靠性设计原则就是：A,设定一定的时间窗口，在此窗口内，逻辑程序的运行结果可能不合理，但控制器实际输出维持复位前的状态不变；B,过了此时间窗口，逻辑程序运行恢复合理状态，控制器执行其运行结果。

结合BACnet控制器的设计，当主机复位时，主机设定一个复位时间窗口，在此窗口，主机的任务是A、从非易失存储器件中恢复数据；B、逻辑程序进入恢复运行状态；C、从机仍然保持读取物理通道；D、从外部设备读取必要的数据；E、停止向外部设备发送数据和命令；F、停止向从机发送命令。复位窗口期结束，一切数据恢复到正常状态，E、F两项恢复正常。

复位时间窗口的长度，一般采用可人为设定的固定时间，也可以采用程序逻辑判断，用户可以用编程根据采集到的信息判断是否进入稳定运行期。

从机发生异常复位，在程序恢复正常之前，模拟量和开关量信号的输出都是自动锁存不变的，当进入正常运行之后，恢复执行主机命令。从机的锁存时间较主机短得多。

本发明的有益效果如下：

1、本发明通过一个主机，若干个从机，挂在一条内部总线上架构，以及由于从机是串行总线安装，可以分散安装，从而实现冷冻站“逻辑集中，控制点分散”的需求。

2、本发明的主机是整个BACnet控制器的核心，具有一般BACnet控制器的上层功能：

A、支持BACnet通讯协议，MSTP和IP，至少具备其中之一；

B、可通过BACnet协议中的文件服务下载和上载逻辑文件；

C、执行逻辑运算功能；

D、存储对从机物理通道的配置文件；

E、根据配置信息将从从机中读出的输入通道的原始信息转换为用户能理解的物理数据，将输出通道的物理数据转换为从机可执行的原始信息。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。本发明的具体实施方式由以下实施例及其附图详细给出。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中；

图1为本发明的系统架构图。

图2为本发明主机的系统框架图。

图3为本发明从机的系统框架图。

图4为本发明从机的开关量输出通道系统原理图。

图5为本发明从机的模拟量输出通道系统原理图。

图6为本发明一实施例的主机与从机通讯关系。

具体实施方式

下面将参考附图并结合实施例，来详细说明本发明。

参见图1所示，一种复合式BACnet控制器，其在一条内部总线3上设置有一个主机1及若干从机2，若干的所述从机2通过串行总线安装的方式挂接在所述内部总线3上。

如图2所示，所述主机1包括一单片机101，所述单片机101连接有所述单片机101连接有用于实现BACnet IP通讯的以太网接口（102）、用于实现BACnet MSTP通讯的RS485接口103和一用以连接所述内部总线的主机485接口104，还包括一非易失性存储器105和一主机电源转换电路106，所述非易失性存储器105和一主机电源转换电路106与所述单片机101、以太网接口102、RS485接口103和主机485接口104分别连接。

如图3所示，所述从机2包括一微处理器201，所述微处理器201连接一模拟量输入通道204、开关量输入通道205、模拟量输出通道206、开关量输出通道207和一用以连接所述内部总线的从机485接口202，还包括一从机电源转换电路203，所述从机电源转换电路203分别连接所述微处理器201、模拟量输入通道204、开关量输入通道205，模拟量输出通道206、开关量输出通道207和从机485接口202。

主机需采用高性能芯片，拥有强大的运算能力，拥有较大的存储空间，优选的，单片机101采用32位ARM芯片。

优选的，所述微处理器201为8位MCU芯片。

如图5所示，所述模拟量输出通道206包括一模数转换芯片2061，所述微处理器201通过12C或SPI串行通讯控制所述模数转换芯片2061的输出，所述模数转换芯片2061连接一信号放大器2062，所述模数转换芯片2061输出的电压信号经所述信号放大器2062转换为4-20mA电流或0-10V电压信号。当微处理器201异常复位时，数模转换芯片的输出保持不变，自动起到锁存作用。

如图6所示，所述开关量输出通道207包括一锁存器2071，所述锁存器2071连接有若干继电器2072。一般情况下锁存信号是关闭的，只有当微处理器201内的程序判断处于正常状态，先给出输出控制信号，再令锁存器处于直通状态，从而正确的控制继电器，避免微处理器201异常复位情况下的波动。

本实施例中，主机与从机之间的通讯总线协议，物理层采用常用的485，轮询架构，主机发送模拟量输出和开关量输出的命令，从机应答输入端口信息。若某地址没有应答，则表示该地址所对应的模块空缺，其所对应的变量显示“unkown”值，如图6所示。

本实施例中，从机的物理通道到主机的BACnet IO对象的映射。设定一个最大可能尺寸的框架，自动实现对从机IO通道的编号。从机的地址从0开始，假定每个IO的最大AI（模拟量输入）个数是N1个，BI（开关量输入）个数N2,AO（模拟量输出）个数N3,BO（开关量输出）个数N4,则每个从机所对应的区间。参见下表：

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种复合式BACnet控制器，其特征在于：在一条内部总线（3）上设置有一个主机（1）及若干从机（2），若干的所述从机（2）通过串行总线安装的方式挂接在所述内部总线（3）上；

所述主机（1）包括一单片机（101），所述单片机（101）连接有用于实现BACnet通讯的接口和一用以连接所述内部总线的主机485接口（104），还包括一非易失性存储器（105）和一主机电源转换电路（106），所述非易失性存储器（105）和一主机电源转换电路（106）与所述单片机（101）、用于实现BACnet通讯的接口和主机485接口（104）分别连接；

所述从机（2）包括一微处理器（201），所述微处理器（201）连接一模拟量输入通道（204）、开关量输入通道（205）、模拟量输出通道（206）、开关量输出通道（2057）和一用以连接所述内部总线的从机485接口（202），还包括一从机电源转换电路（203），所述从机电源转换电路（203）分别连接所述微处理器（201）、模拟量输入通道（204）、开关量输入通道（205），模拟量输出通道（206）、开关量输出通道（2057）和、从机485接口（202）。

2.根据权利要求1所述的复合式BACnet控制器，其特征在于：所述用于实现BACnet 通讯的接口包括一用于实现BACnet IP通讯的以太网接口（102）或一用于实现BACnet MSTP通讯的RS485接口（103）中的一种或两种。

3.根据权利要求1中任意一项所述的复合式BACnet控制器，其特征在于：所述模拟量输出通道（206）包括一模数转换芯片（2061），所述微处理器（201）通过12C或SPI串行通讯控制所述模数转换芯片（2061）的输出，所述模数转换芯片（2061）连接一信号放大器（2062），所述模数转换芯片（2061）输出的电压信号经所述信号放大器（2062）转换为4-20mA电流或0-10V电压信号。

4.根据权利要求1中任意一项所述的复合式BACnet控制器，其特征在于：所述开关量输出通道（207）包括一锁存器（2071），所述锁存器（2071）连接有若干继电器（2072）。

5.根据权利要求1-4中任意一项所述的复合式BACnet控制器，其特征在于：所述单片机（101）为32位ARM芯片。

6.根据权利要求1-4中任意一项所述的复合式BACnet控制器，其特征在于：所述微处理器（201）为8位MCU芯片。