基于Honeywell Excel 5000系统的集散型楼宇自动控制系统设计

基于Honeywell Excel 5000系统的集散型楼宇自动控制系统设计
摘要：文章以河北汇文大厦的实际应用为例，介绍了基于Honeywell Excel 5000系统的典型集散型楼宇自动化控制系统的设计过程，对控制内容及控制方式进行了详细论述。

关键词：Honeywell Excel 5000 集散控制楼宇自动控制
1.概述
楼宇自控系统（BAS：BuildingAutomationSystem）是智能建筑中核心的组成部分，该系统通过一种新的控制技术实现了对建筑内电气设备的统一监控和管理，从而达到提高效率，创造经济效益的目的。

本世纪八十年代，美国Honeywell公司将其在工业控制领域发明的集散型控制系统（DCS：DistributedControl System）引入到BAS系统中，逐渐成为BAS 系统的主流技术。

河北汇文大厦楼宇自控系统中选用的就是美国Honeywell公司EXCEL 5000系统，文章通过工程实例，详细介绍了典型集散型楼宇自动化控制系统的设计过程。

2.楼宇自动控制系统设计实现
2.1楼宇自动控制系统构成
河北汇文大厦是一座2001年正式投入使用的智能型建筑，建筑面积38500平方米，其主体结构为地上二十八层，地下三层，裙楼五层。

该建筑的楼宇自控系统选用了Honeywell公司EXCEL 5000系统，该系统是以现场总线技术为基础的集散型控制系统。

系统监控总点数为660点，包括了冷热源控制系统、电力监测系统、新风机系统、全空气空调机系统、送排风系统、给水系统、排水系统、照明动力控制系统。

DDC控制器选用XL500型控制器六台，XL100型控制器十九台，控制中心为XBS基本型建筑物自动化控制系统，控制规模可大可小，性能优越，具有开放性的系统结构。

系统体系结构图如上所示。

2.2楼宇自动控制系统
通过分布于大厦内的现场直接数字控制器完成设备的自动开展功能如照明设备的定时启停，新风机温度的自动控制。

同时控制中心以图形化的界面对系统所有测控点进行着监视，并向DDC传递修订的设定参数。

2.2.1中央控制中心
控制中心高性能的XBS图形用户接口，提供现场建筑物，楼层平面和暖通空调图的直观生动的图形显示，通过配色和动画技术，利用图形描述动态信息。

中心为操作员提供灵活的数据访问方式，可以实现图形访问数据、用户地址访问点数据、快速访问点组和点属性访问数据。

控制中心实时数据库保持着大量的来自现场和导出的历史数据，提供一大批历史趋势功能，可实现广泛的报警管理和处理功能保证操作员能及时收到故障报警或不正常状态的通知。

同时，控制中心还提供了扩展报表功能，包括标准报表（如：报警历史操作员活动记录）、特定报表（如：选择特定的属性，显示具有这个属性的组点）以及用户定制的报表。

在控制中心建有分级授权的安全机制，可设定操作人员的不同权限，防止非法进入，保证系统安全运行。

2.2.2冷热源系统
制冷系统和换热系统为整座大厦提供能量，保证一个舒适的工作环境。

冷水循环运行监控，冷热源系统可以根据设定时间程序启停冷水循环泵，监视冷水循环泵的运行状态，系统可统计运行时间，主备自动轮换，同时，监测冷水的供回水温度、压力。

系统中提供了回水压差调节供回水旁通阀，保持水系统稳定，此外，监测冷水流量，为设备管理提供依据。

冷热源系统还可以根据系统压力，控制补水泵进行系统补水，监控冷却水循环运行情况，也可根据设定程序启停冷却水循环泵，监测冷却水循环泵的运行状态。

系统可完成统计运行时间，主备自动轮换工作，监测冷却水的供回水温度，根据冷却水供回水温度，调节旁通阀以及控制冷却塔风机的投切，根据冷却塔托水盘水位，进行冷却水的补水，空调水换热系统运行监控等。

该系统的循环部分与冷水循环为一套设备，其监视及控制和上述功能相同，可监测换热器出水温度，根据设定出水温度调节换热器入口蒸汽阀，实现设备联锁，循环泵不开时，关闭入口蒸汽阀。

2.2.3电力监测系统
电力监测系统可监测低压配电系统的各项参数，如，变压器温度，如果超限产生
报警，检查回电压、电流，监测回路功率因数，有功功率
2.2.4 新风机系统
标准层每层一台，与室内风机盘管配合，保证室内空气清新，温度适宜。

系统可监测新风机的运行状态，提供故障信息，监测送风温度，根据设定温度调节水阀，此方法采用PID控制。

系统还能够监测滤网状态，产生堵塞报警信息，提示清洗；监测防冻温度，如果冬季温度超低限时，关闭新风门，打开水阀，保
证表冷器的安全。

2.2.5 空调机系统
裙楼大厅采用全空气空调系统，通过室内空气循环方式将盘管内水的热量或冷量带入室内，同时，适量补充新风。

空调机原理图如下：
现场DDC控制器可完成7种功能，包括按照预定程序自动启停空调机组、监视空调机组的运行状态、监测新风温度和回风温度、据新风温度和回风温度调节新风门和回风门的开度、监视滤网状态，产生堵塞报警信息、采用PID控制方式根据设定温度调节水阀开度、机组运行时间统计，提示检修。

2.2.6送排风系统
现场DDC根据预定程序或控制中心发出的指令启动机组，完成大厦的通风功能，并监视机组的运行状态，统计运行时间，为设备维护提供数据。

2.2.7给水系统
给水系统的现场DDC控制器课完成5种功能，包括，监视地下水箱水位状态，低位报警，并停止高区给水泵，监视屋顶水箱的水位状态，当屋顶水箱低位时，启动高区给水泵，高位时停泵，屋顶水箱溢流水位，超低水位报警，统计机组运行时间，主备自动轮换。

2.2.8排水系统
监视污水坑水位状态，高位时启动排污潜水泵，低位时停泵，溢流水位时报警，并对机组的运行状态进行监视。

2.2.9照明动力控制
分布于各层的照明控制箱及室内动力控制箱由现场DDC控制器控制，按照预定时间表，节假日等计划完成大厦内日常生活工作用照明、动力供应。

3. 楼宇自控系统发展趋势
文章介绍的河北汇文大厦楼宇自控系统为一典型的集散型系统。

随着网络技术的发展，对BAS系统要求也越来越高。

比如BAS要能通过网页技术实现与其
它信息系统的信息交换，通过Internet互联网了解BAS系统的运行状况等。

今后，通过建筑物自动化系统与Internet技术的结合，将会使得楼宇自控系统更加开放、丰富，将会大大扩展系统的应用范围，增强系统功能。

4. 经验与不足
本工程采用的EXCEL5000系统，提供设备硬件组态，控制软件组态，极具灵活性，为系统目标的顺利实现提供了保证。

该系统投入运行的近十年期间，设备设施状况良好，能够提供一个较舒适的生活工作环境，有效地节省了人力，提高了工作效率，减少了设备维护更新费用，降低了能耗，经济效益尚属明显。

不足之处在于，河北汇文大厦楼宇自控系统自身维护、维修技术力量相对薄弱，对BAS系统理解相对较浅，对系统今后的运行会产生不利影响。

为充分发挥BAS系统的功能，应加强技术培训，普及智能建筑知识。

参考文献：
[1]. 徐超汉，徐智能.《智能大厦楼宇自动化系统设计方法》，北京：科学技术文献出版社.
[2]. 霍尼韦尔公司.《EXCEL 5000系统应用手册》.。