新建的虛擬工程中心（ZVE）的設計與其內部進行的科研工作一樣具有創新意義。靈活
、全方位的樓宇自動化係統創造了無限的可能性，並能整體地節約能源。係統集成商 Herrmann GmbH & Co. KG 公司實施了此項複雜的自動化方案，在規劃和建設階段
，Herrmann 公司采用了Beckhoff的開放式控製技術，幫助其很好地應對各種變化。

　　ZVE 的開放式中庭刻意設置在樓梯連接處，是為了不同工作樓層之間製造密切的聯係
，大大減少了縱向溝通的障礙

　　位於德國斯圖加特的弗勞恩霍夫勞動經濟和組織研究所（IAO）[工業工程機構]主要處理關於當地工作場所及人員的問題。IAO 的科學知識，主要是應用於工程虛擬的規劃— 例如，作為數字規劃和建造過程，以及虛擬現實中的三維可視化 — 集成到虛擬工程中心的設計中，該中心於 2012 年 6 月正式對外開放。這棟大樓裏容納了來自不同學科的研究人員和工程師
，他們都從事於這些技術以及創新工作和辦公理念。

　　現代化樓宇采用了最新和最偉大的樓宇設施

　　ZVE 的辦公和實驗區域分布在四個樓層，覆蓋麵積超過 3200 平米左右，圍繞著一個開放式中庭
，使得傳統上實驗室和辦公區域嚴格分離的方式成為過去。實際上
，科學工作的主要功能區域 — 實驗室
、辦公區域和會議室 — 在zai空kong間jian上shang交jiao錯cuo，從cong而er最zui大da限xian度du地di縮suo短duan了le步bu行xing距ju離li，優you化hua了le團tuan隊dui內nei部bu的de溝gou通tong。日ri常chang工gong作zuo場chang所suo不bu是shi一yi個ge特te定ding的de辦ban公gong室shi或huo實shi驗yan室shi
，而er是shi根gen據ju當dang前qian的de任ren務wu和he資zi源yuan需xu求qiu，在zai使shi用yong的de時shi候hou才cai選xuan擇ze。越yue是shi接jie近jin大da樓lou內nei部bu各ge個ge區qu域yu的de開kai放fang式shi核he心xin部bu分fen就jiu越yue是shi安an靜jing
，以yi確que保bao員yuan工gong能neng夠gou專zhuan注zhu於yu他ta們men的de工gong作zuo。此ci外wai

，各ge樓lou層ceng的de辦ban公gong室shi工gong作zuo站zhan的de使shi用yong變bian得de更geng加jia靈ling活huo。

　　德國斯圖加特虛擬工程中心為研究創新的工作場所和工藝提供了一個高度現代化的環境

　　和大樓本身一樣尖端的是其內部的能源技術
，正如負責 ZVE 項目的弗勞恩霍夫 IAO 的大樓主管 Heinz Kühner所解釋的：“我們的能源方案基於一個地熱係統
，該係統采用了多個 170 米(mi)長(chang)的(de)地(di)熱(re)探(tan)針(zhen)，用(yong)於(yu)回(hui)收(shou)地(di)表(biao)下(xia)麵(mian)的(de)可(ke)再(zai)生(sheng)能(neng)源(yuan)。此(ci)外(wai)

，還(hai)輔(fu)以(yi)熱(re)交(jiao)換(huan)器(qi)，天(tian)花(hua)板(ban)采(cai)用(yong)活(huo)化(hua)的(de)混(hun)凝(ning)土(tu)芯(xin)
，用(yong)於(yu)基(ji)本(ben)負(fu)載(zai)的(de)冷(leng)卻(que)和(he)供(gong)暖(nuan)。除(chu)了(le)充(chong)滿(man)水(shui)的(de)管(guan)道(dao)之(zhi)外(wai)，天(tian)花(hua)板(ban)裏(li)還(hai)有(you)很(hen)多(duo)充(chong)滿(man)空(kong)氣(qi)的(de)塑(su)料(liao)球(qiu)。天(tian)花(hua)板(ban)的(de)中(zhong)空(kong)板(ban)減(jian)少(shao)了(le)所(suo)需(xu)的(de)混(hun)凝(ning)土(tu)用(yong)量(liang)
，因(yin)此(ci)靜(jing)載(zai)荷(he)支(zhi)持(chi)較(jiao)大(da)的(de)空(kong)間(jian)跨(kua)度(du)和(he)無(wu)柱(zhu)式(shi)空(kong)間(jian)。自(zi)動(dong)噴(pen)水(shui)滅(mie)火(huo)係(xi)統(tong)消(xiao)防(fang)水(shui)箱(xiang)用(yong)於(yu)儲(chu)存(cun)大(da)樓(lou)廢(fei)熱(re)
，例(li)如(ru)來(lai)自(zi)電(dian)腦(nao)室(shi)或(huo)虛(xu)擬(ni)現(xian)實(shi)實(shi)驗(yan)室(shi)中(zhong)的(de)高(gao)性(xing)能(neng)投(tou)影(ying)機(ji)的(de)廢(fei)熱(re)。”

　　完整的樓宇自動化係統利用所有可用的節能潛力

　　綜合樓宇自動化係統充分利用了 7000 個數據點來控製暖通以及照明
、遮zhe光guang，並bing根gen據ju當dang前qian需xu要yao進jin行xing單dan獨du房fang間jian控kong製zhi。此ci外wai，能neng源yuan測ce量liang和he監jian測ce係xi統tong還hai將jiang對dui這zhe些xie控kong製zhi措cuo施shi的de效xiao果guo進jin行xing分fen析xi。這zhe創chuang建jian了le一yi個ge理li想xiang的de基ji線xian
，讓rang最zui經jing濟ji的de樓lou宇yu運yun行xing成cheng為wei可ke能neng。大da樓lou基ji礎chu設she施shi的de創chuang新xin安an裝zhuang方fang麵mian取qu得de了le很hen大da的de成cheng功gong — 通過使用吸收低頻噪聲分量的材料進行隔音、根據入住、日光和工作方式進行的 LED 照明技術的控製，以及通過二氧化碳濃度進行空氣質量監測 — 德國可持續建築委員會（DGNB）為此頒發了黃金證書。

　　此外，Beckhoff基於 PC 的開放式控製的技術具有極高的靈活性，這是滿足 ZVE 高要求不可缺少的優點之一，因為工作區域具有廣泛多樣性。弗勞恩霍夫 IAO 的大樓主管 Martin Balb解釋道：“我wo們men的de交jiao錯cuo辦ban公gong區qu域yu的de方fang案an，從cong傳chuan統tong的de蜂feng窩wo式shi辦ban公gong室shi和he團tuan隊dui辦ban公gong室shi擴kuo展zhan為wei小xiao組zu辦ban公gong室shi和he開kai放fang式shi辦ban公gong區qu域yu。可ke以yi根gen據ju需xu要yao將jiang合he適shi的de專zhuan業ye組zu或huo多duo學xue科ke團tuan隊dui集ji合he在zai一yi起qi。首shou先xian，重zhong要yao的de是shi要yao對dui各ge項xiang工gong作zuo要yao求qiu作zuo出chu較jiao快kuai的de響xiang應ying

，將jiang正zheng確que的de員yuan工gong和he合he適shi的de辦ban公gong功gong能neng整zheng合he在zai一yi起qi。”係統集成商 Herrmann 公司的樓宇自動化團隊負責人 Michael Falkenstein補充道：“為了成功實施樓宇設施方麵的靈活性
，它對於能夠隨時重建非常重要，因此，我們完全取消了硬接線。兩台 CX5020 係列嵌入式控製器負責控製每個樓層的所有功能。I/O 數據點通過位於牆麵中的相應總線端子模塊與 BK9050 以太網總線耦合器連接。整個照明技術通過 DALI 協議使用總線係統靈活地集成。因此
，在控製區域可能的重建方麵（需要做相應的調整）沒有任何限製。”

　　開放的控製係統將異構樓宇係統整合在一起

　　對於 Heinz Kühner來說，選用Beckhoff PC 控製係統的主要原因是其係統的開放性：“由於合作企業的數量眾多，很明顯在規劃階段就需要涵蓋許多不同的總線係統。PC 控製作為一項開放的控製技術使得理想的方式成為可能
，且價格低廉，無需複雜的特殊解決方案。此外
，係統集成商 Herrmann 公司不僅在樓宇自動化和控製技術領域有深厚背景，且擁有多年使用Beckhoff技術的經驗。”

　　這是一個 Michael Falkenstein能夠充分運用其知識的領域：“我們之前的項目不需要將這麼多不同的總線係統集成到 ZVE 大樓中。例如，必須集成用於電動控製窗戶的專業總線。我們在實施這一步時使用了一個專門的 LON 網關，然後，通過 LON總線端子模塊KL6401 集成到Beckhoff係統中。總之，異構自動化技術可以通過 PC 控製技術快速、靈活地實施。BeckhoffTwinCAT軟件中功能強大的 System Manager 具有很多優點，包括可以簡單、高效地集成總線係統，甚至我們自己複雜的 HVAC 功能庫。如此複雜的項目，通常隻能使用Beckhoff各種總線端子模塊以合理的費用實施。”媒體技術通過為 ZVE 設計的TwinCATCrestron Server 集成，在項目早期階段即已證明是可行的。計劃將在較大的會議室實施和 3D 互動實驗室實施。

　　Martin Balb看到係統開放性的另一個優點：“因為技術進步，不斷的規劃和建設過程中發生了一些變化。例如
，在 2006 年規劃期間

，LED 照明技術不是以透明的形式提供。有了一個開放的係統 — 如 PC 控製係統
，我們能夠適應這些動態變化的需求。沒有它，所有的總線係統很可能不得不各自運行
，從而會產生巨大的安裝、調試和維護成本。”

　　完整的基於 PC 的測量和控製技術

　　係統集成商 Herrmann & Co. 使用 PC 控製係統實施了 ZVE 完整的測量和控製技術，即暖通係統以及單獨房間控製或照明和遮光控製。有 8 個 CX5020 嵌入式控製器用作樓層控製器，另外 4 個 CX5020用作地熱能、供暖/製冷
、氣象站和設備控製的控製器，以及 2 個 CX9010 用於樓層DMX照明控製。總共有 56 個 Ethernet TCP/IP 總線耦合器 BK9050 用作數字量 I/O 和窗戶觸點以及EnOcean和 DALI 組件的數據采集器。另外有 2 個 BK9050 用於采集子電力分配係統中的信息。然後所有這些數據都存儲在樓宇管理係統（BMS）的服務器上，提供給設備管理

、能量測量係統以及“atvise”中基於網絡的能量監測係統，每個係統都是由 Herrmann 實施的。

　　8 個 CX5020 嵌入式控製器用作 ZVE 的樓層控製器

　　所使用的通訊係統包括，實時以太網用作控製器網絡，OPC UA 用於與服務器通訊並用作 MBE 網絡
，DALI 用於照明控製
，EnOcean用於運動傳感器和溫度/照度測量，LON 用於窗戶控製
，以及 DMX 用於燈具和照明效果控製。Michael Falkenstein解釋道：“ZVE 中zhong有you較jiao大da數shu量liang的de控kong製zhi器qi正zheng在zai運yun行xing，它ta們men相xiang互hu之zhi間jian會hui不bu斷duan地di通tong訊xun。這zhe樣yang會hui產chan生sheng非fei常chang高gao的de數shu據ju量liang
，通tong過guo實shi時shi以yi太tai網wang卻que輕qing鬆song處chu理li。此ci外wai，我wo們men已yi經jing使shi用yong這zhe個ge通tong訊xun係xi統tong有you相xiang當dang一yi段duan時shi間jian了le，因yin此ci非fei常chang熟shu悉xi它ta的de優you點dian，比bi如ru協xie同tong功gong能neng、可靠性和操作簡單。為了滿足規劃開始時需要同時集成可視化以及能源監測等功能，因此選擇了開放性非常出色的OPC UA。此外，OPC UA的另一個優點就是所有變量已經在單獨房間控製的功能塊中存在，大大減少了工程工作量。”

　　ZVE 樓層的自動化係統拓撲結構

　　從左至右：Herrmann 公司的樓宇自動化團隊負責人 Michael Falkenstein


，弗勞恩霍夫 IAO 的大樓管理人員 Heinz Kühner
，來自Beckhoff德國巴林根辦事處的 Oliver Heilig和弗勞恩霍夫 IAO 的大樓主管站在 ZVE 地下室 HVAC 設備的控製櫃前

　　自動化係統能夠實現舒適和節能的樓宇運營

　　CX5020 loucengkongzhiqiwanchengzhuyaorenwu，quebaogengjienengdelouyuyunying，jidandufangjiankongzhi
，baokuozhaominghezheyangkongzhi，yijifangjiankongtiaohechujinengyuangongying。tongshi，bujinyaozhongshinengyuandesunhao，erqiehaiyaozhongshitigaoshiyongfangbianxing。yinci
，fangjianshiyongyidongchuanganqiyijigenjuriguanghegongzuofangshijinxingdezhaomingkongzhishixianlezuijiazidonghuajiejuefangan。biyaoshi，ketongguoshengqiwaibuzheyanglianrangyangguangjinru，yijieyuenengyuan；內(nei)部(bu)眩(xuan)光(guang)保(bao)護(hu)防(fang)止(zhi)在(zai)工(gong)作(zuo)場(chang)所(suo)有(you)過(guo)度(du)的(de)窗(chuang)眩(xuan)光(guang)。此(ci)外(wai)，例(li)如(ru)，樓(lou)宇(yu)自(zi)動(dong)化(hua)係(xi)統(tong)可(ke)以(yi)根(gen)據(ju)室(shi)內(nei)溫(wen)度(du)控(kong)製(zhi)所(suo)有(you)的(de)窗(chuang)戶(hu)，以(yi)便(bian)在(zai)夏(xia)季(ji)的(de)清(qing)晨(chen)給(gei)大(da)樓(lou)通(tong)風(feng)，從(cong)而(er)能(neng)夠(gou)在(zai)工(gong)作(zuo)剛(gang)開(kai)始(shi)時(shi)就(jiu)能(neng)夠(gou)享(xiang)受(shou)涼(liang)爽(shuang)的(de)舒(shu)適(shi)溫(wen)度(du)
，而(er)無(wu)需(xu)額(e)外(wai)製(zhi)冷(leng)。當(dang)然(ran)，在(zai)辦(ban)公(gong)室(shi)中(zhong)的(de)用(yong)戶(hu)擁(yong)有(you)最(zui)高(gao)的(de)操(cao)作(zuo)優(you)先(xian)級(ji)，然(ran)後(hou)他(ta)們(men)就(jiu)能(neng)夠(gou)根(gen)據(ju)其(qi)需(xu)要(yao)手(shou)動(dong)調(tiao)整(zheng)工(gong)作(zuo)場(chang)所(suo)的(de)預(yu)設(she)值(zhi)。

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