建筑设备自动化系统设计了解剖析

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。数据库管理软件、通信管理软件、故障自诊断和系统调试与维
护软件包;
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3.5 建筑设备自动化控制网络通信协议
当前,国际上现场总线发展的种类相应较多,常见的约有40余 种(ProfiBus、LonWorks、CAN、HART、Modbus、DeviceNet等),由 于现场总线的国际标准不能建立,致使用户面对多种总线协议问题, 使得用户在选择时难以抉择,这是用户所不希望的。
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网络层
数据 链路层
物理层
BACnet的网络层
➢ 在拓扑结构上, BACnet没有严格规定,其设备通过物理连接被接入四 种局域网(802.3、ARCNET、RS485、LonTalk)的其中任何一种;或通过专用拨号 串行数据线接到WAN上;
中继器 网桥
路由器
半路由器 半路由器
2)建筑设备自动化系统的设计流程
— 建筑设备自动化系统设计必须根据建筑物的使用功能和业主 的具体需求进行系统设计。 ➢ 具体设计流程:方案设计、深化设计及施工设计
方案设计
(1)研究建筑物的功能,了解业主对BA系统的需求和要求; (2)研究控制方案,确定控制功能和控制网络结构; (3)确定监控范围、控制范围、监控点数; (4)画出各子系统的控制系统大样图 (5)系统选型(DDC的选型等)
2、监控表的绘制与统计 -所编制出的监控表,对于每个监控点应明确表出下列内容: ①所属设备名称及其编号 ②监控点的被监控量 ③监控点所属类型 建筑设备自动化系统设计了解剖析
监控点统计表编制
表7-1a 监控点总表
DI(数字量输入点 )
AI(模拟量输入点)
DO(数字量输出点) AO(模拟输出)
\ CO CO2
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3.5 中央站硬件与软件配置
中央站硬件配置
由净化电源组成的计算机系统; 通信接口单元(CIU)(通信适配器、适配卡)。 —中央站设计时应考虑的问题 采用冗余技术问题; 中央站和分站通信速率及通信协议一致性问题;
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中央站的软件配置 。系统软件、应用软件(组态软件);
建筑设备自动化系统(BAS),实质上是一套中央监控系统; 系统通过对建筑物(或建筑群)内的各种电力设备、空调、冷
热源设备、防火、防盗设备等进行集中监控,构建舒适、安 全安全环境,且在充分考虑节能和环境保护的前提下,使建 筑内的各种设备状态及利用率均达到最佳目的; 建筑设备自动化系统是建筑弱电系统工程中较为复杂的系统 之一,设计时必须要依照国家相应设计标准及规范; 设计人员须了解被设计系统的功能要求,掌握系统的设计流 程,监控表的编制和DDC的选型与配置、整个控制系统的网 络结构以及BA系统的软、硬件组成及配置
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Hale Waihona Puke BACnet协议的物理层和数据链路层
➢ BACnet协议以OSI为模型,定义了一个四层模型; 支持五种组合类 型的数据链路层/物理层规范,四种局域网技术和一种点对点的通 信规范,其中主从/令牌传递(MS/TP)协议是专门针对楼宇自控设 备设计的数据链路规范。
➢ BACnet在物理介质上支持双绞线、 同轴电缆和光缆。
1、监控点属性的划分
。模拟输入(AI):温度、湿度、压力等(0V~10V或4mA~20mA ,DC信号) 。模拟输出(AO):作用于连续调节阀门,风门(0V~10V或4mA~20mA ,DC信 号) 。数字输入(DI):用于触点闭合、断开状态,用于启/停状态的监视和报警 。数字输出(DO):用于电动机的启动、停止,控制,两位式驱动器的控制等
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BACnet的应用层
➢ 采用面向对象技术,定义具有属性的对象(Object)来表示任意的楼宇自控设备功能, ➢ 目前BACnet共定义了18个对象,123个属性和6个大类35种服务
- 如报警及事件响应、文件访问、对象访问、设备远程管理、虚拟终端、安全等)
对象名称
01 模拟输入Analog Input
BACnet的协议层次
BACnet应用层
应用层
BACnet网络层
ISO 8802-2 (IEEE 802.2)类型1
PTP
MS/TP(主从/令 牌传递)
(点到点协议)
LonTalk
ISO 8802-3 (IEEE 802.3)
ARCNET
EIA-485
EIA-232
令牌网
(RS485)
(RS232)
- 组态软件是指人机界面/监视控制和数据采集软件,是一个使用户能 快速建立自己的HMI(Human Machine Interface)的软件工具,或开 发环境 (人机界面生成软件),它是监控级的软件平台和开发环境,为 用户提供快速构建自动控制系统监控功能的、通用层次的软件工具。 组态:就是用应用软件中提供的工具、方法来完成工程具体任务的过程;
第3章 建筑设备自动化系统的设计
3.1 建筑设备自动化系统设计标准 3.2 监控点属性划分与监控表的编制 3.3 传感器与执行器选择 3.4 分站规划与配置 3.5 中央站硬件与软件配置 3.6 建筑设备自动化控制网络通信协议 3.7 建筑设备自动化系统与火灾系统的互联
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3.1 建筑设备自动化系统设计标准
1)设计标准
— BAS系统设计以国家标准和规范为实际依据,参照行业标准; ★ 民用建筑电气设计规范(JGJ/T16-92) ★ 采暖通风与空调调节设计规范(GBJ19/87) ★ 火灾自动报警系统设计规范(GBJ116/88) ★ 民用建筑照明设计标准(GBJ133-90) ★ 工业与民用供电系统设计规范(GBJ52-83) ★ 低压配电装置及线路设计规范(GBJ54-83) ★ 建筑设计防火规范(GBJ16-87) ★ 建筑物防雷设计规范(GBJ50057-94) ★ 智能建筑设计标准(GB/T50314--2000 ) ★ 。。。。。 建筑设备自动化系统设计了解剖析
DDC配置表编制
表7-1b DDC配置一览表
项目 DDC编号
序号 监控点描述
设 备 位 号
通 道 号
接 点 输 入
DI类型 电压输入
其 他
DO类型
接 电压输入
点 输 入
其 他
温 度
模拟量输入点AI要求
信号类型
供电电源
湿压流 其 其 度力量 他 他
模拟量输出点AO要求 信号类型 供电电源
其其 他他
DDC 供电 电源 引自
导线 规格
管线要求
型号
管线 编号
穿管 直径
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
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3.3 传感器与执行器选择
1)传感器
— 用于对BA系统中温度/湿度/压力/液位/流量等数据进行检测。 。标准信号:0~10mA、4~20mA
2)执行器
— 由执行机构、调节机构组成,主要有电动执行器、气动执行器、 液动执行器 。电动执行器:电磁阀 、电动调节阀 。电动调节阀:电动执行机构、调节阀
应根据传输介质、波特率及最大距离性能参数确定;原则上依据 平均距离最短的设置原则,将分站设置于监控点附近;
。防火分站应按消防规范,参照放火分区及区域报警器的设置规定
确定其监控范围;
。分站对控制对象实施控制时,必须满足实时性要求;
— 对于统一管理的建筑群或特大建筑物,当其设备数量级多,配 装置又极为分散时,宜采用多个微型中心站;
目前,在世界范围内,楼宇自动化中最流行的通信协议和技 术当推BACnet和LonWorks网络通信协 议,也是目前我国重点应用的。
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1.BACnet协议
BACnet是由美国暖通空调工程师协会(ASHRAE)于1995年颁发 的全球首个为楼宇自控网络制定的数据通讯协议,它是一个标准 通讯和数据交换协议。各厂家按照这一协议标准开发与楼宇自控 网兼容的控制器与接口,最终达到不同厂家生产的控制器都可以 相互交换数据,实现互操作。
3.系统应实时采集、记录设备运行的有关数据,并进行分析处理。 4.建筑设备监控系统应满足管理的需要。
监控中心的需具备的功能 -系统的集中监控、显示、操作功能;数据管理辅助功能;安
全保障管理;自诊断功能;与其他系统的通信功能。
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3.2 监控点属性划分与监控表的编制
—— 编制监控点总表,应以现场控制器为单位,按模拟输入、 数字输入、模拟输出、数字输出等种类分别统计。
BACnet确立了在不必考虑生产厂家,不依赖任何专用芯片组 的情况下,各种系统实现开放性与互操作性的基本规则。其作用 是为不同商家产品的系统之间进行信息交流提供平台和支持。
目前世界上已有数百家国际知名的厂家支持BACnet,其中包 括楼宇自控系统厂家、消防系统厂家、冷冻机厂家、配电照明系 统厂家和安保系统厂家等。
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3.4 分站的规划与配置
在BA系统的组成中,一般均包括中央操作站(监控级),分布式现
场控制器(分站-现场级)、现场仪表(传感器、变送器、执行机构等)
和通信网络。

分站为模块化的主控制器,其输入/输出


模块可分为两类;
。集中式:输入/输出模块和CPU模块等


安装在同一箱体中;
3)建筑设备自动化系统监控中心功能确定
根据智能建筑设计标准 (GB/T50314-2000)中的一般规定,并结 合用户需求完成系统中央监控中心的功能确定。
1.对建筑物内各类设备的监视、控制、测量,应做到运行安全、可靠、节 省能源、节省人力。
2.建筑设备监控系统的网络结构模式应采用集散或分布式控制的方式,由 管理层网络与监控层网络组成,实现对设备运行状态的监控和控制。
量力


率功 机阀 风 风 因功率起开 阀 阀 数率 动关 控 控
制制 度
关 控 制
热 水 阀 控 制
节 蝶 阀 控 制
水 加 热 控 制
数 小 计
1 . 冷热源设备监控子系统
1 冷水机组 2 冷冻水泵 3 冷却水泵 4 冷却塔 5 膨胀水箱 6 冷冻水压差旁通 7 冷冻水总供水管 8 冷冻水总回水管 9 冷却水总供水管 10 冷却水总回水管
02 模拟输出Analog Output
03 模拟值Analog Value
04 数字输入Binary Input
05 数字输出Binary Output
06 数字值Binary Value
07 命令Command
小计
合计
2 .新风空调设备监控子系统 1 离心通风机(-F3) 2 立柜式空调器(-F3) 3 轴流通风机(-F2) 4 立柜式空调器(-F2) 5 离心通风机(-F1) 6 立柜式空调器(-F1) 7 新风处理机组(-F1) 8 停车场环境(-F1) 9 风机盘管总控(-F1)
小计
合计
点数总计
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深化设计及施工设计
1)根据方案设计及用户要求,确定控制范围和控制内容; 2)与机电人员设计过程商榷控制方案,共同核定对指定监控点实
施监控的技术可行性; 3) 按各被控设备需实现的控制功能,编制各被控子系控制点表,
并绘制各被控子系统控制原理图; 4) 根据系统集成要求,确定BA系统的网络架构及组成结构; 5) 结合各设备分布平面图,进行控制分站监控点的划分;
— 划分时各控制分站的监控点不能过于饱满,应留有10%以上的余 地,在此基础上,确定系统硬件组态和系统软件;
6)按照各子系统设备分布的情况及需采集的数据,选择传感器及 相应执行机构,并确定现场的安装位置;
7) 绘制BA系统总平面图,将各个设备控制系统组成网络; 8) 确定使用线缆的介质、尺寸等。
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CI/PH /
\
/
数 开 故 超过 防 风水蝶 送 水 照 送 回 室室室水流压电 电 电功有频风蝶 新 回 开 冷 调 热 点
设备

关 状 态
障 报 警
温滤 冻 流流阀 风 压网 开 开开状 状 报压 关 关关态 态 警差 信

油 位 高 低

风 温 度
风 温 湿 度
监 测


外 温 湿 度
油 温 度

。分布式:输入/输出模块分布在不同

地方,使用现场总线把它们连在

一起与CPU模块连建通筑工设备作自;动化系统设计了解剖析

分站监控区域的划分
。集中布置的大型设备监控点应尽量规划在一个分站内监控,如监
控点超过一个分站允许的80%,可设两个或两个以上分站;
。分站的监控范围可不受楼层限制,每个分站至监控点的最大距离
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