硕士学位论文
智能建筑中BACnet MS/TP控制模块
研究与实现
RESEARCH AND IMPLEMENTATION OF BACnet
MS/TP CONTROL MODULE IN SMART BUILDING
冷正龙
哈尔滨工业大学 2012年6月
国内图书分类号：TU855 学校代码：10213 国际图书分类号：697 密级：公开
工学硕士学位论文
智能建筑中BACnet MS/TP控制模块
研究与实现
硕士研究生： 冷正龙 导 师： 马新军副教授 申请学位： 工学硕士 学
科： 电气工程
所 在 单 位： 深圳研究生院 答 辩 日 期： 2012年6月 授予学位单位： 哈尔滨工业大学
Classified Index: TU855 U.D.C: 697
Dissertation for the Master Degree in Engineering
RESEARCH AND IMPLEMENTATION OF BACnet
MS/TP CONTROL MODULE IN SMART BUILDING
Candidate： Supervisor：
Leng Zhenglong
Academic Degree Applied for： Master of Engineering
Electrical Engineering Speciality： Affiliation： Date of Defence：
June, 2012
Asso. Prof. Ma Xinjun
Shenzhen Graduate School
Degree-Conferring-Institution： Harbin Institute of Technology
哈尔滨工业大学工学硕士学位论文 摘 要
随着人们对生活质量的要求提高，智能建筑应用日益广泛。作为楼宇自控中唯一的国际标准，BACnet在全球内获得广泛的应用。MS/TP作为BACnet的成本低廉、实现简单的数据链路选择，在楼宇自控现场级设备中使用广泛。MS/TP是BACnet专门针对楼宇自控开发的，利用令牌环机制实现主从/令牌传递控制。
首先，介绍了BACnet标准，阐述了其体系结构和服务对象，还着重介绍了MS/TP链路层的状态机。其次，对MS/TP介质访问控制算法进行了研究，阐述了令牌传递、多令牌检测和令牌产生等算法思想。
然后，由于传统MS/TP MAC地址的设定，从成本和操作上一定程度限制了MS/TP控制设备的使用。本文研究了一种可以自动动态寻址算法，可以减少拨码开关等硬件成本，对网络中的带宽也影响很小，最主要的是降少了人工误操作和人力成本。对于实际应用具有重要意义。通过制作的实物，实验测试中通过Wireshark报文分析验证了自动寻址算法。
最后，本文对于智能建筑中用于控制开关设备的MS/TP控制模块，从输入电源、通信接口、继电器驱动和负载检测等电路进行了设计，并给出了详细的原理图。另外，对于本模块使用的BACnet协议栈和MS/TP协议流程进行了阐述。同时设计的MS/TP控制模块符通过了BTL的VTS软件测试，符合BACnet一致性要求。
本文设计的MS/TP控制模块是一种智能建筑中使用的直接数字控制设备（DDC）。连同其他BACnet设备，可以形成一套完整的楼宇控制方案。它有利于促进BACnet在国内的应用和发展。
关键词：BACnet；MS/TP；DDC；自动寻址
- I -
哈尔滨工业大学工学硕士学位论文 Abstract
With the improvement of people's life quality, there is a increasingly wide application of intelligent buildings. As the only international standard in building automation, BACnet is used widely in global. MS/TP is an option of data link layer of BACnet, MS/TP is widely used in the field building automation equipment because of its low cost and easy using. MS/TP is a specifically for building automation development, using token ring mechanism to realize master-slave / token-passing control.
Firstly, this paper discusses the system structure, service and object of BACnet protocol. The paper also focused on the MS/TP state machine. Secondly, the paper studied medium access control algorithm, including algorithm of token passing, multiple tokens detection and token generation.
Then, the traditional MS/TP MAC address assignment has the problem of manual mistaken, which on some degree constraints MS/TP devices' using. This paper focuses on the study of an automatic dynamic addressing algorithm, which can reduce hardware cost and have little affect on the network bandwidth, the most important benefit is to decrease the manual mistake operation and manpower cost. Through the analysis of Wireshark message in test could verify the automatic addressing algorithm.
Finally, this thesis designed a MS/TP field control module using in smart building in terms of the input power supply, communication interface, a relay drive and load detection circuit design, and giving a detailed schematic diagram. In addition, the BACnet protocol and MS/TP protocol using in the module are described. Through VTS testing of BTL, the control module conforms to the BACnet conformance requirements.
The MS/TP control module designing is a direct digital control equipment ( DDC ) used in intelligent building .Connecting with the other BACnet devices, can form a complete set of building control scheme. It helps to promote the application and development of BACnet in China.
Keywords: BACnet, MS/TP, DDC, automatic addressing
- II -