BACnet标准与楼宇自控系统技术 高清可编辑文字版作者:张少军 等编著出版时间:2012年 内容简介 《BACnet标准与楼宇自控系统技术》对BACnet标准、楼宇自控技术的应用做了较全面、深入和系统的论述,理论体系严谨、完整。内容主要包括:工控领域和楼控领域的控制网络技术;BACnet标准概述;BACnet协议的体系结构和应用层;BACnet的网络层、物理层和数据链路层;BACnet/IP网络;BACnet标准与PTP及MS/TP网络;BACnet标准与LON及ARCnet;BACnet标准与以太网;工业以太网与实时以太网;楼宇自控系统及技术;系统集成;BACnet网关以及BACnet网络与异构网的互联;应用系统举例及分析;BACnet技术的发展和技术融合等。《BACnet标准与楼宇自控系统技术》可作为建筑类高等院校的建筑电气与智能化、电气工程与自动化、自动化、电气工程、机械电子工程专业的教材。对于建筑行业的相关专业和涉及建筑智能化、信息化技术相关专业企业的工程技术人员、设计人员、大学生、研究生和管理人员学习和应用建筑智能化技术、信息化技术具有较高的参考价值。目录前言缩略语第1章工控领域和楼控领域的控制网络技术11?1工控领域控制网络的发展及主要特点11?1?1控制网络技术的发展11?1?2控制网络的主要特点31?2控制网络和信息网络的主要区别及常用的控制网络41?3传统的控制总线61?3?1RS?232总线61?3?2RS?485总线81?4现场总线91?4?1什么是现场总线及主要种类91?4?2PROFIBUS111?4?3LonWorks总线技术131?4?4ModBus161?4?5CAN总线网络171?4?6EIB191?4?7CEBus221?5工业以太网与实时以太网231?5?1工业以太网及其特点231?5?2工业以太网作为控制网络的技术优势241?5?3实时以太网251?5?4灵活组织控制网络的架构261?5?5关于实时以太网的IEC 61784?2标准261?6BACnet标准支持的控制网络261?6?1楼宇自控系统通信网络架构261?6?2BACnet支持的控制网络281?7楼宇自控系统中常用控制网络和底层控制网络的选择281?7?1楼宇自控系统中常用的控制网络281?7?2底层控制网络的选择28第2章BACnet标准概述292?1BACnet标准292?1?1BACnet标准的推出292?1?2BACnet标准的推广292?1?3采用BACnet标准构建BAS的优点302?2SPC 135P及工作组312?3BACnet标准的主要组成内容和概要322?3?1BACnet标准的主要组成内容322?3?2BACnet标准概要382?4国际和国内推广BACnet标准的组织432?4?1ASHRAE SSPC 135 委员会432?4?2BACnet International432?4?3BACnet Interest Group Europe(BIG?EU)432?4?4Caba442?4?5IPC442?4?6PCI?SIG442?4?7ARCnet Trade Association(ATA)442?4?8BMA?BACnet制造商协会442?4?9国内的相关组织442?4?10国内近两年来开展关于BACnet标准技术交流的情况452?5BACnet认证和BTL测试46第3章BACnet协议的体系结构和应用层483?1OSI七层参考模型和BACnet 简化体系结构的提出483?1?1OSI七层参考模型及各层级数据的组织形式483?1?2BACnet 简化体系结构的提出513?2BACnet 简化的体系结构和支持的局域网523?2?1BACnet 简化的体系结构和各层功能523?2?2BACnet标准支持的局域网533?3BACnet 网络中的一些基本组件543?3?1BACnet网络中的物理网段、网段和网桥543?3?2节点、半路由器和路由器543?4BACnet 网络的拓扑结构553?5应用层573?5?1应用层的模型573?5?2有证实的应用层服务和无证实的应用层服务593?5?3BACnet报文的分段593?5?4BACnet APDU的传输603?5?5应用层协议状态机633?5?6BACnet对象663?5?7BACnet标准的应用层服务703?5?8应用层协议时序图72第4章BACnet的网络层、物理层和数据链路层774?1BACnet网络层功能及对网络层的说明774?1?1BACnet网络层功能774?1?2BACnet网络层与TCP/IP网络层的区别774?2BACnet网络层服务与PDU结构804?2?1BACnet网络层服务804?2?2BACnet网络层PDU结构814?3网络层协议报文和运行规程824?3?1网络层协议报文824?3?2网络层协议运行规程834?4BACnet路由器854?4?1路由表和路由表的管理方式864?4?2路由器的运行和路由器流量控制864?4?3一种BACnet路由器产品874?5BACnet数据链路和物理层规范884?5?1BACnet数据链路/物理层支持和自定义的局域网技术884?5?2BACnet的以太网规范884?5?3BACnet的ARCnet局域网规范894?5?4MS/TP局域网规范904?5?5BACnet网络架构94第5章BACnet/IP网络955?1IP网络与BACnet/IP互联协议的提出955?1?1TCP/IP体系中的IP955?1?2BACnet/IP网络的互联与BACnet/IP互联协议的提出995?2B/IP PAD技术1005?2?1B/IP PAD技术(隧道技术)的基本原理1005?2?2B/IP PAD的实现结构1005?3BACnet/IP网络1025?3?1BACnet/IP互联网1035?3?2BVLL协议1065?3?3BBMD和FD1085?3?4BACnet/IP网络互联及路由器1115?3?5BACnet/IP和BACnet设备的混合网络113第6章BACnet标准与PTP及MS/TP网络1166?1MS/TP 控制总线1166?1?1MS/TP协议1166?1?2MS/TP 控制总线的基本组网方式1166?1?3接收数据帧状态机和Master节点状态机1186?1?4BACnet数据包接收、发送和提高BACnet MS/TP设备数据访问速度1196?1?5MS/TP网络物理层中的RS?485总线1196?1?6一个在MCU中实现的BACnet?MS/TP协议软件框架1226?2PTP网络1236?2?1BACnet PTP通信1236?2?2BACnet PTP通信的服务规范1236?2?3PTP的数据链路帧格式124第7章BACnet标准与LON及ARCnet网络1267?1LonWorks网络1267?1?1LonWorks技术的主要组成1267?1?2LonTalk协议1277?1?3Neuron神经元芯片1377?1?4收发器1397?1?5LonWorks节点技术1407?1?6Neuron C语言1417?1?7I/O对象1457?1?8网络变量1467?1?9LON网络1487?1?10LonWorks总线网络在BAS中的应用1527?1?11LonWorks总线网络与Internet的互联1527?1?12i?LON 600 LonWorks/IP服务器1537?1?13计算机网络与LonWorks控制网络的比较1547?1?14LonWorks系统的设计1547?1?15LonWorks网络控制技术系统开发实例1577?2ARCnet1627?2?1ARCnet概述1627?2?2ARCnet逻辑环建立和数据的接收与发送1637?2?3ARCnet的实时性1647?2?4数据链路层1667?2?5ARCnet网卡和集线器1687?2?6ARCnet的网络结构和最大网络长度168第8章BACnet标准与以太网1718?1以太网的标准系列1718?1?1IEEE 802标准系列1718?1?2IEEE 802?3以太网标准1728?2典型以太网技术1738?2?110Base?T网络1738?2?210Base?F网络1748?2?3IEEE 802?3u快速以太网1748?2?4千兆位以太网1778?3从标准以太网、快速以太网到千兆位以太网的升级1808?3?1网络环境需要更高的带宽1808?3?2交换机到交换机连接信道的升级1808?3?3交换机到服务器连接信道的升级1808?3?4对交换式快速主干以太网的升级1818?3?5网络升级的一些注意事项1818?3?6从标准和快速以太网向千兆位以太网升级的举例1818?4以太网与楼宇自控网络1828?4?1以太网进入工控和楼宇自控领域1828?4?2实现千兆位以太网的方法和用于工业控制及工业环境中的千兆位以太网1858?5万兆位以太网1868?5?1万兆位以太网的技术特点1878?5?210000Base?ER和10000Base?EW1878?5?310000Base?LR、10000Base?L4、10000Base?SR1878?5?410000Base?SW1888?5?5万兆位以太网物理层标准和组网距离1888?5?6万兆位以太网的应用1898?6以太网信号帧结构1898?7物理层中数据的组织形态1928?8全双工交换式以太网1938?8?1交换式以太网1938?8?2全双工交换式以太网194第9章工业以太网与实时以太网1979?1工业以太网与实时以太网概述1979?1?1工业网络1979?1?2以太网、工业以太网和实时以太网1979?1?3关于现场总线和实时以太网的IEC 61158标准1989?1?4工业以太网与普通商用以太网产品1999?1?5工业以太网的速度和覆盖距离2009?1?6全双工及自动协商2009?1?7一个工业以太网控制系统2019?2设计和实现工业以太网应用系统要考虑的部分因素2029?2?1传输介质与拓扑结构2029?2?2以太网和控制网络的集成及硬件设备可靠性解决方案2039?3关于工业以太网和实时以太网技术的问题2039?4Ethernet/IP2059?4?1Ethernet/IP通信协议模型2059?4?2Ethernet/IP实时以太网系统结构2079?5PROFINET2089?5?1PROFINET简介2089?5?2PROFINET通信协议模型2089?5?3PROFINET技术中的部分重要概念2099?5?4PROFINET组网拓扑和子网2119?5?5PROFINET网络接口的技术规范2119?5?6优化的 PROFINET网络2129?5?7PROFINET技术应用实例2139?6EtherCAT2159?6?1EtherCAT系统的结构2169?6?2EtherCAT网络中的主站、从站和通信协议模型2179?6?3EtherCAT网络拓扑结构和传输介质2189?6?4EtherCAT技术特点2199?7EPA2209?7?1EPA标准2209?7?2EPA通信协议和系统结构2219?7?3互通信与互操作2239?7?4开放性与安全2239?8ModBus/TCP2249?8?1ModBus/TCP工业以太网协议概述2249?8?2ModBus/TCP数据帧2249?8?3ModBus/TCP网络的体系结构及通信2249?9工业以太网监控系统的结构2269?9?1C/S结构2269?9?2B/S结构2269?9?3B/S与C/S相结合的体系结构2279?10工业以太网的部分主要设备2279?10?1一个工业以太网的解决方案2279?10?2工业以太网供电PoE交换机2289?10?3部分工业以太网PoE设备和终端2299?10?4工业以太网网关2299?10?5工业以太网中的交换机2309?10?6工业以太网中的路由器2329?11工业IP视频监控2329?12一些工业以太网的比较2339?13TCP/IP与现场总线通信协议结构的比较2349?14工业以太网的规划安装调试2359?14?1工业以太网和商用以太网的主要区别2359?14?2MICE环境参数和结构化布线标准2369?14?3工业以太网的网络结构和虚拟局域网2379?14?4规划和组建一个工业以太网要考虑的问题238第10章BAS及技术24210?1BAS基础知识24210?1?1BAS的功能和特点24210?1?2BAS的组成和监控对象24310?1?3BAS中的传感器和执行机构24410?1?4DDC功能和结构25010?2中央空调系统的冷源25210?2?1中央空调及冷源25210?2?2冷水机组的分类及运行原理25210?2?3制冷站的自动监测与控制25410?3中央空调热源系统25910?3?1热网和自备热源25910?3?2电热锅炉的运行及控制26010?3?3热交换器及控制26010?4新风机组及控制26110?4?1新风机组的控制原理和运行状态及参量监控26110?4?2新风机组运行控制与节能控制26210?5空调机组及自动控制26310?5?1空调机组的安装位置关系26310?5?2四管制空调机组的工作原理26410?5?3定风量空调机组运行状态及参量监控26510?5?4定风量空调机组的运行控制与节能运行26610?6风机盘管系统及控制26710?6?1风机盘管空调系统的工作原理26710?6?2风机盘管加新风系统26910?7变风量空调系统27010?7?1变风量空调系统简介27010?7?2VAV空调系统组成27110?7?3VAV空调机组的末端装置(VAVBOX)27110?7?4VAV空调系统基本原理27210?7?5VAV空调系统分类27310?7?6VAV空调系统特点27610?7?7一个典型的VAV空调机组控制27610?7?8VAV空调系统运行状态及参量监控27610?7?9VAV空调系统运行与节能控制27710?7?10变风量空调系统的设计27910?8通风系统自动控制28210?9空调房间热负荷和湿负荷计算及新风量确定28210?9?1空调房间热负荷及计算28210?9?2湿负荷及计算28410?9?3空调房间送风量的确定和空调系统新风量的确定28510?10BAS设计的基础知识28610?10?1BAS设计的范围和系统规模确定28610?10?2通信网络设计28610?10?3控制点规划28710?10?4中央管理机设计28710?10?5现场分站设计28710?10?6空调冷热水系统的一些参数设置28810?10?7中控室28910?11PID控制29010?11?1比例调节、积分调节和微分调节29010?11?2连续控制系统中的PID控制29210?11?3比例调节器的比例带29310?11?4三种调节作用的关系29310?11?5闭环控制和位式调节器29410?12中央空调系统各子系统的设计要点29610?12?1冷水机组控制系统设计要点29610?12?2新风机组、空调机组及风机盘管控制设计要点29610?13部分典型BAS的软硬件架构29710?13?1卓灵BAS29710?13?2施耐德TAC BAS29910?13?3METASYS BAS30210?13?4BACtalk BAS30410?13?5西门子Apogee BAS308第11章系 统 集 成31411?1BAS集成概述31411?1?1BAS的系统集成31411?1?2系统集成概念的扩充31511?2系统集成的特点和系统集成的基本思想31611?2?1系统集成的特点31611?2?2系统集成的基本思想31611?2?3BAS集成的步骤31711?3系统网络结构设计和系统集成的水平层次31711?3?1系统网络结构设计31711?3?2系统集成的水平层次31811?3?3系统集成的信息流及信息单元矩阵描述31811?4BAS集成的技术模式32011?4?1以BMS为中心的集成模式32011?4?2采用BACnet 或LonWorks技术的模式32011?4?3直接在以太网环境下进行系统集成32011?4?4采用数据库集成模式32111?4?5采用OPC技术及ODBC技术实现智能建筑系统集成32111?5BACnet体系下的系统集成32211?5?1BACnet体系在系统集成中具有的优势32211?5?2BACnet系统集成方法32311?6智能楼宇系统集成工程应用实例32511?6?1某标志建筑的智能化系统集成工程32511?6?2某大厦建筑智能化管理系统中的系统集成案例32611?7智能楼宇系统集成的部分问题探讨32811?7?1系统集成的一些新特点32911?7?2使用以太网架构系统的集成技术正在迅速发展32911?7?3中间件技术在系统集成中的重大作用330第12章BACnet网关以及BACnet网络与异构网的互联33112?1BACnet网络的互操作域33112?1?1描述设备的通用方式和分层级的体系结构33112?1?2BACnet的互操作模型33112?2BACnet网关33312?2?1BACnet网关的主要作用33312?2?2一种支持BACnet总线的无线传感器网关33412?2?3LonWorks网络与BACnet网关33412?2?4ModBus与BACnet MS/TP互联的网关主要技术参数33612?3部分网关产品及性能参数33712?3?1RogerweⅡ网关(通信协议转换器PC?GATEWAY)33712?3?2EIB转BACnet /IP网关33812?3?3ModBus RTU转LonWorks网关33812?3?4ModBus转BACnet/IP网关33912?3?5ModBus转BACnet MS/TP网关33912?4BACnet与蓝牙网络的互联互通34012?5关于BACnet网关的开发34312?5?1BACnet网关34312?5?2BACnet网关开发中的程序调试343第13章应用系统举例及分析34513?1BACnet系统的说明和设计34513?2应用BACnet协议的控制器产品举例34613?2?1Delta的ORCA系列产品和应用34613?2?2CornfortPoint控制器及BAS的组织34713?3BACnet标准在冷水机组群控方面的应用35013?3?1系统组成35013?3?2地址、设备编号与冷水机组内部参数表35013?3?3地址和通信接口绑定35113?3?4有效的群控方法35213?4BACnet应用系统中的无线传感器网络35213?4?1无线传感器网络35213?4?2ZigBee网络与BACnet的互联35413?4?3ZigBee网络在BACnet系统中的扩展应用35413?5基于BACnet/Web Services BAS35613?5?1Web技术和XML35613?5?2XML?Web Services36013?5?3Web集成技术361第14章BACnet技术的发展和技术融合36314?1现代建筑中的通信网络覆盖和网络融合36314?1?1现代建筑中的通信网络覆盖36314?1?2网络融合36414?2信息域网络与测控网络的互联互通36514?3短距离无线网络的互联互通36814?3?1楼宇自控网络选择36814?3?2什么是短距离无线网络的互联互通36814?3?3应用方向及前景37014?4构建楼宇自控网络的优化模式37114?4?1现有楼宇自控网络的结构特点及不足37114?4?2现有楼宇自控网络的结构缺欠37214?4?3架构楼宇自控网络的模式选择37514?4?4优化的楼宇自控网络模式及组织37614?5BACnet标准支持的楼宇自控网络的比较37814?5?1性价比排序37814?5?2ISO 8802?3局域网的优、缺点37814?5?3选用ARCnet的考虑37914?5?4选用MS/TP网络的考虑37914?5?5选用LON网络的考虑37914?6BACnet标准与IPv638014?6?1IPv6的地址结构和地址配置38014?6?2IPv6地址体系结构38114?6?3IPv4向IPv6的过渡38214?6?4新技术对网络地址资源的需求和IPv638414?6?5BACnet标准与IPv638514?7关于BACnet标准有待商榷的问题386参考文献389缩略语缩略语A应用层(前缀)AE应用实体ANSI美国国家标准学会APCI应用层协议控制信息API应用编程接口ARCnet附加资源计算机网络ASE应用层服务单元ASN?1抽象句法结构符号1(ISO 8824)B’’表示在单引号之间使用二进制符号BAC楼宇自动控制CNF证实原语COV值的改变CRC循环冗余码校验D’’表示在单引号之间使用十进制符号DA本地目标MAC层地址DADR最终目标MAC层地址DER需要应答的数据DES数据加密标准(FIPS 46?1)DIDARCnet目标MAC地址DLEN最终目标MAC层地址的一个字节长度DNET两个字节表示的最终目标的网络号码DSAPLLC目标服务访问点(对于BACnet为X’82’)EXEC执行一个服务请求的能力ICI接口控制信息IND指示原语IEEE美国电气和电子工程师学会INIT发起一个服务请求的能力ISO国际标准化组织L数据链路层(前缀)LAN局域网LLC逻辑链路控制(ISO 8802?2)LPCI链路层协议控制信息LPDU链路层协议数据单元LSAP链路层服务访问点(对于BACnet为X’82’)LSDU链路层服务数据单元M命令的M(=)命令的(参数与服务原语中左边的参数在语义上相等)MA媒体访问(前缀)MAC媒体访问控制MPCIMAC层协议控制信息MPDUMAC层协议数据单元MSDUMAC层服务数据单元MS/TP主从/令牌传递N网络层(前缀)NP网络优先权NPCI网络层协议控制信息NPDU网络层协议数据单元NRZ反向不归零制NSAP网络层服务访问点NSDU网络层服务数据单元O表明对某个属性的支持是可选的OSI开放系统互联P物理层(前缀)PACARCnet数据分组的头字节PCI协议控制信息PDU协议数据单元PICS协议实现一致性声明PK私有密钥PPCI物理层协议控制信息PPDU物理层协议数据单元PSDU物理层服务数据单元PTP点对点R表明对某个属性是支持的,并且用BACnet设备可读该属性REQ请求原语RSP响应原语S选择S(=)选择(参数与服务原语中左边的参数在语义上相等)SA本地网络资源的MAC层地址SAP服务访问点SCARCnet系统代码(对于BACnet为X’CD’)SDU服务数据单元SIDARCnet源的MAC层地址SK会话密钥SLEN源节点的MAC层地址的一个字节长度SNET两个字节表示的源节点网络号码SPC标准工程委员会SSAPLLC源节点服务访问点(对于BACnet为X8’2’)TSM事务处理状态机U用户选项U(=)用户选项(参数与服务原语中左边的参数在语义上相等)UART通用异步收发器VT虚拟终端W表明对某个属性是支持的,并且用BACnet设备可读和可写该属性X ’’表示在单引号之间使用十六进制符号XID交换标识(ISO 8802?2) 上一篇: 电气工程安装调试运行维护实用技术技能丛书 微机技术在电气工程中的应用 高清可编辑文字版 下一篇: 西门子PLC控制技术 高清可编辑文字版