某大楼楼宇自控系统的设计

摘要：楼宇自动化系统对整个建筑的所有公用机电设备，包括建筑的中央空调系统、给排水系统、供配电系统、照明系统、电梯系统，进行集中监测和遥控来提高建筑的管理水平，降低设备故障率，减少维护及营运成本。

　　Alerton公司为BACtalk系统开发了一种功能强大，使用简便的编程工具-Visual Logic图形编程软件，具有友好的人机界面，操作简便。它包括了一整套功能齐全的功能块和模型数据库，每个功能会都用一个三维立体图形表示，通过有机的连接，可以提供一个非常清晰的控制流程，实现所需要的任何控制序列。具有动态图形显示功能。系统所有彩色图形是动态地连接在相关点上，如果连接的系统或组成部分或是来自操作者的信号改变了，它们也随之改变。并且可立刻编程存档资料方便日后查询。因此任何技术人员接手后，都能在短时间内掌握整个控制原理和程序。
　　使用VISIO作为绘图工具。在视窗环境中，Visual Logic编程图形和BACtalk动态运行图形可以同时显示在荧光屏上，因而可立即在动态图形上看到修改后的控制效果。这种实时同步操作的编程语言为工程人员提供了前所未有的方便并减少了反复查询繁复程序。
（9）品质优良、可靠性高
　　BACtalk系统是一个“全主式”系统，所有的控制器均是独立工作并能进行对等通讯（Peer to Peer），控制器处于同等地位。由于具备了独立控制功能，使得子站在中央系统停止工作或某一控制器故障时，其它分站工作正常也能彼此互相通讯，从而保证了控制的连续性和可靠性。此外,系统中的各级设备可通过网络通讯在同一时刻组成不同级别的集散控制系统或不同的结构组织形式，从而最大限度提高了系统的可靠性和灵活性。
数据的趋势记录由BACtalk系统自动完成，系统可以降低网络的阻塞。
（10）灵活的设置
　　BACtalk系列产品为控制单元专用的模块，具有独立的网络地址和通讯功能，无须与现场相应的BACnet产品相连，可以挂在整个网络的任意位置，根据需要可灵活地与子站进行搭配，不但能节省系统安装管线和人工等安装费用，而且可以节省安装时间，并使保养维护更加简单方便，体现出优秀的集散性能。
（11）安装简单、维护方便
　　BACtalk控制器及其模块由端子底座板和插入式电子单元组成，可直接安装在机箱上。现场设备的接线接入基本板，这些底座板可以首先安装、接线和检查，然后在系统开通和运转时再连接电子部分。电子单元可以不受端子连接影响而移动，可以迅速、安全地取出维修。
（12）节能效果突出
　　本系统有多种节能措施，如空调系统按预定的时间表运作，制冷系统实时根据冷量控制冷水机组的启动台数等，大大节省电量、水量及热量，以求获得更高的经济效益。
（13）提高劳动生产率及管理水平
　　实现了设备自动监控与管理，大大提高劳动生产率，使业主可减少部分工程人员和管理人员，节约人员开支。系统的综合统筹管理可使设备按最优组合运行，既可节能，又可大大减少损耗，减少设备维修费用。
（14）BACtalk系统安全性
　　BACnet系统安全方面的主要威肋来自于某些人有意或无意地改变了配置参数或控制参数。问题经常是由于某个出错的计算机，超出了安全考虑的范围。因此安全措施的一个重要地方是人--机接口处，由于人--机接口不屑于通信协议，因此厂家可根据需要自由地在该接口处设置密码保护、跟踪记录或其它控制措施。
1.4.3 BACtalk系统的组成
（1）BACtalk中央操作站
　　汉化的人机监控界面。图形编程、时间表控制、趋势记录以及其它自动控制功能的设置工具。艾顿BACtalk for Windows操作终端软件是一个真正的基于视窗的楼宇自控系统操作软件，通过BACtalk，在一台个人计算机上就可以监视和控制整个系统。BACtalk通过以太网，或者PTP串行口或modem与BACnet现场设备和其它厂家的BACnet兼容设备进行通讯。
　　BACtalk for Windows采用简单易用的图形化界面，它可以与其它应用软件同时运行。当出现报警时，不管屏幕窗口上其它运行程序活动情况，报警显示总是出现在最前面。
　　BACtalk全面支持BACnet功能：包括BACnet定义的时间表、图形或文本格式的趋势记录、能量记录、能量限制、报警记录、动态数据交换以及租户和操作人员的活动记录。用户操作级别设置保护系统免受非法访问。
（2）网络集成控制器和路由器
　　执行全局控制策略，通过VLC控制器协调设备的运行，管理自动控制功能的执行，传递网络信息。
（3）现场数字控制器
　　在线完全可编程控制器，通过MS/TP网络DDC参数值的变化和发生的事件（如报警）。浮点运算和模拟输出使它们功能强大应用灵活。
（4）传感器与执行器
　　现场操作单元（如Microset）和执行器（如风门、水阀）是控制器的附件（耳目），有时兼有现场服务模式设置和修改VLC控制器参数的功能。
（5）专用系统网关
　　针对不符合BACnet协议的专用系统，BACtalk备有相应的网关接口产品（如BtP ModBus），其提供的网关可将原专用网上的数据格式“翻译”成BACnet兼容设备能识别的格式，从而将其产品集成到BACtalk系统中。
1.4.4 系统功能设计
通过BACtalk楼宇控制系统对大楼内的机电设备系统实现智能化的监控：
制冷系统的监控
空调机组的监控
新风机组的监控
送风机系统的监控
供配电系统的监控
照明系统的监控
给排水系统的监控
本系统的设计特点是：
1、安全性----保证设备安全运行，提高设备的利用率。
A、实时检查设备的负载情况。
B、监视运行状态并自动切换。
C、自动记录运行时间。
D、自动执行顺序启停程序。
2、舒适性----提供良好的空气环境和灯光照明。
A、根据季节变化调节空调和通风系统。
B、按预定的程序对公共区域和环境照明进行控制。
3、节能性----有效减少能源消耗，降低管理成本。
A、设置节能程序软件，合理调控运行情况。
B、分析运行历史数据，进行优化组合。
4、高效性----提高设备运行效率，减少管理人员数量。
A、监测、诊断、记录自动进行，利于维护和保养。
B、一体化管理方式，减少维修人员工作强度。
根据以上描述,对各子系统功能分别进行说明如下：
冷水机组系统共4台机组，由中央站监控如下控制点：
（1）制冷系统
监控参数：
---监测冷冻水总供回水温度及总回水流量。
---监测冷冻水总压力差值。
---监测冷却水总回水温度。
---监测冷却塔供水温度。膨胀水箱、补水箱高、低液位报警。
---监测冷冻机组、冷冻水泵、冷却塔风扇及冷却水泵运行状态并记录累计运行时间。
---监测冷冻机组水流状态。
---调节冷冻水旁通阀开度，监测冷冻水、冷却水电动蝶阀、冷却塔电动蝶阀的开关。
---冷冻机组、冷冻水泵、冷却塔风扇及冷却水泵启停控制。
---控制冷冻机组、冷却水及冷冻水电动阀门开关。
---为了达到各冷却塔水位平衡及节省能源，控制冷却塔电动阀门开关。
控制方案：
A. 冷冻水压差控制
---用冷冻水总供回水的压力差，调节冷冻水旁通阀门开度，以保证末端水流控制能在正常情况下运作。
---在冷冻站系统停止运行时，旁通阀门全关。
B. 冷却水温度控制：
---冷却塔以供水温度来控制自身风扇的启停，除可维持供水温度，并达到节能目的。
---用冷却水总回水温度，控制冷却塔谍阀开关，维持在冷冻机可接收的正常温度范围内。
C. 冷冻机组群控：
---冷冻水泵、冷冻机组冷冻水电动阀门、冷冻机组连锁动作。
---冷冻站系统可按时间启停，亦可依据室外温度实现季节转换。
---冷冻机组启动顺序为：冷却塔电动阀门、冷却塔风扇、冷冻机组冷却水电动阀门、冷却水泵、冷冻机组冷冻水电动阀门、冷冻水泵、冷冻机组。停止顺序则与启动顺序相反程序及动作。
---由冷冻水总供回水温度差及回水流量，计算实际冷负荷，决定冷冻机组应运行台数，并自动启停冷冻机组以满足冷负荷需要。
---如运行水泵，冷冻机组或冷却风扇发生故障，备用组别自动投入。
中央站功能：
---通过动态彩色图形显示冷冻站系统所有参数，使操作员能了解整个冷冻站系统情况，并可作出参数分析，记录及打印报警信号。
（2）空调机组
系统设置11台空调机组
监控参数：
---监测回风温度，室外温度、室外湿度。
---由风压差开关测量风机两侧压差，监视风机运行状态，异常即报警，并记录风机累计运行时间。
---监测风机故障报警，霜动报警。
---由风压差开关测量空气过滤器两侧压差，压差超过设定值时报警，尽快进行维护工作。
---风机启停控制。
---调节冷水阀门开度。
控制方案：
---空调机，冷水阀门联锁动作。
---空调机可按时间(分时间段)启停。
---依据室外温度实现季节转换。
---空调机启动顺序为：启动风机，确认风机运行，调节冷水阀门控制回风温度。
---空调机停止顺序为：关闭冷水阀门，停止风机。
中央站功能：
---通过动态彩色图形显示空调机组所有参数，使操作员能清楚整个空调机组情况，并可作出参数分析，记录及打印报警信号。
（3）新风机组
系统设置8台新风机组
监控参数：
---监测送风温度。
---由风压差开关测量风机两侧压差，监视风机运行状态，异常即报警，并记录风机累计运行时间。
---监测风机故障报警，霜动报警。
---由风压差开关测量空气过滤器两侧压差，压差超过设定值时报警，尽快进行维护工作。
---风机启停控制。
---调节冷水阀门开度。
---控制新风阀门开关。
控制方案：
---新风机，新风阀门，冷水阀门联锁动作。
---新风机可按时间（分时间段）启停。
新风机启动顺序为：打开新风阀门，启动风机，确认风机运行，调节冷水阀门控制送风温度。
新风机停止顺序为：关闭冷水阀门，停止风机，关闭新风阀门。当送风温度过低，立即停止风机，发出低温报警。
中央站功能：
---通过动态彩色图形显示空调机组所有参数，使操作员能清楚整个新风机组情况，并可作出参数分析，记录及打印报警信号。
（4）送风机系统
监控功能：
---监测各风机运行状态及故障报警，并记录累计运行时间。
---控制送风机启停。
控制方案：
---按预先编排时间程序或与其它设备如空调机组联锁动作启停风机。
中央站功能：
---通过动态彩色图形显示各风机参数，并可依据实际需要修改。
（5）供配电系统
系统设置二路进线
监控参数：
---监测各高压进线柜进线开关状态，母线联络柜联络开关状态。
---监测各变压器运行温度信号。
---监测各高、低压配电柜电流、电压、功率因数、有功功率、耗电量及频率。
---监测发电机电流、电压、功率因数、有功功率、耗电量及频率，故障及运行状态。
控制方案：
---按监测耗电量参数，以预设的优先等级改变有关被控设备的启停时间。
中央站功能：
---通过动态彩色图形显示有关参数，方便操作员参数分析，并自动记录及打印报警。
（6）照明系统
监控参数：
---监测照明主配电盘回路开关状态。
---控制配电盘回路开关，并记录开关时间。
---按时间段控制室外、办公楼内的公共区域灯光。
---按时间段控制室外泛光照明、及景光照明。
控制方案：
---按预先编排的时间程序自动开关各配电盘回路，达到节能效果。
中央站功能：
---通过动态彩色图形显示有关参数，方便操作员参数分析，并自动记录及打印报警。
---如因用户需要延长办公时间，操作员可经过简单的修改时间表，并自动记录开关时间，方便征收用户额外的能源费用。
（7）给排水系统
监控参数：
---监测生活水泵，排污泵运行状态和故障报警，并记录累计运行时间。
---控制生活水泵，潜水泵启停。
控制方案：
---依据高位水箱高低水位状态自动控制生活水泵启停，维持水箱的正常水位。
---依据污水池高低水位状态自动控制潜水泵启停，维持水位的正常水位。
---依据污水池高低水位状态自动控制污水泵启停，维持水位的正常水位。
---当工作水泵运行超过设定正常时间后，水位仍未能回复正常，自动启动备用水泵，加快送水或排水速度。
---当运行水泵出现故障，备用水泵马上自动投入使用。
中央站功能：
---通过动态彩色图形显示各水系统参数，并自动记录及打印报警。
1.4.6 监控系统I/O点配置表
（参见附表一）（略）
1.4.7 监控系统设备配置表