楼宇控制系统是将建筑物（或建筑群）内的电力、照明、空调、运输、防灾、保安、广播等机电设备以集中监视、控制和管理为目的而构成的一个综合系统。它的目的是使建筑物成为安全、健康、舒适、温馨的生活环境和工作环境，并保证系统运行的经济性和智能化。
　　在现代化的大型建筑中，一般都采用中央空高调系统。空调系统的作用就是对室内空气进行处理，使空气的温度、湿度及新鲜度、洁净度等指标符合场所的使用要求。为此必须对空气进行冷却或加热、除湿或加湿，以及过滤等处理措施。其相应设备有制冷机组、锅炉、空调机组等。^[1]
　　本文着重讨论空调机组的控制。空调机组画面如图2。新风在跟回风混合后经过冷/热盘管，被制冷/加热后，送到室内。在封闭的厂房内，还需要排风机将室内空气抽出，以加速室内空气循环。通过改变各个风阀，水阀的开度以及风机变频值可以达到调节室内温度，二氧化碳浓度的目标。在对室内湿度有要求的空调机组，可以通过控制加湿阀的开关来达到室内湿度目标值。
　　1、INTERBUS总线^[2][3]
　　INTERBUS是德国PHOENIX公司1987年开发的总线标准，是最早的现场总线之一。现已广泛地应用于电子工业、汽车工业、烟草工业、冶金工业、仓储及传送技术、造纸工业、包装工业、智能建筑业、食品工业等等。
　　INTERBUS与Modbus、Profibus等合称为八大现场总线，它既有现场总线的共同特点，如系统的开放、可靠、高度分散、对现场环境适应强。同时，总线传输距离远（最远达12.8km），无需中继，扩充非常方便。各种I/O模块、功能模块可根据生产需要分布安装，控制器与各模块之间通过一根总线电缆相连，扩充时只要将模块接到总线上，硬件上无需更改设置，控制软件更改一下系统组态（自动识别）和添加新的功能即可。运行时，上位机可通过INTERBUS OPC Server读写过程数据和变量（“写”只能对输出变量而言），从而实现对系统的监控，并对收集的信息进行处理，满足生产管理信息化的需要。
　　2、系统概述
　　本文以南京某大型厂房楼宇自动化系统为应用背景，该系统以空调控制系统为主，包含对空调机组，冷水系统，热水系统，照明系统，排风系统以及空压机系统的控制。各个控制部分距离上跨度比较大，而且I/O节点多达2000多个。
　　针对实际系统特点，我们采用INTERBUS总线设计如下的系统结构，包括
　　BK模块：总线耦合器
　　RFC：PLC控制器，PHOENIX 生产
　　RFC控制器9针D型口连接INTERBUS总线系统，通过RFC控制器上的以太网口连接工业以太网，RFC控制器之间可通过以太网进行通讯。相邻两个子站之间的距离为400米，通过双绞线连接。根据现场安装需要，在I/O点变化情况下，通过增加INTERBUS总线耦合器BK，可灵活挂出子站。INTERBUS总线不需终端电阻,现场I/O模块及设备不需作专门的地址设置。INTERBUS总线为全双工数据传输方式,有极高的数据传输实时性。
　　现场模块采用Phoenix Contact的INLINE产品。BK模块是每个子站的总线耦合器，每个BK模块可带63个输入/输出模块，BK模块之间用Interbus总线电缆进行连接。Inline提供了所有的进行控制所需要的信息采集、传输数据的模块，本系统用到的模块种类有数字输入、数字输出、模拟输入、模拟输出等模块。

    图1 系统结构图

　　3、基于串级控制的变风量空调系统
　　3.1 空调机组运行画面
　　整个楼宇自动化系统，空调机组部分为控制的重点，以下是我们楼宇自动化系统的2#空调机组运行的组态画面。
　　图中“设定温度”接受从用户端输入的空间内的目标温度。系统会根据这个温度与实际室内温度（房间内各点温度的平均值）的比较来调节冷/热水阀的开度、热水泵的启停以及风阀的开度。具体调节过程见3.2节。
　　图中有三台变频的风机。从上到下分别为工艺排风机，排风机以及送风机。因为三台风机的功率不一样，图中显示的运行频率也不尽相同，系统控制目标是：送风量 > 工艺排风风量 + 排风风量，以使得车间内保持正压。具体控制过程不在本文讨论。

    图2 空调系统运行画面

　　3.2 VAV温度调节过程
　　对于像厂房这种空间比较大，而且温度控制精度要求较高的空调系统，我们结合过程控制理论，提出基于串级控制的VAV末端控制方案。控制过程如下：

    图3 空调末端控制过程

　　以空间内部温度（空间内各点的平均温度）作为主控制参数，送风温度作为副控制参数构成串级回路。主副调节器都是PID调节器。

  图4 控制系统方框图
 y1：主控制参数(空间内部温度)    y2：副控制参数(送风温度)

　　主PID调节器的输出是送风温度的设定值，副PID的输出是风阀以及水阀的开度，通过PLC的AO口输出到阀门执行器，控制阀门的开度。
　　在我们控制过程中风阀和水阀是共同调节的。风阀开度的调整用于改变系统的新风量大小，当送风温度设定值与实际送风温度差值较大时，减小新风阀和排风阀的开度，增大回风阀的开度。这样可以减少系统内能量的流失，能达到迅速制冷或制热的目标。水阀的开度调整可以改变热交换的速度，达到调节送风温度的目的。
　　风阀水阀共同调节能使得空间温度能快速达到系统设定温度，并且系统能耗比较少，缺点是新风阀开度减小会使得新风量不足，室内舒适度降低。
　　4、结语
　　这套系统自2006年元月份运行以来，稳定性非常好，未出现网络故障。并顺利通过德方验收。获得一致好评。
　本系统的程序开发是在PHOENIX公司PC WorX 3.03下进行的，该编译器功能非常强大，能对语句，功能块，梯形图混合编译，并支持在线调试。上位机组态软件我们选用Genesis-32，这款软件不但非常容易进行组态设计，而且开放的VBA接口环境有利于系统的二次开发，我们就利用VBA开发了短信报警模块和整个系统运行的时间计划。
　　参 考 文 献
　　[1] 宋  静等. 变风量空调系统末端调节控制法. 智能建筑. 2006.8:20-23
　　[2] 王  原. Interbus-S总线及应用. 仪器仪表用户杂志. 1998.5:19-22
　　[3] 黄劭刚,江  昊,晏小平. Interbus 现场总线技术在汽车生产物流中的应用. 东南大学学报. 2003.9:Vol.33