지능화 및 필드버스 제어 시스템 구축?

다음은 Zhongda Consulting에서 참고용으로 제공하는 빌딩 인텔리전스 및 필드버스 제어 시스템 관련 내용입니다.

상하이 조사 데이터에 따르면 프로젝트의 20%만이 통합 관리 시스템을 보유하고 있으며 통합 관리 자동화 시스템을 갖춘 프로젝트는 거의 없습니다. 더 많은 순수한 관리 자동화 모델이 있으며, 더 많은 것이 독립적이고 분산된 시스템입니다. 리소스를 완전히 공유할 수 없고, 하드웨어를 완전히 사용할 수 없으며, 시스템을 완전히 관리할 수 없습니다. 지능 구축의 목적을 완전히 반영하고 달성하지 못합니다. 시스템 통합에 대한 강조가 부족하여 독립적이고 분산된 시스템이 생성됩니다. 통신 프로토콜은 각 제품 제조업체에서 독립적으로 개발되었으며 기밀로 유지됩니다. 하드웨어의 호환성과 상호 호환성도 없습니다. 손상되거나 업데이트 및 업그레이드가 필요한 경우 원래 제조업체의 제품만 구입할 수 있으며 가격이 너무 비싸고 구성할 수 없어 전체 시스템이 실행되지 않아 유휴 및 낭비가 발생하는 경우가 많습니다.

I. 지능형 빌딩 프로젝트의 문제점 및 개선점

1. 현재 지능형 빌딩 건설 프로젝트에 존재하는 문제점 지능형 빌딩 프로젝트의 품질은 스마트 시스템 엔지니어링과 관련하여 포괄적입니다. 이미 건설되고 건설 중인 스마트빌딩의 상황에 따르면, 건설단위에서 많은 돈을 투자했지만, 준공 후 제 역할을 하지 못하는 경우가 많거나, 처음에는 잘 활용되다가 점차 보류되는 경우가 많다.

상하이 조사 데이터에 따르면 프로젝트의 20%만이 통합 관리 시스템을 보유하고 있으며 통합 관리 자동화 시스템을 갖춘 프로젝트는 거의 없습니다. 더 많은 순수한 관리 자동화 모델이 있으며, 더 많은 것이 독립적이고 분산된 시스템입니다. 리소스를 완전히 공유할 수 없고, 하드웨어를 완전히 사용할 수 없으며, 시스템을 완전히 관리할 수 없습니다. 지능 구축의 목적이 완전히 반영되고 달성되지 않습니다.

시스템 통합에 대한 강조가 부족하여 독립적이고 분산화된 시스템이 만들어졌습니다. 통신 프로토콜은 각 제품 제조업체에서 독립적으로 개발되었으며 기밀로 유지됩니다. 하드웨어의 호환성과 상호 호환성도 없습니다. 손상되거나 업데이트 및 업그레이드가 필요한 경우 원래 제조업체의 제품만 구입할 수 있으며 가격이 너무 비싸고 구성할 수 없어 전체 시스템이 실행되지 않아 유휴 및 낭비가 발생하는 경우가 많습니다.

이런 상황이 발생한 이유는 지능형 건축 설계자 및 통합업체 선정에 대한 건설부의 규정과 요구사항, 그리고 그 중요성에 대해 건설부문이 명확하지 않기 때문이다. 또한 지능형 빌딩 시스템의 선택 과정에서 고려해야 할 여러 측면의 기술적 요구 사항이 불분명합니다. 이 기사에서는 설계 및 시공 단위별로 참조할 수 있도록 관련 정보를 종합합니다. 지능형 빌딩 프로젝트의 건설이 개선되고 지능형 빌딩 프로젝트가 달성한 이점과 목표가 더 잘 반영될 수 있기를 바랍니다.

II. 지능형 건축 엔지니어링 설계 및 통합업체 결정에 관하여

지능형 엔지니어링 설계 통합업체 구축의 자격에 관한 건설부의 규정입니다.

건설부 [99] No. 117은 2000년 1월 1일부터 단위가 해당 범위 내에서 지능형 프로젝트를 수행하기 전에 지능형 엔지니어링 설계 및 시스템 통합에 대한 특별 자격증을 보유해야 한다고 고시했습니다. 시스템 엔지니어링 설계 및 시스템 통합 사업. 지방자치단체와 사업부서는 엄격히 통제되어야 하며 자체 사업체를 설립해서는 안 된다.

2. 시스템 통합업체 선택:

오늘날의 지능형 빌딩 시스템은 정보화와 디지털화의 필연적인 제품 및 개발 방향입니다. 스마트 빌딩은 건물의 성격, 표준 및 사용자 재정 자원과 관련된 것 외에도 미래지향적이어야 합니다. 기존 솔루션은 빠르게 발전하는 정보 기술과 통합되어야 합니다. 시스템은 쉽게 업그레이드할 수 있어야 하며 첨단 기술 개발과 호환되어야 합니다. 요즘 제조업체에서는 15년 품질 보증 시스템을 제안하므로 구현된 프로젝트는 사용자가 15년 이내에 계속 확장되는 비즈니스 요구를 충족할 수 있도록 보장해야 합니다. 15년 동안 투자 가치를 보존하세요. 이러한 목표를 달성하기 위해 통합업체를 조사하고 선정할 때 가장 중요한 것은 통합업체의 경제성과 백업 기술 지원입니다. 지능형 시스템을 구축하려면 구축이 완료된 후 설계 표준을 충족해야 할 뿐만 아니라 인프라의 수명도 15년이어야 합니다. 15년 내 기술 개발과 호환됩니다. 이러한 보장을 위해서는 통합업체가 보상할 수 있는 능력이 있어야 하므로 통합업체의 경제력이 탄탄해야 하고, 단기 기업을 신뢰해서는 안 됩니다.

백업 기술지원 측면에서는 통신, 컴퓨터 제품과 기술이 매우 빠르게 업데이트된다. 컴퓨터 응용 소프트웨어가 가동된 후에도 나중에 유지 관리, 업데이트, 확장 및 수정이 필요합니다. 이 모든 것은 프로젝트가 완료된 후에도 여전히 좋은 기술 지원과 백업 보증을 받을 수 있도록 신뢰할 수 있고, 오랫동안 생존할 수 있고, 평판이 좋고, 성과가 좋은 회사가 필요합니다. 백업 지원 측면에서 통합 회사는 다음 인력, 즉 시스템 통합, 컴퓨터 하드웨어 및 소프트웨어, 전기 설계 및 네트워크 정보 관리 시스템 구축 분야의 과학 기술 인재를 포함하는 유능한 팀을 보유해야 합니다. 3. 지능형 통신 네트워크 구축:

지능형 네트워크 구축은 두 가지 범주로 나눌 수 있습니다. 하나는 기본 현장 제어 계층 네트워크이고 다른 하나는 프로세스 모니터링 및 건물 관리를 포함한 상위 계층 네트워크입니다. . 상위 네트워크는 이더넷, TOP 및 기타 LAN으로 구성되며 표준 ISO/SIO 통신 프로토콜을 채택합니다. 기본 필드 제어 계층 네트워크는 필드버스 네트워크를 채택하고 통신 프로토콜은 강력한 실용성과 높은 신뢰성을 갖춘 단순화된 SIO 표준을 채택합니다.

1. 필드버스 제어 시스템(FCS)의 개념

필드버스 제어는 산업(건설) 장비의 자동 제어를 위한 컴퓨터 근거리 통신망입니다.

감지, 제어 및 통신 기능을 갖춘 마이크로프로세서 칩과 디지털 계측기(장비)를 사용하여 현장에서 완전한 분산 제어를 달성하고 이러한 현장 분산 측정 및 제어 장비 개별 지점을 네트워크 노드로 사용하여 이러한 지점을 형태로 연결합니다. 필드버스 제어 시스템을 구성하는 버스의 모습입니다. 이는 최하위 네트워크 시스템에 속하며 네트워크 통합 완전 분산 제어 시스템으로, 원래 분산 DCS 시스템 현장 제어 기계의 모든 기능을 다양한 네트워크 노드에 분산합니다. 이를 위해 원래의 폐쇄형 전용 시스템을 개방형 표준 시스템으로 전환할 수 있습니다. 이를 통해 서로 다른 제조업체의 제품을 상호 연결할 수 있으며 이는 DCS 시스템의 업데이트로 시스템 구조를 크게 단순화하고 비용을 절감하며 실제 요구 사항을 더 잘 충족하고 시스템 작동의 신뢰성을 향상시킵니다. 다양한 통신 프로토콜을 사용하는 필드버스 제어 시스템은 일반적으로 산업용 PC 버스 슬롯의 PC 인터페이스 보드를 통해 필드버스 네트워크 세그먼트에 연결됩니다. 2. 필드버스 제어 시스템의 구성

필드버스 제어 시스템은 측정 시스템, 제어 시스템, 관리 시스템의 세 부분으로 구성되며, 통신 부분의 하드웨어와 소프트웨어가 가장 특징적인 부분이다.

1. Fieldbus 제어 시스템:

제어 시스템의 소프트웨어에는 구성 소프트웨어, 유지 관리 소프트웨어, 시뮬레이션 소프트웨어, 장비 소프트웨어 및 모니터링이 포함됩니다. 소프트웨어 등 먼저 구성 소프트웨어 및 제어 작업 인간-기계 인터페이스 소프트웨어 MMI를 개발하도록 선택하십시오. 구성 소프트웨어를 통해 기능 블록 간의 연결을 완료하고 기능 블록 매개변수를 선택하고 네트워크 구성을 수행합니다. 네트워크 운영 중에 시스템은 실시간으로 데이터를 수집하고 데이터 처리 및 계산을 수행합니다. 제어 및 논리 제어 경보, 모니터링, 디스플레이, 보고서 등을 최적화합니다.

2. Fieldbus 측정 시스템:

다변수 및 고성능 측정이 특징이며, 이로 인해 측정 장비가 컴퓨팅 성능과 같은 더 많은 기능을 가질 수 있습니다. 디지털 신호를 사용하므로 높은 해상도, 높은 정확도, 강력한 간섭 방지 및 왜곡 방지 기능을 갖추고 있어 처리 프로세스를 조정할 수 있습니다.

3. 장비 관리 시스템: 장비 자체 및 공정의 진단 정보, 관리 정보, 장비 작동 상태 정보(스마트 미터 포함), 제조사가 제공하는 장비 제조 정보 등을 제공할 수 있습니다. 예를 들어, Fisher-Rosemoune Company는 호스트 컴퓨터에 설치되어 관리 기능을 완료하는 AMS 관리 시스템을 출시했습니다. 이는 현장 장비에 대한 종합적인 관리 시스템 정보 라이브러리를 구성할 수 있으며 이를 기반으로 장비 신뢰성 분석을 실현할 수 있습니다. 그리고 예측. 수동적 관리 모드를 예측 가능한 관리 및 유지 관리 모드로 변경합니다. AMS 소프트웨어는 현장 서버 기반의 T자형 구조로 현장 서버의 모듈화를 지원하며 풍부한 기능의 응용 소프트웨어가 제공됩니다. 그래픽 인터페이스를 사용하는 사용자.

4. 버스 시스템 컴퓨터 서비스 모델: 클라이언트/서버 모델은 현재 가장 널리 사용되는 네트워크 컴퓨터 서비스 모델입니다. 서버는 데이터 소스(공급자)를 나타내고 애플리케이션 클라이언트는 데이터 소스에서 데이터를 가져와 추가로 처리하는 데이터 소비자를 나타냅니다. 게스트 머신은 PC 또는 워크스테이션에서 실행됩니다. 서버는 미니컴퓨터나 메인프레임에서 실행되며 양 당사자의 인텔리전스, 리소스 및 데이터를 사용하여 작업을 완료합니다.

5. 데이터베이스:

많은 양의 관련 데이터와 애플리케이션을 체계적이고 동적인 방식으로 저장할 수 있으며, 데이터의 완전한 공유와 교차 액세스를 달성할 수 있습니다. 독립 정도. 산업용 장비의 매개변수는 작동 중에 지속적으로 변경되고, 데이터 양이 많으며, 작동 및 제어에 대한 실시간 요구 사항이 매우 높습니다. 따라서 상호 작업에 접근할 수 있는 분산관계 및 실시간 데이터베이스 시스템이 형성된다. . 6. 네트워크 시스템의 하드웨어 및 소프트웨어:

네트워크 시스템 하드웨어에는 시스템 관리 호스트, 서버, 게이트웨이, 프로토콜 변환기, 허브, 사용자 컴퓨터 등 및 기본 지능형 도구가 포함됩니다. 네트워크 시스템 소프트웨어에는 NetWarc, LAManger, Vines 등의 네트워크 운영 소프트웨어와 Lenix, os/2, WindowNT 등의 서버 운영 소프트웨어가 포함됩니다. 응용 소프트웨어 데이터베이스, 통신 프로토콜, 네트워크 관리 프로토콜 등

3. 필드버스 제어 시스템의 특징

1. 기능적으로 중앙 집중식 관리, 분산 제어, 수평 분산 및 수직 계층 구조.

2. 산업용 장비의 근거리 통신망의 경우, 주요 통신량은 공정 정보와 운영 관리 정보가 많지 않으며, 전송 속도는 1MPS 이하로 높지 않습니다. 정보 전송 작업은 상대적으로 간단하지만 실시간 응답 시간 요구 사항이 0.01-0.5S로 상대적으로 높습니다. 소위 실시간 특성은 네트워크 통신 프로세스 중에 프로세스의 매개변수를 실시간으로 온라인으로 수집할 수 있고, 시스템 정보를 실시간으로 처리할 수 있으며, 시스템 정보를 신속하게 시스템에 피드백할 수 있음을 의미합니다. 프로세스 제어를 완료하고 프로세스 제어의 시간 제한 요구 사항을 충족하는 시스템입니다. 컴퓨터 시스템의 외부 장비를 제어하는 ​​것 외에도 관리 제어 시스템의 장비를 제어하고 무작위 이벤트를 처리할 수 있는 능력도 필요합니다. 실제 운영 체제는 비정상적인 상황을 적시에 처리하고, 작업을 완료하거나, 가장 중요한 작업을 완료하도록 보장해야 하며, 적어도 오류의 영향이 없도록 적시에 임의의 오류를 감지하고 수정해야 합니다. 확장되고, 잘못된 연산과 잘못된 정보 입력에 저항하는 능력이 있어야 합니다.

Fieldbus 제어 시스템의 실시간 성능을 달성하기 위한 주요 방법은 다음과 같습니다. (1) OSI 프로토콜의 7개 계층은 모두 고기능 서비스를 제공하여 통신 트래픽을 줄이고 전송 시간을 늘려 실시간 응답 기능에 영향을 미칩니다. 따라서 OSI 7계층 통신 프로토콜은 실시간 응답 기능에 영향을 미치는 계층 간 변환의 복잡성을 줄이기 위해 다양한 수준으로 단순화되었습니다. 필드버스 제어 시스템의 통신 프로토콜은 일반적으로 물리 계층, 링크 계층 및 애플리케이션 계층으로 구성되며, 사용자를 네트워크 노드로 추가하여 상호 연결하여 기본 버스 네트워크를 형성합니다. PRUFIBUS 일반 바닥의 4층 구조와 같습니다. (2) 기본 제어 기능을 현장 지능형 칩 또는 기능 블록에 분산시켜 제어 기능이 완전히 분산되어 객체를 직접 향하게 하며 인터페이스가 직관적이고 단순하며 단순합니다. 제어, 측정, 통신 기능을 갖춘 기능 블록과 기능 블록 애플리케이션 프로세스는 네트워크 노드로 사용되며 기본 버스 네트워크에 상호 연결됩니다. 예를 들어, PRUFIBUS 버스 시스템은 마스터 스테이션과 슬레이브 스테이션으로 구분되며 기본 통신 및 제어는 슬레이브 스테이션에 집중됩니다. 다양한 회사와 제조업체는 구현이 간단하고 저렴하며 비교적 완전한 범위의 마스터 및 슬레이브 어레이 칩을 제공합니다. 예를 들어 LONWORKS는 OSI와 동일한 7계층 통신 프로토콜을 갖고 있지만 모두 뉴런 칩에 내장되어 있어 네트워크를 통해 전송할 필요가 없으며 동시에 실시간 응답 기능도 향상시킬 수 있습니다. 시간이 지나면 애플리케이션은 뉴런 칩에 존재하는 특수 객체 네트워크 변수를 정의합니다. 이는 노드 코드가 컴파일될 때 결정되며 노드마다 다릅니다. 동일한 유형의 네트워크 변수를 연결하여 자동 제어함으로써 분산 시스템 개발 및 설치 과정을 대폭 단순화합니다. (3) 미디어 액세스 프로토콜: 일반적으로 CSMA/CD(다중 채널 액세스 충돌 감지) 방식의 경우 빠른 통신을 달성하고 높은 비용 성능을 얻기 위해 토큰 전달 버스 액세스 방식(TOKENBUS)이 사용됩니다. 비교적 간단하지만 충돌을 완전히 피할 수는 없습니다. 또한 충돌 감지를 구현하는 것이 더 복잡합니다. 또한 라인의 정상적인 간섭과 오류는 충돌과 구별하기 어려운 경우가 많습니다. 필드버스 제어 시스템의 높은 실시간 성능. 따라서 대부분의 버스 제어 시스템은 토큰 전달 액세스를 사용합니다. LONWORKS만이 예측된 P를 사용하여 향상된 CSMA 액세스 방법을 채택합니다. 노드가 정보를 보내야 할 때 먼저 예측 P를 사용하여 네트워크가 유휴 상태인지 여부를 테스트합니다. 유휴 상태가 아니면 일시적으로 전송하지 않습니다. 네트워크 충돌률을 높이고 부하가 심한 동안 효율성을 향상시킵니다. 그리고 실시간 성능과 신뢰성을 향상시키기 위해 긴급 우선 순위 메커니즘이 채택되었습니다. (4) 통신방식 : 일반적으로 예약통신과 비예약통신으로 구분되며, 대부분은 예약통신으로 기기간 주기적인 전송에 사용되며 제어데이터가 미리 설정되어 있다. 비예약 통신은 매개변수 설정, 장비 진단 및 경보 처리에 사용됩니다. 기능적으로는 마스터 스테이션과 슬레이브 스테이션으로 구분됩니다. 슬레이브 스테이션은 정보를 수신할 때만 확인하거나 요청을 발행할 때 마스터 스테이션에 정보를 보낼 때에만 버스 프로토콜의 작은 부분만 필요하므로 경제적이며 실시간입니다.

3. 제품은 상호 운용 가능해야 합니다.

각 제조업체의 제품은 해당 제품이 속한 다양한 버스 프로토콜을 준수하는 OSI 표준 일회성 테스트 및 상호 운용성 테스트를 통과해야 합니다. 전용 테스트 센터. 신뢰성을 높이려면 열악한 환경에서도 견고한 테스트를 거쳐야 합니다. 인터페이스 기술은 OEM 통합 방식을 채택하여 데이터의 개방형 전송을 실현할 수 있는 제품을 형성합니다.

따라서 동일한 유형의 프로토콜에 대해 서로 다른 제조업체의 제품을 혼합, 구성하고 개방형 시스템으로 호출하여 상호 운용이 가능합니다.

4. 높은 신뢰성 측정이 필요합니다.

(1) 하드웨어는 엄격하게 선택되며 특수 목적 칩(ASIC) 및 표면 실장 기술(SMT)을 사용합니다. (2) 시스템 소프트웨어는 실제 요구에 맞는 성숙하고 사용하기 쉬운 소프트웨어와 좋은 도구 소프트웨어이어야 합니다. 응용 프로그램 소프트웨어는 기능적인 모듈형 설계를 채택하고 명확하게 정의됩니다. (3) 문제 해결은 온라인으로 신속하게 수행할 수 있으며 하드웨어 수리 가능성이 향상됩니다. 예를 들어 전원이 공급되는 동안 I/O 템플릿을 연결하거나 분리할 수 있으며, 진단 오류가 표시되고 오류가 발생하면 구성 요소가 자동으로 격리됩니다. 아키텍처와 프로세스의 분리 사이트에는 지역적으로 독립적인 자체 로컬 데이터베이스가 있습니다. 그리고 통신 네트워크를 통해 논리적으로 글로벌 데이터베이스를 구성합니다. (5) 내결함성 기술 및 이중화 기술을 사용하는 다단계 보안 조치.

4. 필드버스 제어 시스템(FCS)의 대표적인 통신 프로토콜 표준은 1980년대부터 통일된 표준이 제정되었습니다. 1983년에 IEC/SC65B/WG6 국제전기기술위원회(International Electrotechnical Commission) 산하 생산 공정 컴퓨터 시스템 분과의 통신 분과에서는 ISO의 OSI 참조 모델을 원래 7계층에서 5계층으로 주로 변경한 PROWAY 통신 프로토콜을 공식화했습니다.

현재 다양한 산업 분야에서 많은 버스 표준이 등장했으며 그 중 다음이 영향력이 있습니다:

1. Foundation Fieldbus 2, LONWORKS3, PROFIBUS4, CAN

5. ART

CAN은 자동차, 로봇 디지털 공작기계, 의료기기 등의 제어에 사용됩니다. 이 글에서는 이에 대해 소개하지 않겠습니다.

HART는 원래의 아날로그 제어 시스템에 고주파 신호를 중첩하는 FAK 기술을 네트워크 통신 신호로 사용하는 임시 표준입니다.

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