智能建筑现场控制器的设计

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1、智能建筑现场控制器的设计公共建筑物的内部有大量的电气设备，如空调设备、给排水设备、照明设备等，这些设备多而散：多，即数量多；散，即这些设备分散在各个层次和角落。建筑智能化是通过安装于现场设备附近的现场控制器对建筑内众多电气设备进行自动控制、监视、测量，实现综合协调、运行管理和维护保养工作，提升整个建筑内部设备运行的效率，减少能源消耗，同时使管理者随时掌握设备状态运行情况、能量消耗情况及各种参数变化情况1。智能建筑现场控制器为建筑物所有电气设备提供安全、可靠、节能、长效运行的保证，直接决定了整个建筑智能化的水平，因此设计一款具有功能可靠，通用性好，组网方便，传输速率高的智能建筑现场控制器有着重要

2、的实际意义。1智能建筑现场控制器的设计方案智能建筑现场控制器是是安装于监控对象附近的小型专用控制设备，本文采用意法半导体推出的32位CortexM3结构的芯片STM32F107VCT6为主控芯片，设计了智能建筑现场控制器，设计方案图如图1所示，设计了通过按键和液晶显示进行功能参数设定，并由数据存储电路保存设置的参数；设计了通过模拟/数字输入输出接口和RS485总线接口对现场普通I/O仪表和智能仪表的信号互连，完成信息数据的采集、传输、转换和设置，可针对现场设备的控制要求实现如PID算法，完成对现场设备的监测与调控功能；设计了可与远程监控PC机及其他现场控制器及以太网设备进行以太网数据通信，实现

3、远程监控和系统组网。2现场控制器与仪表接口电路的设计因为智能建筑现场使用的仪表可分为普通I/O仪表和RS485智能仪表两种，现场控制器与现场仪表的信号接口电路也分为适用于普通I/O仪表的数字/模拟输入输出接口电路和适用于RS48漕能仪表的RS485总线接口电路两类。本智能建筑现场控制器设计的模拟量输入接口（AI）电路，因为普通I/O检测仪表一般输出的模拟信号为010V模拟电压信号或者为420mAJ|拟电流信号，因此设计的模拟量输入接口（AI）电路分别可以接入010V模拟电压信号和420m砥拟电流信号，经过电阻分压、稳压二极管箝位和运放跟随之后均变为02V的电压信号输入到STM3注控芯片的AD弓

4、I脚采集。本控制器设计的数字量输入接口（DI）电路，采用无源接点，外部输入开关量信号通过TLP781光耦进行隔离保护后接入STM32s片I/O输入引脚。本控制器设计的模拟量输出接口（AO电路，如图2和图3所示，采用STM32芯片的两路DA输出引脚分别产生02V电压信号，后经运算放大电路产生具有较大电流驱动能力的010V电压信号输出，如图2所示，并可产生420mA电流信号输出，如图3所示。本控制器设计的数字量输出接口（DO电路，如图4所示，由STM32s片的I/O输出引脚输出开关量信号经光耦隔离后，通过三极管驱动继电器产生无源接点数字量输出。本控制器设计的RS485W能仪表的RS4858口电路如

5、图5所示，STM32勺USART勺Rx、Tx弓I脚连接至UMAX485勺RODI以进行RS485的数据U攵发；STM32勺I/O口DIR与MAX485勺接收使能端RE发送使能端DE相连，对RS48坪双工总线的通信方向进行统一控制；而MAX485勺差分彳t号端A、B则通过插座与RS485智能数字仪表相连，同时为保证通信质量，消除总线上的信号反射，需在RS485网络终端的差分总线间串联120Q的电阻。3现场控制器与以太网通信接口电路的设计STM32F10砥片的内部集成了以太网媒体接入控制器（MAC,MAC;现网络的数据链路层，数据链路层向网络提供标准的数据通信接口，提供构建数据帧、检查数据差错、传

6、递控制等功能，物理层则负责与通讯相关的电信号部分，向数据链路层提供标准的通信接口，提供时钟信号、数据编码、线路状态以及相关的硬件电路等，物理层控制器是与外部信号接口的芯片。STM32F10祚未集成物理层控制器，因此需要外接物理层控制器，本设计采用美国National公司的10/100M以太网物理层收发芯片DP8384湃口HR911105岷口设计以太网通信接口电路，相关原理图如图6所示。4现场控制器软件的设计本现场控制器移植了wC/OS-II操作系统，实现了Mod-Bus协议和TCFyIP协议，实现了PID控制算法，完成了对建筑现场设备的控制要求，并可通过以太网与远程监控计算机实现远程监控。控制