#楼宇自动化#
低压电器(2008l4)
现代建筑电气篇
基于BACnet的楼宇自控
系统工程设计
梅 英, 戴瑜兴
1
2
(1.湖南文理学院电气系,湖南常德 415000;2.湖南大学电气与信息工程学院,湖南长沙 410082)
摘 要:楼宇自动化系统中的子系统和设备多、协议不开放等给系统集成带来不便,针对该现状,给出了采用BACnet开放标准技术构建楼宇自动化系统的集成方案。结合某度假村的BAS设计,阐述了其工程设计方法。通过系统软硬件设计,实现了对度假村内的空调、给排水、供配电等系统的设备监控。该系统运行效果良好。
关键词:智能建筑;楼宇自控系统;协议;直接数字控制器;BACnet;工程设计;机电设备
中图分类号:TU855BTP273 文献标识码:B 文章编号:1001-5531(2008)04-0005-05
梅 英(1978)),女,硕士研究生,研究方向为建筑智能化技术。
EngineeringDesignofBuildingAutomationSystemBasedonBACnet
MEIYing, DAIYuxing
1
2
(1.DepartmentofElectricEngineering,HunanUniversityofArtsandScience,Changde415000,China;2.InstituteofElectricalandInformationEngineering,HunanUniversity,Changsha410082,China)
Abstract:Becausemanysubsystemsanddeviceshadtheirownrespectiveprotocols,itaddedlotsoftroubletosystemintegration.Consideringthisproblem,anintegrationsolutiontoconstructBASbasedonBACnetopenstand-ardwasputforward.Combiningabuildingautomationprojectofaholidayvillage,themethodofengineeringdesignwasdiscussed.Itrealizedthesupervisionofair-conditioning,watersupply,powersupplybysoftwareandhardwaredesign.Thesystemhadbeenrunningeffectively.
Keywords:intelligentbuilding;buildingautomationsystem(BAS);protoco;ldirectdigitalcontro-ller(DDC);BACnet;engineeringdesign;electromechanicalequipment
0 引 言
楼宇自控系统是智能建筑的最基本组成部分。它把建筑物内基于微处理器的各个设备组成
[1,2]
一个网络,实现能量管理和监控、暖通空调控制、消防控制、安防控制以及其他相应的楼宇自动控制功能,并通过优化设备运行与管理,降低运营费用,从而为建筑的使用者营造一个舒适、安全、经济、高效、便捷的工作生活环境。
随着楼宇自动化系统规模的不断扩大,人们对其内在的先进性、开放性、互操作性等方面的要求也越来越高。但由于历史原因,各厂商的技术
和设备产品并没有依据统一的标准进行开发和应用,造成了各系统互相封闭运行,技术和产品互不兼容、互不通用,无法实现全开放和互操作,这种局面严重阻碍了智能建筑技术的发展。因此,在楼宇自动化领域中如何将这些独立运行、相互分离的设备和子系统连接起来,组成相互联系、协同工作、统一监控与管理的自动化控制系统成了亟待解决的问题。
在进行系统集成时,主要面临的是软件集成问题,以及如何通过标准的通信协议达到互操作的目的。随着智能建筑的功能需求不断增长,建筑内机电设备监控系统的种类和范围不断扩大,
戴瑜兴(1956)),男,教授,博士生导师,研究方向为数字化与智能化系统设计理论及应用。
)5)
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它们可能采用了不同的网络平台、不同的通信协议。在实现BAS系统集成时,为了解决互联和互操作的问题,主要采用统一通信协议、协议转换技术、OPC技术、ODBC技术等4种技术。
实践证明,在上述几种集成方式中,采用统一通信协议实现系统集成是一种很好的方式。该方式可实现基于不同软硬件平台上的不同厂商的不同设备组成一个一致的自动控制系统,从而实现不同设备间的互操作。
品,通过中央计算机和各分站智能控制器的联网,对度假村内各设备进行全面运行控制和运行状态的监视和管理,同时注重系统的可靠性和维护、管理的便捷性。
(2)为了保证系统既能适应当今网络技术的发展,又具有极高的可靠性,该方案设计遵循国家最新标准。
(3)系统设计以满足客户要求、节约资金、达到最高经济效益为原则。
2.2.2 设计要求
(1)现场控制器DDC的设置原则及布线方式。
¹DDC的设置主要应考虑系统管理方式,安装、调试、维护方便和经济性。
º每台DDC的输入、输出接口数量与种类应与所控制的设备要求相适应,并留有10%~20%的裕量。
(2)BAS中央控制室要求。BAS中控室的位置应尽量靠近负荷控制中心,远离变配电室等电磁干扰源,并注意防潮、防震。BAS中控室可与消防中心、保安监控中心等合并组成楼宇控制中心,此时中央控制室位置应满足消防中心的要求。
(3)BAS的电源要求。
¹应由变配电所引出专门回路向中央控制室供电,供电回路应采用保安电源供电。
º中央操作站供电应设不间断电源(UPS),其容量应为系统内用电设备的总和,并考虑预设的扩展容量。UPS供电时间不低于20min。
»DDC的电源宜采用中央控制室集中供电方式,以放射式供给各DDC。如采用就地供电方式,可用就近的保安电源供给。
(4)BAS的接地要求。一般采用建筑物总体接地方式,要求总体接地电阻[18。若BAS单独设置接地极,应采用一点接地方式,要求接地电阻[48,与建筑物防雷接地系统地极之间的距离\20m。
(5)BAS系统设计中采用的仪表量程选择、调节阀计算方法等可参见有关自控设计手册。2.3 系统总体设计
在BAS系统中,控制器输入、输出信号有4种类型。
(1)AI:模拟量输入。如温度、湿度、压力等。
1 BACnet协议简介
目前所有用于楼宇自控网络的通信协议中,BACnet(BuildingAutomationandControlNetwork)
[3]
是最具开放性和互操作性的通信协议。
BACnet协议是1987年由美国供暖制冷及空调工程师协会提出的专用于楼宇自控网络的数据通信协议。2003年,BACnet协议最终成为国际标准(ISO16484-5)。目前,BACnet定义了23种标准对象和39种服务。BACnet协议提供了楼宇自控系统实现互操作的方法。BACnet标准采用面向对象的技术,定义了一种具有属性的/对象0来表示任意的楼宇系统设备的功能,从而提供了一种标准的表示楼宇自控设备的方式;设备间的互操作则用/服务0来表示。它是一种真正的、非专用的开放式通信协议标准。
2 工程设计
2.1 工程概况
2
某五星级度假村占地面积达8万m,有1栋服务中心楼、1栋会展中心楼和35栋别墅,其中别墅区有4栋中心别墅、9栋东苑别墅和22栋西苑别墅。
为了给游客提供一个方便、舒适、安全的环境,度假村内使用了多种机电设备,如空调、供配电、给排水等设备。业主要求实现对度假村内机电设备进行综合管理,以保证设备安全、高效、节能地运行。根据业主的要求以及相关设计规范,该工程的BAS系统要实现对中央控制系统、空调通风系统、给排水系统、供配电系统的监控、记录。2.2 设计思想及设计要求2.2.1 设计思想
(1)该工程BAS设计采用先进的技术和产)
6)
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一般为0~10V或4~20mA。
(2)AO:模拟量输出。作用于连续调节阀门、风门驱动器。一般为0~10V或4~20mA。
(3)DI:数字量输入。一般为触点闭合、断开状态,用于起动、停止状态的监视和报警。(4)DO:数字量输出。一般用于电动机的起动、停止控制,以及两位式驱动器的控制等。
经核算,度假村内机电设备管理系统共有562个物理点。由于BACnet技术开放性的特点,并且考虑到以后与其他功能子系统的集成,决定采用基于BACnet技术的楼宇自动化产品作为该
系统的技术平台。通过对各楼宇设备自动控制系统主流产品的比较,根据建筑物实际需求,楼宇自控系统使用美国Honeywell的EXCEL5000系统,采用以BACnet和C-Bus现场总线技术相结合的结构。操作员在中央控制室通过操作工作软件观察和操作楼宇自控系统,实现楼宇机电设备在中央站的集中监测和控制。2.3.1 系统网络结构
该工程BAS网络结构分为3条控制线,如图1
所示。
图1 度假村BAS网络结构图
第一条线由主机中的分站总线接口卡直接
接出C-Bus总线。该总线共接有9台DDC控制器。
(1)安装在会展中心综合楼底层的3台EX-CEL500DDC控制器,分别控制冷冻水系统、供配电系统和给排水系统。
(2)安装在服务中心综合楼1层空调机房的2台EXCEL100DDC控制器,分别控制该处的7台空调机组。
(3)安装在中心别墅区1层的4台EXCEL
20DDC控制器,分别控制4栋中心别墅区中的4台新风机。
第二条线是9栋东苑别墅区的9台EXCEL20DDC控制器,分别控制9栋东苑别墅区中的9台新风机。
第三条线是22栋西苑别墅区的22台EX-CEL20DDC控制器,分别控制22栋西苑别墅区中的22台新风机和22台排风机。
从图1可以看出,根据功能的不同可分为底层和顶层,底层为DDC控制器及其控制的设备,
)
7)
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顶层为工作站。空调、给排水、供配电等系统的温湿度、压力、开关状态等参数数据通过传感器传入DDC控制器。在控制器中可以对数据进行处理,同时向系统的其他执行器下达指令以控制这些参数。现场层数据通过BACnet总线传输,再通过C-Bus总线将数据传入工作站,这样可以对各种传感器的数据进行实行监测。根据需要,也可以将需要操作员经过人为判断来下达指令的一些参数引入工作站。
2.3.2 系统配置
(1)软件选择。HoneywellEXCEL5000系统是先进的、适用于大型建筑物的楼宇自动化控制系统,具有很好的向上兼容性和开放性。应用在度假村的BAS型号是XBS综合型建筑物自动化系统的中型架构,控制点数最多可达5000点。它的工作范围主要包括:制冷与空调设备的监测、记录、控制、调节;通风设备的监测、记录及控制;供电设备的监测、记录及控制;供水、排水设备的监测、记录及控制。软件包括CARE组态编程软件、XBS系统软件和MicrografxDesigner图形软件包。
(2)硬件配置。该系统的控制器选用EX-CEL5000系列控制器中EXCEL500(128点)、EXCEL100(36点)和EXCEL20(16点)3种。EXCEL5000系列控制器全部是中国国家标准规定的DCPI智能型分站,它们均是用Honeywell公司开发的物件导向图形软件来编程的。由于每台控制器的编程均存储在快闪记忆体内,即使通信总线中断,也不会影响控制器的独立运作。根据监控点数,考虑留有20%的裕量,选择3台EX-CEL500、2台EXCEL100和35台EXCEL20。2.4 机电设备自动化系统设计2.4.1 空调监控系统
整个空调系统包括7台空调机、35台新风机和22台排风机。测控设备主要有风管式温度传感器、二通电动阀、阀门执行器等。空调监控系统监控点如表1所示。
空调机监控原理示意图如图2所示。
利用风管式温度传感器测量空调的回风温度,数据通过网络送至相应的DDC控制器,在微处理器中与系统设定的温度值进行比较,由DDC控制器中预设的PI调节器调节冷/热水二通电动)
8)
监控点风机起/停风机状态风机故障送风温度回风温度冷/热水阀
表1 空调系统监控点空调机
KKK
新风机
KKKK
排风机
KKK
)
KK
)))
)
K
图2 空调机监控原理示意图
阀的开度,改变冷/热水的流量,使回风温度恒定
[4,5]
在设定值范围内。回风温度的调节范围在设定值的?1e之间。根据经验,调节器的参数取:KP=3,KI=1000。
检测风机状态,一旦有故障信号出现,BAS监控中心主机上自动弹出报警窗口,并通过预先设定的解释语句显示是何处的设备报警。
当风机停止时,根据风机状态信号,冷/热水二通阀将会关闭。
新风机监控原理示意图如图3
所示。
图3 新风机监控原理示意图
风温传感器测量新风机的送风温度,通过网络送至相应的DDC控制器,在微处理器中与系统中设定的温度值进行比较,通过程序中预设的PI
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策略调节冷/热水二通电动阀的开度,改变冷/热水的流量,使回风温度恒定在设定值范围内。调节结果在设定值的?1e之间,根据调试结果求得:KP=3,KC=1000。
检测风机状态,一旦有故障信号出现,BAS监控中心主机自动弹出报警窗口,并通过预先设定的解释语句显示是何处的设备报警。
当风机停止时,根据风机状态信号,冷/热水二通阀将会关闭。
排风机监控原理图如图4所示。排风机监控原理是对所有排风机进行起/停控制,监测风机的开关状态,
并记录运行时间。
(4)楼宇自动化系统记录全部报警及操作的过程。
2.4.3 变配电系统
变配电系统需监控的设备包括1台发电机、4台变压器、2台高压进线柜、4台低压进线柜和4台低压联络柜。测控设备包括电流传感器、电压传感器、频率传感器等。监测内容如下:
(1)变压器的运行状态和温度报警信号。(2)低压进线柜的电流、电压、开关状态和故障。
(3)高压进线柜、低压联络柜的开关状态和故障。
3 结 语
本文利用Honeywell公司的EXCEL5000系列设备,采用BACnet开放标准,完成了楼宇自控网络的设计。基于BACnet技术的楼宇控制网络具有很好的可扩充性,可以分期添加一些功能到网络中。这样做既能降低系统的投入成本,又能
图4 排风机监控原理图
节约能源,降低系统的运行成本。
=参考文献>
[1] 姜久超,周保国,闫卫东.浅谈楼宇自动化系统BAS
[J].河北工程技术高等专科学校学报,2004,9(3):22-24.
[2] 李俊亮.智能化大厦的楼宇自控系统[J].科技情报
开发与经济,2005(8):34-36.[3]
ISO/ANSI/ASHRAEStandard135)2003 BACnet)ADataCommunicationProtocolforBuildingAutoma-tionandControlNetworks[S].
[4] 董春桥,刘贤德,惠晓实.基于BACnet的VAV控制
系统开发[J].暖通空调,2003,33(3):123-125.[5] 王盛卫,郑冷.空调及楼宇管理系统的实时仿真及
可视化[J].暖通空调,2002,32(1):79-84.
收稿日期:2007-08-26
2.4.2 给排水系统
给排水系统需监控的设备包括4个热水机组、1个热水储水箱、5台热水水泵、2台中心水面循环泵、2台游泳池循环泵、1台别墅区生活泵、1台会展中心生活泵、4台排污泵、2台喷水池水泵和2个生活水池。
(1)水位报警器监测生活水池的水位。当出现水位低报警时,控制器按开关逻辑表的程序,起动生活区水泵。当出现水位高报警时,控制器会自动停止生活区水泵。
(2)根据需要控制各水泵的起/停,监测各水泵的运行状态和故障。
(3)检测各水泵、各机组的运行状态和故障。(上接第4页)
用低,便于更新维护管理的用电信息管理系统。随着微电子技术的发展和载波通信技术的成熟,利用电力载波技术实现电力电量监控管理将是未来商业化电网运营必不可少的手段之一。
=参考文献>
[1] 李正军.计算机测控系统设计与应用[M].北京:机
械工业出版社,2004.
[2] 忻龙彪.中断方式数据采集系统的设计与实现[J].
建筑电气,2005,24(4):34-36.
收稿日期:2007-09-11
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基于BACnet的楼宇自控
系统工程设计
梅 英, 戴瑜兴
1
2
(1.湖南文理学院电气系,湖南常德 415000;2.湖南大学电气与信息工程学院,湖南长沙 410082)
摘 要:楼宇自动化系统中的子系统和设备多、协议不开放等给系统集成带来不便,针对该现状,给出了采用BACnet开放标准技术构建楼宇自动化系统的集成方案。结合某度假村的BAS设计,阐述了其工程设计方法。通过系统软硬件设计,实现了对度假村内的空调、给排水、供配电等系统的设备监控。该系统运行效果良好。
关键词:智能建筑;楼宇自控系统;协议;直接数字控制器;BACnet;工程设计;机电设备
中图分类号:TU855BTP273 文献标识码:B 文章编号:1001-5531(2008)04-0005-05
梅 英(1978)),女,硕士研究生,研究方向为建筑智能化技术。
EngineeringDesignofBuildingAutomationSystemBasedonBACnet
MEIYing, DAIYuxing
1
2
(1.DepartmentofElectricEngineering,HunanUniversityofArtsandScience,Changde415000,China;2.InstituteofElectricalandInformationEngineering,HunanUniversity,Changsha410082,China)
Abstract:Becausemanysubsystemsanddeviceshadtheirownrespectiveprotocols,itaddedlotsoftroubletosystemintegration.Consideringthisproblem,anintegrationsolutiontoconstructBASbasedonBACnetopenstand-ardwasputforward.Combiningabuildingautomationprojectofaholidayvillage,themethodofengineeringdesignwasdiscussed.Itrealizedthesupervisionofair-conditioning,watersupply,powersupplybysoftwareandhardwaredesign.Thesystemhadbeenrunningeffectively.
Keywords:intelligentbuilding;buildingautomationsystem(BAS);protoco;ldirectdigitalcontro-ller(DDC);BACnet;engineeringdesign;electromechanicalequipment
0 引 言
楼宇自控系统是智能建筑的最基本组成部分。它把建筑物内基于微处理器的各个设备组成
[1,2]
一个网络,实现能量管理和监控、暖通空调控制、消防控制、安防控制以及其他相应的楼宇自动控制功能,并通过优化设备运行与管理,降低运营费用,从而为建筑的使用者营造一个舒适、安全、经济、高效、便捷的工作生活环境。
随着楼宇自动化系统规模的不断扩大,人们对其内在的先进性、开放性、互操作性等方面的要求也越来越高。但由于历史原因,各厂商的技术
和设备产品并没有依据统一的标准进行开发和应用,造成了各系统互相封闭运行,技术和产品互不兼容、互不通用,无法实现全开放和互操作,这种局面严重阻碍了智能建筑技术的发展。因此,在楼宇自动化领域中如何将这些独立运行、相互分离的设备和子系统连接起来,组成相互联系、协同工作、统一监控与管理的自动化控制系统成了亟待解决的问题。
在进行系统集成时,主要面临的是软件集成问题,以及如何通过标准的通信协议达到互操作的目的。随着智能建筑的功能需求不断增长,建筑内机电设备监控系统的种类和范围不断扩大,
戴瑜兴(1956)),男,教授,博士生导师,研究方向为数字化与智能化系统设计理论及应用。
)5)
低压电器(2008l4)现代建筑电气篇
#楼宇自动化#
它们可能采用了不同的网络平台、不同的通信协议。在实现BAS系统集成时,为了解决互联和互操作的问题,主要采用统一通信协议、协议转换技术、OPC技术、ODBC技术等4种技术。
实践证明,在上述几种集成方式中,采用统一通信协议实现系统集成是一种很好的方式。该方式可实现基于不同软硬件平台上的不同厂商的不同设备组成一个一致的自动控制系统,从而实现不同设备间的互操作。
品,通过中央计算机和各分站智能控制器的联网,对度假村内各设备进行全面运行控制和运行状态的监视和管理,同时注重系统的可靠性和维护、管理的便捷性。
(2)为了保证系统既能适应当今网络技术的发展,又具有极高的可靠性,该方案设计遵循国家最新标准。
(3)系统设计以满足客户要求、节约资金、达到最高经济效益为原则。
2.2.2 设计要求
(1)现场控制器DDC的设置原则及布线方式。
¹DDC的设置主要应考虑系统管理方式,安装、调试、维护方便和经济性。
º每台DDC的输入、输出接口数量与种类应与所控制的设备要求相适应,并留有10%~20%的裕量。
(2)BAS中央控制室要求。BAS中控室的位置应尽量靠近负荷控制中心,远离变配电室等电磁干扰源,并注意防潮、防震。BAS中控室可与消防中心、保安监控中心等合并组成楼宇控制中心,此时中央控制室位置应满足消防中心的要求。
(3)BAS的电源要求。
¹应由变配电所引出专门回路向中央控制室供电,供电回路应采用保安电源供电。
º中央操作站供电应设不间断电源(UPS),其容量应为系统内用电设备的总和,并考虑预设的扩展容量。UPS供电时间不低于20min。
»DDC的电源宜采用中央控制室集中供电方式,以放射式供给各DDC。如采用就地供电方式,可用就近的保安电源供给。
(4)BAS的接地要求。一般采用建筑物总体接地方式,要求总体接地电阻[18。若BAS单独设置接地极,应采用一点接地方式,要求接地电阻[48,与建筑物防雷接地系统地极之间的距离\20m。
(5)BAS系统设计中采用的仪表量程选择、调节阀计算方法等可参见有关自控设计手册。2.3 系统总体设计
在BAS系统中,控制器输入、输出信号有4种类型。
(1)AI:模拟量输入。如温度、湿度、压力等。
1 BACnet协议简介
目前所有用于楼宇自控网络的通信协议中,BACnet(BuildingAutomationandControlNetwork)
[3]
是最具开放性和互操作性的通信协议。
BACnet协议是1987年由美国供暖制冷及空调工程师协会提出的专用于楼宇自控网络的数据通信协议。2003年,BACnet协议最终成为国际标准(ISO16484-5)。目前,BACnet定义了23种标准对象和39种服务。BACnet协议提供了楼宇自控系统实现互操作的方法。BACnet标准采用面向对象的技术,定义了一种具有属性的/对象0来表示任意的楼宇系统设备的功能,从而提供了一种标准的表示楼宇自控设备的方式;设备间的互操作则用/服务0来表示。它是一种真正的、非专用的开放式通信协议标准。
2 工程设计
2.1 工程概况
2
某五星级度假村占地面积达8万m,有1栋服务中心楼、1栋会展中心楼和35栋别墅,其中别墅区有4栋中心别墅、9栋东苑别墅和22栋西苑别墅。
为了给游客提供一个方便、舒适、安全的环境,度假村内使用了多种机电设备,如空调、供配电、给排水等设备。业主要求实现对度假村内机电设备进行综合管理,以保证设备安全、高效、节能地运行。根据业主的要求以及相关设计规范,该工程的BAS系统要实现对中央控制系统、空调通风系统、给排水系统、供配电系统的监控、记录。2.2 设计思想及设计要求2.2.1 设计思想
(1)该工程BAS设计采用先进的技术和产)
6)
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一般为0~10V或4~20mA。
(2)AO:模拟量输出。作用于连续调节阀门、风门驱动器。一般为0~10V或4~20mA。
(3)DI:数字量输入。一般为触点闭合、断开状态,用于起动、停止状态的监视和报警。(4)DO:数字量输出。一般用于电动机的起动、停止控制,以及两位式驱动器的控制等。
经核算,度假村内机电设备管理系统共有562个物理点。由于BACnet技术开放性的特点,并且考虑到以后与其他功能子系统的集成,决定采用基于BACnet技术的楼宇自动化产品作为该
系统的技术平台。通过对各楼宇设备自动控制系统主流产品的比较,根据建筑物实际需求,楼宇自控系统使用美国Honeywell的EXCEL5000系统,采用以BACnet和C-Bus现场总线技术相结合的结构。操作员在中央控制室通过操作工作软件观察和操作楼宇自控系统,实现楼宇机电设备在中央站的集中监测和控制。2.3.1 系统网络结构
该工程BAS网络结构分为3条控制线,如图1
所示。
图1 度假村BAS网络结构图
第一条线由主机中的分站总线接口卡直接
接出C-Bus总线。该总线共接有9台DDC控制器。
(1)安装在会展中心综合楼底层的3台EX-CEL500DDC控制器,分别控制冷冻水系统、供配电系统和给排水系统。
(2)安装在服务中心综合楼1层空调机房的2台EXCEL100DDC控制器,分别控制该处的7台空调机组。
(3)安装在中心别墅区1层的4台EXCEL
20DDC控制器,分别控制4栋中心别墅区中的4台新风机。
第二条线是9栋东苑别墅区的9台EXCEL20DDC控制器,分别控制9栋东苑别墅区中的9台新风机。
第三条线是22栋西苑别墅区的22台EX-CEL20DDC控制器,分别控制22栋西苑别墅区中的22台新风机和22台排风机。
从图1可以看出,根据功能的不同可分为底层和顶层,底层为DDC控制器及其控制的设备,
)
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#楼宇自动化#
顶层为工作站。空调、给排水、供配电等系统的温湿度、压力、开关状态等参数数据通过传感器传入DDC控制器。在控制器中可以对数据进行处理,同时向系统的其他执行器下达指令以控制这些参数。现场层数据通过BACnet总线传输,再通过C-Bus总线将数据传入工作站,这样可以对各种传感器的数据进行实行监测。根据需要,也可以将需要操作员经过人为判断来下达指令的一些参数引入工作站。
2.3.2 系统配置
(1)软件选择。HoneywellEXCEL5000系统是先进的、适用于大型建筑物的楼宇自动化控制系统,具有很好的向上兼容性和开放性。应用在度假村的BAS型号是XBS综合型建筑物自动化系统的中型架构,控制点数最多可达5000点。它的工作范围主要包括:制冷与空调设备的监测、记录、控制、调节;通风设备的监测、记录及控制;供电设备的监测、记录及控制;供水、排水设备的监测、记录及控制。软件包括CARE组态编程软件、XBS系统软件和MicrografxDesigner图形软件包。
(2)硬件配置。该系统的控制器选用EX-CEL5000系列控制器中EXCEL500(128点)、EXCEL100(36点)和EXCEL20(16点)3种。EXCEL5000系列控制器全部是中国国家标准规定的DCPI智能型分站,它们均是用Honeywell公司开发的物件导向图形软件来编程的。由于每台控制器的编程均存储在快闪记忆体内,即使通信总线中断,也不会影响控制器的独立运作。根据监控点数,考虑留有20%的裕量,选择3台EX-CEL500、2台EXCEL100和35台EXCEL20。2.4 机电设备自动化系统设计2.4.1 空调监控系统
整个空调系统包括7台空调机、35台新风机和22台排风机。测控设备主要有风管式温度传感器、二通电动阀、阀门执行器等。空调监控系统监控点如表1所示。
空调机监控原理示意图如图2所示。
利用风管式温度传感器测量空调的回风温度,数据通过网络送至相应的DDC控制器,在微处理器中与系统设定的温度值进行比较,由DDC控制器中预设的PI调节器调节冷/热水二通电动)
8)
监控点风机起/停风机状态风机故障送风温度回风温度冷/热水阀
表1 空调系统监控点空调机
KKK
新风机
KKKK
排风机
KKK
)
KK
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K
图2 空调机监控原理示意图
阀的开度,改变冷/热水的流量,使回风温度恒定
[4,5]
在设定值范围内。回风温度的调节范围在设定值的?1e之间。根据经验,调节器的参数取:KP=3,KI=1000。
检测风机状态,一旦有故障信号出现,BAS监控中心主机上自动弹出报警窗口,并通过预先设定的解释语句显示是何处的设备报警。
当风机停止时,根据风机状态信号,冷/热水二通阀将会关闭。
新风机监控原理示意图如图3
所示。
图3 新风机监控原理示意图
风温传感器测量新风机的送风温度,通过网络送至相应的DDC控制器,在微处理器中与系统中设定的温度值进行比较,通过程序中预设的PI
#楼宇自动化#
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策略调节冷/热水二通电动阀的开度,改变冷/热水的流量,使回风温度恒定在设定值范围内。调节结果在设定值的?1e之间,根据调试结果求得:KP=3,KC=1000。
检测风机状态,一旦有故障信号出现,BAS监控中心主机自动弹出报警窗口,并通过预先设定的解释语句显示是何处的设备报警。
当风机停止时,根据风机状态信号,冷/热水二通阀将会关闭。
排风机监控原理图如图4所示。排风机监控原理是对所有排风机进行起/停控制,监测风机的开关状态,
并记录运行时间。
(4)楼宇自动化系统记录全部报警及操作的过程。
2.4.3 变配电系统
变配电系统需监控的设备包括1台发电机、4台变压器、2台高压进线柜、4台低压进线柜和4台低压联络柜。测控设备包括电流传感器、电压传感器、频率传感器等。监测内容如下:
(1)变压器的运行状态和温度报警信号。(2)低压进线柜的电流、电压、开关状态和故障。
(3)高压进线柜、低压联络柜的开关状态和故障。
3 结 语
本文利用Honeywell公司的EXCEL5000系列设备,采用BACnet开放标准,完成了楼宇自控网络的设计。基于BACnet技术的楼宇控制网络具有很好的可扩充性,可以分期添加一些功能到网络中。这样做既能降低系统的投入成本,又能
图4 排风机监控原理图
节约能源,降低系统的运行成本。
=参考文献>
[1] 姜久超,周保国,闫卫东.浅谈楼宇自动化系统BAS
[J].河北工程技术高等专科学校学报,2004,9(3):22-24.
[2] 李俊亮.智能化大厦的楼宇自控系统[J].科技情报
开发与经济,2005(8):34-36.[3]
ISO/ANSI/ASHRAEStandard135)2003 BACnet)ADataCommunicationProtocolforBuildingAutoma-tionandControlNetworks[S].
[4] 董春桥,刘贤德,惠晓实.基于BACnet的VAV控制
系统开发[J].暖通空调,2003,33(3):123-125.[5] 王盛卫,郑冷.空调及楼宇管理系统的实时仿真及
可视化[J].暖通空调,2002,32(1):79-84.
收稿日期:2007-08-26
2.4.2 给排水系统
给排水系统需监控的设备包括4个热水机组、1个热水储水箱、5台热水水泵、2台中心水面循环泵、2台游泳池循环泵、1台别墅区生活泵、1台会展中心生活泵、4台排污泵、2台喷水池水泵和2个生活水池。
(1)水位报警器监测生活水池的水位。当出现水位低报警时,控制器按开关逻辑表的程序,起动生活区水泵。当出现水位高报警时,控制器会自动停止生活区水泵。
(2)根据需要控制各水泵的起/停,监测各水泵的运行状态和故障。
(3)检测各水泵、各机组的运行状态和故障。(上接第4页)
用低,便于更新维护管理的用电信息管理系统。随着微电子技术的发展和载波通信技术的成熟,利用电力载波技术实现电力电量监控管理将是未来商业化电网运营必不可少的手段之一。
=参考文献>
[1] 李正军.计算机测控系统设计与应用[M].北京:机
械工业出版社,2004.
[2] 忻龙彪.中断方式数据采集系统的设计与实现[J].
建筑电气,2005,24(4):34-36.
收稿日期:2007-09-11
)9)