如今,中国各地的建筑管理部门都在寻找为客户创造更舒适的室内环境的方法,并越来越注重通过优化控制来提高管理水平和环境质量的可调节性。智能建筑为人们提供全面、优质、快捷的综合服务功能。它是现代高科技的结晶,是建筑艺术与信息技术的完美结合。楼宇自控系统(简称BAS)是智能楼宇的重要组成部分。其监测范围通常包括冷热源系统、空调系统、送排风系统、给排水系统、配电系统、照明系统、
随着高新技术信息技术和计算机网络技术的飞速发展,对建筑结构、系统、服务和管理的优化组合的要求越来越高,要求建筑提供合理、高效、节能的节省和舒适的工作环境。节能是一项基本国策,是建筑电气设计综合技术经济分析的重要组成部分。楼宇自动化系统顺应了这一趋势。它的建立为建筑物机电设备的正常运行和达到最佳状态,以及建筑物的防火和安全提供了有力的保障。同时,
依托强大软件支持的计算机进行信息处理、数据分析、逻辑判断和图形处理,
对整个系统进行集中监控;通过计算机系统及时启停相关设备,避免设备不必要的操作,节省系统能耗。
楼宇自控系统监控内容:冷热源系统、空调系统、送排风系统、给排水系统、配电系统、照明系统、电梯监控等。如下图:
楼宇自控系统监控内容
一栋建筑总建筑面积99.7m,地上18层,地下2层。是集酒店、办公、商务、娱乐、酒店为一体的综合性智能建筑。该系统可以提高建筑物的整体管理水平,节约能源,提供更舒适的室内环境。并入楼宇自控管理系统,是基于分布式理论的成熟楼宇自控系统。具有结构灵活、适应性强、扩展方便、软件优化设备操作、操作简单等特点。
一、楼宇自控系统的设计思路和原理
楼宇自控系统是由冷热源、空调、通风、给排水、配电、照明、电梯等设备或系统组成,以集中监控、控制和管理为目的的综合系统。 . 、节能、省人力、综合管理为宗旨。为了构建一个优秀的楼宇设备监控系统,在系统的设计中考虑了三个要素。一是确定为设备或各子系统服务的控制器的I/O点数和类型,同时确定I/O点数的接口技术处理;另一种是现场仪器、仪表、传感器、变送器和执行器等部件的正确选择和配置;
楼宇自控系统是新一代楼宇自控/系统集成平台。整个系统由监控软件、DDC 控制器、传感器、阀门和执行器组成。根据某建筑机电设备和弱电系统设计方案的具体情况,重点细化以下问题:
1、根据楼宇弱电系统的总体要求,选用了西门子的监控软件。系统采用/结构,支持//操作系统,支持OPC等协议和开放接口,提供丰富的功能选择,是一套成熟的系统;
2、根据被控设备的要求选择不同处理能力的DDC控制器。控制器的匹配对系统的合理配置起着重要作用。各个控制厂商的控制器产品种类繁多,各有千秋。选择,控制器的合理选择对优化网络拓扑和控制系统成本具有不可忽略的影响。基本原则是控制器应尽可能靠近控制对象,空间距离较远的设备不宜使用同一个DDC控制器;
3、为保证系统的稳定性和可靠性,楼宇自控系统的控制器、传感器、执行器的电源与被控设备独立集中。
二、楼宇自控系统的控制内容和目标
一般来说,楼宇自控系统应为用户提供以下功能:
(1)通过配置系统的硬件和软件,可以测量各种工艺参数和设备状态,设置和控制设备的启停,提供设备运行报告等功能;
(2)监控显示系统监控设备的工作状态,出现故障自动报警;
(3)现场自控机构安全调节功能;
(4)根据系统记录管理和分析当前和过去的操作流程;
(5)提供计算和预测工具,优化组合运行参数,实现设备的优化使用;
(6)实现楼宇自控系统与其他系统的数据交换;
为此,我们对各个子系统进行了相应的需求分析,最终确定了楼宇项目中楼宇自控系统监控对象的具体内容和目标。
1、冷冻站系统监控
监控设备包括:冷水机组、冷却水循环泵、冷冻水循环泵、冷却塔、自动补水泵、电动蝶阀等。如下图:
冷冻站控制
(1)按照预定的工作和节假日安排,定时启停冷水机组及相关设备。完成冷却水循环泵、冷却塔风机、冷冻水循环泵、电动蝶阀的顺序连锁启动、冷水机、冷冻水机组、电动蝶阀、冷水循环泵、冷却水循环泵、冷却塔风机的顺序连锁停机。
启动顺序为:立即打开相应的冷却水和冷冻水管路上的阀门;冷却塔风机、冷却水泵、冷冻水泵延迟2~3min启动;制冷主机延时3~4min。
停机顺序为:立即切断主机电源;冷却塔风机、冷却水泵、冷冻水泵延时2-3分钟后关闭;相应的冷却水和冷冻水管道上的阀门立即关闭。
(2)测量冷却水供回水温度,用冷却水供水温度和冷水机台数来控制冷却塔风扇的开关数量。保持冷却水供水温度,所以冷水机可以以更高的效率运行。
(3)监控冷水总供回水温度和回水流量,根据冷水总流量和供回水温差计算实际负荷,自动启停冷水机,冷冻水循环泵、冷却水循环泵及相应的电动蝶阀;
(4)根据膨胀罐液位,自动启停自动补液泵;
(5)监控冷水总供回水的压差,调节旁通阀的开度,保证末端水流控制在压差稳定的情况下正常运行。当冷水机系统停机,旁通阀自动全关;
(6)监控各水泵、冷水机、冷却塔风机的运行状态、手动/自动状态、故障报警,并记录运行时间;
(7)水泵保护控制:在每台水泵的出水管上安装一个水流开关,水泵启动后,水流开关检测水流状态,如果出现故障自动停止;如果水泵在运行过程中出现故障,备用泵自动投入运行;
(8)中心站显示彩色动态图形,记录各种参数、状态、报警,记录累计运行时间等历史数据等。
2、换热站系统监控
监控设备包括:热交换器、冷凝泵等。
如下所示:
换热站控制
(1)监测各换热器二次水的出水温度,根据PID根据出水温度调节一次热水(或蒸汽)调节阀,保证出水温度为稳定在设定值范围内,温度超限报警;
(2)测量热水循环泵的运行状态和故障信号,发生故障时报警,累计运行时间;
(3)中心站显示、打印、记录各种参数、状态、报警、累计运行时间等历史数据。
3、新风/空调机组的监控
监控设备包括:新风/空调机组。如下所示:
(1)时间程序自动启动/停止鼓风机,具有任意时段实时时间控制功能;
(2)监测风机运行状态、手动/自动状态、故障报警、累计运行时间;
(3)防冻保护:冬天温度过低,打开热水阀,关闭新风门,停风机,报警;
(4)空气过滤器两侧的压差由空气压差开关测量,超过设定值时报警;
(5)风扇、风门、冷水阀状态连锁程序;
①启动顺序:开冷水阀、开风阀、开风机、调节冷水阀;
②停机顺序:停风机、关气阀、关水阀;
(6)对于新风机组,测量新风温度和送风温度,根据送风温度PID调节二通水阀开度,保持送风温度为设定值;对于空调机组,测量新风温度和回风温度,并根据回风温度PID调节二通水阀的开度,保持回风温度为设定值;
(7)中心站彩色图形显示,记录各种参数、状态、报警、记录累计运行时间及其历史数据等;
如下所示:
空调机组
4、给排水系统监控
监测设备包括:给排水泵、生活池、污水池、集水坑。
(1)监控生活水泵、污水泵的运行状态,手动/自动状态及故障信号,故障报警,累计运行时间;
(2)实现本地控制和远程控制的转换;
(3)生活池液位监测,超限水位报警,防止溢出,超低液位报警;
(4)根据生活水箱液位启停生活水泵,并给出超限报警;
(5)根据污水池和集水坑的液位,启停污水泵,超高液位超限报警;
(6)中心站彩色图形显示,记录各种参数、状态、报警、记录累计运行时间及其历史数据等。
5、供气和排气系统的监控
监控设备包括:送/排风机。
(1)监控每个风扇的运行状态和手动/自动状态;
(2)自动状态下根据时间程序自动启停风机;
(3)监测供/排风机故障信号,发生故障时报警,累计运行时间;
(4)中心站有彩色图形显示,记录各种参数、状态、报警,记录累计运行时间及其历史数据等。
6、照明系统监控
监控设备包括:公共照明配电箱。
(1)对每个照明电路,根据时间程序自动开启/关闭每个照明电路;
(2)对每个照明电路,监控每个电路的开关状态、故障报警、手动/自动状态;
(3)以上时间,可根据用户需求任意修改程序,并可自定义节假日工作模式,以减少楼宇运行过程中的耗电;
(4)中心站有彩色图形显示,记录各种参数、状态、报警,记录累计运行时间及其历史数据等。
7、监控转换和分配系统
变配电系统的监测主要包括高压、低压、变压器、发电机设备相关运行参数的监测。楼宇控制系统只监控而不控制变配电系统。供配电系统连接的监控接口由供配电设备厂家预留,通过高级接口采集以下信号:
(1)高压进线柜:三相电流、有功功率、无功功率、功率因数、有功电能;
(2)所有高压开关的开关状态和故障跳闸状态;
(3)变压器温度;
(4)低压进线柜:三相电压、三相电流;
(5)所有低压进出线开关的开关状态和故障跳闸状态;
(6)低压主配电回路电能计量;
(7)测量柴油发电机三相电压、三相电流、频率和运行或故障信号;
(8)监测变压器室、高低压配电室、发电机室的温度。
(9)为了无缝集成,本项目要求厂商提供国际标准的通信协议:OPC.
如下所示:
变压器和配电
8、电梯系统监控
本项目楼宇自控系统采用监控不控制电梯系统的方式。电梯系统为楼宇自动化系统的集成提供高级接口。监控运行状态和故障报警,累计记录电梯系统运行时间。
三、系统架构
西门子系统简述如下:
1、中央工作站
中央工作站系统由PC主机、彩色液晶显示器和打印机组成,是BAS系统的核心,可直接连接以太网。全楼监控的机电设备在这里集中管理和展示。安装中/英文工作软件,为操作者提供下拉菜单、人机对话、动态显示图形,为用户提供了一个非常好的、简单易学的界面。操作员可以通过鼠标和键盘操作来管理整个控制系统,而无需专业的软件知识。
2、操作系统
该操作系统为楼宇自动化系统提供了强大的工作平台。通过系统程序,操作人员可以访问和监控楼宇自动化系统中的各种数据。
(1) 命令输入和菜单选择的方法
除常规键盘外楼宇自控系统的功能,操作者还可以使用“鼠标”进行操作,包括启停、更改设定点、选择菜单等操作。
(2)图文显示
操作人员可以用图形或文字显示楼宇自动化系统中的每个监控点。
(3) 各种数据的显示
操作系统具有“窗口”式的方式同时显示多方面信息的能力,便于分析不同的表现,真正实现实时多任务。
(4) 密码保护
多级密码将为业主和管理者提供有效的保护工具。可以管理和限制不同部门人员对楼宇自控系统的使用,同时防止系统被无关人员使用,提高系统的安全性。
(5)彩色动态图形显示
为了更快地识别系统内的警报并更轻松地分析系统性能,该系统提供了彩色动态图形显示,包括机电设备的平面图和系统示意图。
(6)系统架构和定义
所有温度和设备控制策略及节能程序可由用户自行决定,制定或修改程序不影响楼宇自控系统的正常运行。
3、软件特点
AG 提供的所有软件都支持本程序中描述的操作和监控系统。该软件在每个现场控制器中运行,并且不限于最先进的计算机工作方式。其核心功能包括控制软件和报警管理。
(1)控制软件完整、人性化的操作界面,提供了设定点的修改、时间表的设置和执行等丰富的功能;
(2)报警管理包括在操作站上监控、缓冲、存储和显示报警。
① 所有报警均应显示报警监控点的详细信息,包括发生的时间和日期;
②告警可按严重程度分级,使严重告警得到更有效、更快捷的处理。用户可以决定不同级别告警的严重程度;
③监测点历史和趋势记录;
④ 累计记录,每个网络控制器有以下累计记录,如果累计记录超过用户设定的限制,系统会自动发出用户指定的警告信息。
4、直接数字控制 (DDC)
DDC是一个控制器,用于监控和控制系统中的相关机电设备。它是一个完整的控制器,包括软件和硬件,可以独立运行,不受网络或其他控制器故障的影响。
控制器主要由32位或16位微处理器和不同类型点的点终端模块组成,具有独立或与中控主机联网运行的能力。同时,在外接电源断电时,DDC的后备电池可以保证RAM中的数据60天不丢失。简而言之,DDC具有以下功能:
(1)定时启停,自适应启停;
(2)自动幅度控制,需求预测控制;
(3)事件自动化控制、扫描仪控制和报警处理;
(4)趋势记录,综合交流能力。
四、系统交付使用效果评价
经安装调试,楼宇自控系统自投入运行以来,运行稳定可靠。它可以自动控制建筑物内的机电设备,并通过软件系统地管理相互关联的设备,从而充分发挥设备的整体优势和潜力。提高利用率,优化设备的运行状态和时序(但不影响设备的人机工程学),从而延长设备的使用寿命,降低能耗,减少维修人员的劳动强度和工作时间。最终,降低了设备的运行成本。
结论:作为一座现代化的大型建筑,它需要大量的建筑设备来不断完善。同时楼宇自控系统的功能,楼宇系统设备控制要求高效率、高精度、高标准。智能化的高低决定了建筑的灵性,楼宇自控系统的好坏决定了建筑的智能化。通过对一栋楼宇的楼宇自动化系统工程的了解和分析,我们可以清楚地看到如何建造一座现代化的楼宇。关键是要掌握楼宇自控系统的设置。