樓宇控制系統是將建筑物（或建筑群）內的電力、照明、空調、運輸、防災、保安、廣播等機電設備以集中監視、控制和管理為目的而構成的一個綜合系統。它的目的是使建筑物成為安全、健康、舒適、溫馨的生活環境和工作環境，并保證系統運行的經濟性和智能化。
在現代化的大型建筑中，一般都采用中央空高調系統。空調系統的作用就是對室內空氣進行處理，使空氣的溫度、濕度及新鮮度、潔凈度等指標符合場所的使用要求。為此必須對空氣進行冷卻或加熱、除濕或加濕，以及過濾等處理措施。其相應設備有制冷機組、鍋爐、空調機組等。[1]
本文著重討論空調機組的控制。空調機組畫面如圖2。新風在跟回風混合后經過冷/熱盤管，被制冷/加熱后，送到室內。在封閉的廠房內，還需要排風機將室內空氣抽出，以加速室內空氣循環。通過改變各個風閥，水閥的開度以及風機變頻值可以達到調節室內溫度，二氧化碳濃度的目標。在對室內濕度有要求的空調機組，可以通過控制加濕閥的開關來達到室內濕度目標值。
1、INTERBUS總線[2][3]
INTERBUS是德國PHOENIX公司1987年開發的總線標準，是最早的現場總線之一。現已廣泛地應用于電子工業、汽車工業、煙草工業、冶金工業、倉儲及傳送技術、造紙工業、包裝工業、智能建筑業、食品工業等等。
INTERBUS與Modbus、Profibus等合稱為八大現場總線，它既有現場總線的共同特點，如系統的開放、可靠、高度分散、對現場環境適應強。同時，總線傳輸距離遠（最遠達12.8km），無需中繼，擴充非常方便。各種I/O模塊、功能模塊可根據生產需要分布安裝，控制器與各模塊之間通過一根總線電纜相連，擴充時只要將模塊接到總線上，硬件上無需更改設置，控制軟件更改一下系統組態（自動識別）和添加新的功能即可。運行時，上位機可通過INTERBUS OPC Server讀寫過程數據和變量（“寫”只能對輸出變量而言），從而實現對系統的監控，并對收集的信息進行處理，滿足生產管理信息化的需要。
2、系統概述
本文以南京某大型廠房樓宇自動化系統為應用背景，該系統以空調控制系統為主，包含對空調機組，冷水系統，熱水系統，照明系統，排風系統以及空壓機系統的控制。各個控制部分距離上跨度比較大，而且I/O節點多達2000多個。
針對實際系統特點，我們采用INTERBUS總線設計如下的系統結構，包括
BK模塊：總線耦合器
RFC：PLC控制器，PHOENIX 生產
RFC控制器9針D型口連接INTERBUS總線系統，通過RFC控制器上的以太網口連接工業以太網，RFC控制器之間可通過以太網進行通訊。相鄰兩個子站之間的距離為400米，通過雙絞線連接。根據現場安裝需要，在I/O點變化情況下，通過增加INTERBUS總線耦合器BK，可靈活掛出子站。INTERBUS總線不需終端電阻,現場I/O模塊及設備不需作專門的地址設置。INTERBUS總線為全雙工數據傳輸方式,有極高的數據傳輸實時性。
現場模塊采用Phoenix Contact的INLINE產品。BK模塊是每個子站的總線耦合器，每個BK模塊可帶63個輸入/輸出模塊，BK模塊之間用Interbus總線電纜進行連接。Inline提供了所有的進行控制所需要的信息采集、傳輸數據的模塊，本系統用到的模塊種類有數字輸入、數字輸出、模擬輸入、模擬輸出等模塊。
圖1 系統結構圖
3、基于串級控制的變風量空調系統
3.1 空調機組運行畫面
整個樓宇自動化系統，空調機組部分為控制的重點，以下是我們樓宇自動化系統的2#空調機組運行的組態畫面。
圖中“設定溫度”接受從用戶端輸入的空間內的目標溫度。系統會根據這個溫度與實際室內溫度（房間內各點溫度的平均值）的比較來調節冷/熱水閥的開度、熱水泵的啟停以及風閥的開度。具體調節過程見3.2節。
圖中有三臺變頻的風機。從上到下分別為工藝排風機，排風機以及送風機。因為三臺風機的功率不一樣，圖中顯示的運行頻率也不盡相同，系統控制目標是：送風量 > 工藝排風風量 + 排風風量，以使得車間內保持正壓。具體控制過程不在本文討論。
圖2 空調系統運行畫面
3.2 VAV溫度調節過程
對于像廠房這種空間比較大，而且溫度控制精度要求較高的空調系統，我們結合過程控制理論，提出基于串級控制的VAV末端控制方案。控制過程如下：
圖3 空調末端控制過程
以空間內部溫度（空間內各點的平均溫度）作為主控制參數，送風溫度作為副控制參數構成串級回路。主副調節器都是PID調節器。
圖4 控制系統方框圖
y1：主控制參數(空間內部溫度) y2：副控制參數(送風溫度)
主PID調節器的輸出是送風溫度的設定值，副PID的輸出是風閥以及水閥的開度，通過PLC的AO口輸出到閥門執行器，控制閥門的開度。
在我們控制過程中風閥和水閥是共同調節的。風閥開度的調整用于改變系統的新風量大小，當送風溫度設定值與實際送風溫度差值較大時，減小新風閥和排風閥的開度，增大回風閥的開度。這樣可以減少系統內能量的流失，能達到迅速制冷或制熱的目標。水閥的開度調整可以改變熱交換的速度，達到調節送風溫度的目的。
風閥水閥共同調節能使得空間溫度能快速達到系統設定溫度，并且系統能耗比較少，缺點是新風閥開度減小會使得新風量不足，室內舒適度降低。
4、結語
這套系統自2006年元月份運行以來，穩定性非常好，未出現網絡故障。并順利通過德方驗收。獲得一致好評。
本系統的程序開發是在PHOENIX公司PC WorX 3.03下進行的，該編譯器功能非常強大，能對語句，功能塊，梯形圖混合編譯，并支持在線調試。上位機組態軟件我們選用Genesis-32，這款軟件不但非常容易進行組態設計，而且開放的VBA接口環境有利于系統的二次開發，我們就利用VBA開發了短信報警模塊和整個系統運行的時間計劃。
參 考 文 獻
[1] 宋 靜等. 變風量空調系統末端調節控制法. 智能建筑. 2006.8:20-23
[2] 王 原. Interbus-S總線及應用. 儀器儀表用戶雜志. 1998.5:19-22
[3] 黃劭剛,江 昊,晏小平. Interbus 現場總線技術在汽車生產物流中的應用. 東南大學學報. 2003.9:Vol.33
