Beckhoff嵌入式控製器應用於德國樓宇自動化中

2026-04-07 11:27:05

    提及 Beckhoff 的嵌入式控製器 CX1000 的表現時,答案顯然是肯定的。在德國博物館交通分館的新大廳中,CX1000 的控製任務覆蓋到了樓宇的各個角落。儼然,CX1000 已成為了博物館裏的一件“高科技藝術品”。

    2003 年 5 月 11 日,“Mobility and Technology” 展覽在德國博物館新附屬的三號大廳中開幕,標誌著德國博物館第一階段的擴建完工。在接下來的幾年中,Verkehrszentrum (交通館)將繼續擴建,最終成為慕尼黑載入史冊的三幢標誌性展館建築之一。

    德國博物館原慕尼黑展覽中心第三大廳,離“博物館島”有些距離,如今,新第三大廳建築占地 2200 平米,加上二層走廊麵積,可展出麵積達到了 3000 平米。德國博物館的交通分館已搬遷至那裏,到 2005 年,交通館還將延伸至一號和二號展廳。隨新址落成,整套樓宇自動化係統也煥然一新。係統包含 PC接口、照明、采暖和通風設備的將近 1000 個接點,全部由 Beckhoff 的控製技術來實現。

    每套 CX1000 分別控製約 180 個總線端子,總線端子則用於控製照明、暖氣、通風等設施。 
      
    該樓宇自動化係統由三套Beckhoff的嵌入式PC CX1000構成。每套 CX1000 通過總線擴展連接大約 180 個總線端子。Peter Traut,負責交通分館的安全、技術和 EDP他闡述了使用該套配置的原因:“使shi用yong三san個ge控kong製zhi站zhan的de解jie決jue方fang案an是shi因yin為wei不bu同tong的de空kong間jian位wei置zhi,其qi中zhong一yi個ge站zhan負fu責ze服fu務wu於yu總zong體ti的de建jian築zhu,比bi如ru氣qi象xiang站zhan等deng。此ci外wai,根gen據ju展zhan品pin不bu同tong的de敏min感gan度du,展zhan廳ting被bei劃hua分fen成cheng兩liang個ge空kong間jian區qu域yu。我wo們men需xu要yao一yi種zhong冗rong餘yu的de設she備bei來lai保bao護hu我wo們men的de展zhan覽lan品pin,換huan句ju話hua說shuo,隻zhi是shi半ban個ge廳ting的de暖nuan氣qi、照明的異常不至於使全部展覽品受損。”  
 
    該係統的最上層結構是 Beckhoff 的 19 英寸抽拉式工控機 C5102。它作為輸入裝置並用於處理設置規範與控製的功能。原則上,三套控製器是獨立運行的,然而,狀態信息和 Web 接口均在 C5102 上運行。 
 
    更強的計算能力,更簡單的處理方式 

      要實現整套控製方案早已被證實是相當複雜的,需要在其它的設備中連接 30台計算機和數千盞燈。Beckhoff 的樓宇自動化經理 Georg Schemmann 說道:“由於控製係統的複雜性,我們建議使用三套 CX1000 控製器,每套必須處理來自多達 180 個總線端子的數據流。”其中,總線端子部分包括模擬量的溫度輸入,開關量的數字輸入,和大約 1000 盞燈的數字量輸出模塊。此外,該係統還包括了用於變頻器和暖通排氣控製的模擬量輸出模塊。 

      基於 PC的控製係統顯示出了明顯的優勢:操cao作zuo在zai相xiang當dang程cheng度du上shang被bei簡jian化hua,而er且qie安an裝zhuang新xin的de程cheng序xu非fei常chang容rong易yi。一yi台tai單dan一yi的de計ji算suan機ji能neng處chu理li整zheng個ge部bu門men的de控kong製zhi任ren務wu。此ci外wai,計ji算suan機ji技ji術shu使shi三san大da樓lou宇yu服fu務wu係xi統tong的de整zheng合he變bian得de更geng為wei簡jian便bian。CX1000 也為可視化軟件運行一些預處理的功能。Georg Schemmann 說道:“這是普通小型控製器所不能完成的。”  



    為什麼選擇 Beckhoff 技術?

      德國博物館的交通分館決定采用 Beckhoff 的基於 PC 和以太網的樓宇自動化技術,而不采用以 EIB或LON網絡為基礎的解決方案。采用此方案的原因是該項目對功能整合性的要求,比如加熱控製,監控功能(從水質檢測開始)和窗戶的關閉,全部可以通過瀏覽器完成。相對來說,EIB和LON不具有這種靈活性和通用性。比如LON係統,需要額外的開發工作以及第三方的組件,要實現整合性是比較困難的。而 Beckhoff 的係統解決方案正好具備了必需的開放性,並且能夠確保係統的響應速度和性能。 
 
    參數通過 XML 文件來交換 

      德國博物館項目的另外一個基本要求是係統具備遠程監控的功能。一個人負責 10000 平米的三個大廳,要對暖氣係統實行每天數次的完全檢驗,這顯然是不切實際的。為此,同時在幾個地方安裝了狀態監視器(可以人為幹預)。整個係統完成後,將有 50到 60台工控機被安裝在展覽品的附近。由於使用 IT 網絡進行了整合,操作者隻要使用筆記本電腦通過 WLAN (無線局域網)就可以檢查各個環節是否運行正常,節省了大量的時間。 
 
      係統的操作軟件使用了微軟的.NET 技術,並且使用 C# 來編程。參數或配置以 XML 格式存儲。當控製計算機的配置改變,數據通過 TwinCAT ADS 傳到 CX1000 控製器上並保存。當電源斷電恢複後,控製器將自動開始運行。 
 
      另外一個使用該技術的亮點是,簡單靈活地控製照明係統,包括 15個不同組裏的 900 餘盞燈,使得操作員能夠隨時方便地對它們進行控製。 
 
    數據記錄器記錄溫度數據 

    對於至關重要的建築而言,橫跨整個大廳的所有溫度記錄必須被存檔,甚至是非常小的波動都有可能導致嚴重的後果。Peter Traut 解釋道:“舉個例子,細小的溫度波動可能造成牆壁表麵 5°到 6°的變化,由此可導致水汽的凝結。”正如一個完整的控製係統,數據記錄器通過 Beckhoff 的 TwinCAT 自動化軟件實現。記錄的數據可隨時讀取和處理,就如 Excel 文件般便捷。 
 
      同tong時shi,針zhen對dui展zhan廳ting內nei的de八ba個ge暖nuan氣qi區qu域yu,分fen別bie安an裝zhuang了le八ba個ge模mo擬ni量liang的de溫wen度du轉zhuan換huan器qi。獨du立li的de發fa光guang加jia熱re器qi被bei分fen別bie安an置zhi到dao這zhe些xie區qu域yu,盡jin可ke能neng的de保bao證zheng溫wen度du的de穩wen定ding性xing。