实验室自控系统方案说明

实验室楼宇自控系统
技术方案
杭州沃顿自动化公司
成都逸高自动化设备有限公司
一、控制说明
1 系统目标
对服务于本大楼的冷热源系统及其配套设备、新风、空调系统等，采用性能稳定、组态灵活、操作人性化的SIEMENS 控制产品和中美合资VOTON-Beston 高性能DDC控制器进行全面的监控和管理，满足整栋大楼暖通系统自动高效、舒适节能控制的设计要求、同时达到延长系统使用寿命和方便管理之目的。

2设计原则
西门子S7-200PLC系统通过了国际上欧洲、美国行业标准认证, 根据实际情况, 我们参照和严格执行国家民用建筑电气设计规范；
2.2 注重系统的可靠性和维护、管理的便捷性，根据工艺设备的设计特
征，采用整体集中的控制系统方式；
2.3 根据用户要求及设计规范
●《电气装置安装工程施工及验收规范》(CBJ232—92)
●《建筑设计防火规范》(GB50016－2006)
●《信息技术互连国际标准》(ISO／IECl1801—95)
●《中国采暖通风与空气调节设计规范》(GBJ19—87)
●《过程检测和控制流程用文字和图形符号》HG/T20502-2000
●《自动化仪表选型规定》HG/T20507-2000
●《控制室设计规定》HG/T20508-2000
●《仪表供电设计规定》HG/T20509-2000
●《信号报警连锁系统设计规定》HG/T20511-2000
●《仪表配管、配线设计规定》HG/T20512-2000
●《自动仪表工程施工及验收规范》GB50093-2002
●《分散型控制系统工程设计规定》HG/T20573-2000
●《可编程控制器系统工程设计规定》HGT 20700-2000
3设备启动控制方式
可根据用户端能量需求的变化，自动控制复合热泵机组及相关泵启停的数量，实现热源供应精确化，在满足系统正常运行的同时能较大程度的节约能源、延长了设备使用寿命；同时把所有检测数据实时存储到设备中并自动生成报表。

4机组现场控制站
●主要设备配置
✧控制器：冷热源系统采用SIEMENS S7型控制器及其扩展，各用户端暖通系统采用VOTON-BESTON可编程数字控制器；
✧温度传感器：水管采用VOTON液体温度传感器对管道内液体的温度进行采样监控。

风管上采用VOTON风道温传感器对回风或送风进行空气采样；
✧水管其它监测：水流开关对管道内液体流动状态进行监测；水管压力传感器分别对供回水总管压力进行监测，为压差旁通阀控制提供依据。

✧电动阀：根据水系统管路设计原则，新风空调表冷盘管设计比例积分电动调节阀，通过温度检测进行自动调节；当外界负荷不断变化的同时，为保证冷水供回水总管间水系统的压差平衡，复合热泵系统双热源系统自动切换，因此设计比例积分电动二通调节阀及配套执行器。

✧综合控制：提供温度、压差就地/远程显示和设定；机组启停操作，监测运行、故障状态等，系统历史曲线及表格记录自动生成、可方便的打印。

5系统主要设备配置简介
➢控制器
原产地：中国（CHINA）
◆极高的可靠性：广泛应用于控制领域，久经考验。

◆极丰富的指令集：方便地实现各种应用编制。

◆具有丰富的内置功能：配置有PC通讯接口。

➢温湿度传感器（变送器）
VOTON高精度温度传感器
◆原产地：中国
◆设备使用位置：总回（送）风管
◆温度/湿度范围：0~50℃/0~100%
◆输出信号：0~10V
➢电动二通调节阀
表冷/压差旁通比例调节阀选用电动二通阀
◆水阀产地：中国
◆设备使用位置：回水管管道
◆控制信号：比例调节
二、系统简介
该系统是全球自动化领域著名的制造商研发成功，该系统是公认的具有
号召力的产品。

作为系统集成商和技术开发公司的成都逸高自动化设备有限公司，将可靠和实用作为公司一贯的追求。

我们将秉承这一光辉的传统竭尽全力提升业主的投资。

1．系统概述：
该自控系统是由中央管理站、各种DDC控制器及各类传感器、执行机构组成的、能够完成多种控制及管理功能的网络系统。

它是随着计算机在环境控制中的应用而发展起来的一种智能化控制管理网络。

目前，系统中的各个组成部分已从过去的非标准化的设计产生，发展成标准化、专业化产品，从而使系统的设计安装及扩展更加方便、灵活，系统的运行更加可靠，系统的投资大大降低。

系统适应性非常强，系统组成为模块化，可分为不同等级的独立系统，每级都具有非常清楚的功能和权限，这就使它既可用于单独的空调系统，也可用于一个区域的、分散的多个空调系统的集中管理。

2．系统特点：
可靠性：
在设计上充分体现了分散控制、集中管理的特点，保证每个子系统都能独立控制，同时在中央工作站上又能做到集中管理，使得整个系统的结构完善、性能可靠。

系统当中的各级别设备都可独立完成操作，即在同一时刻组成不同级别的集散系统（或不同级别的结构组织形式），使用界面非常亲切，其全套自控产品、统一的生产管理体系保证了系统的配套性，同时使系统可靠性大为增加。

系统防护级别符合IEC529的IP20，电磁兼容性符合EN50082-2或IEC801-2，801-4、801-5，辐射干扰符合EN50081-2，机械强度符合IEC68，工作环境温度0-60°C，相对湿度5-95%不结露。

1高抗干
扰性,外电路与cpu全光电隔离,瞬变干扰电压抑制,看门狗,电磁耦合等技术2宽电压工作范围3各模块电路在电气上完全隔离各子站通讯接口也全光电隔离4所有电路在工业环境中经历了长期考验
先进性：
在网络扩展方面提供了强大的功能，可与其他厂家的系统或产品联接。

经济性
DDC结构形式为模块式，控制方式极其灵活，控制层的维护和扩展极为方便。

使得环境自控系统可以很方便地扩展，节省初期投资，系统各部分可分别随调试完成投入使用。

系统能够有效地节省能源，创造出明显的经济效益。

3 、软件功能
公司提供的软件，以支持本方案所阐明的操作及监控系统。

这些软件可在每个现场控制器中运行而不仅限于最高级的计算机工作方式。

1）控制软件
A)、DDC控制器能进行下列各项标准及完备的控制模式：
两态控制
比例控制
比例加积分控制
比例加微积分控制
控制回路的自动调节
B) 控制软件提供一个备用功能，用以限制每小时装置被控制周期次数。

C) 控制软件对重型装置提供一个延迟开启的功能，用以保护重型装置在过
度开启情况下可能造成的损坏。

D) 当停电回复正常后，控制软件将会根据每一个装置的个别启/ 停时间表，对装置发出启/ 停的指令。

2) 节能软件
本公司提供以下的节能软件，这些软件程序能在系统内自动运作而不需要操作人员的介入。

同时软件有足够的灵活性，让用户根据现场情况而作出修定。

－季节转换
－晗值计算
－绝对湿度计算
－自适应功能
－温度设定点的重置
4、控制器功能:
（1）自动运行功能
（2）软手动功能，（设计有就地操作面板的）可在控制器处于开机状态(自动或手动)时，通过控制器面板实现手动开/关机及开度连续调节。

（3）可扩展至大屏幕液晶显示，及触摸控制。

（4）温度、湿度、压力、流量、空气质量等模拟量的巡检及显示
（5）设备启停、故障、液位状态等开关量的显示与处理。

（6）自适应控制功能。

（7）合理划分工况，实现节能控制功能。

（8）高精度恒温恒湿控制。

新风送风温度控制：由送风的温度传感器检测与设定温度参数，经过DDC
的运算控制新风机组运行，自动调节冷/热水阀来满足温度设计要求。

●通风控制：可根据工艺要求或上下班时间等，自动设置各设备的启停时间，
实现系统管理的自动化。

●冷水机组群控策略如下：
（1）. 判断冷水机组是否要加载时，应根据冷冻水总管的供水温度。

当供水温度接近或等于设定温度时，冷机不应加载，而该设定温度应等于单台冷水机组的本体控制设定值（温度），并且参与群控的所有冷机的本体控制设定温度应该一致；
当供水温度高于设定温度时，冷水机组应加载。

同时还应受其它一些条件如加载延时判断、冷源系统运行时间段、是否有待命的可加载冷水机组等的约束。

（2）.判断冷机是否要卸载时，根据冷冻水总管的供水温度和冷水机组负荷。

当供水温度高于设定温度时，冷水机组不应加载；
当供水温度低于或接近于设定温度时，表明已运行的冷水机组已提供了足够的冷量来满足建筑物的需求，但能否卸载一台冷水机组还必须检查当前冷水机组的负荷。

根据冷水机组在不同负荷下的COP（冷水机组的能效比）来确定是否卸载。

●机组联锁控制
启动：水路中的阀门开启，启动循环水泵、冷却塔，延时后启动冷水机组。

停止：停止冷水机组，延时后停止循环水泵、冷却塔，关闭水路中的阀门。

上位机控制
该软件为计算机控制系统上位机软件，能通过先进的通讯方式与不同的下位
机DDC、DDC构成测控与管理一体的计算机控制网络系统，可用于多种行业的设备集散控制CDCS（Centre-Distributed Control System）方案。

该软件运行于WINDOWS2003/XP基础上，具有如下特点：
1.多种方式实时表达采集信息
对于采集到的开关量和浮点量信息可用多种方式来表达。

在流程图、数据表、曲线图中均以实时方式表现当前的状态信息和浮点数值。

2.远程控制现场工况和设定目标值
能够在中心控制室根据观察到的现场情况或其他要求直接开启/停止远程设
备或修改远程设备上的运行参数。

3.声光报警和故障突出显示
对于正常、故障、事故等不同性质的事件，采取不同的颜色提醒操作人员，并在屏幕的报警区域中给以相应的提示。

在上位机，可以快速检查出上述事件的性质、状况，以及在何处发生，这有利于操作人员及时采取相应的措施，将可能造成的损失减到最小。

除了在屏幕上给予颜色提示外，还可通过不同声音的报警信号来提醒操作人员。

根据用户要求，如果某个子系统出现故障，系统软件能够迅速转入该故障系统的流程图画面。

4.数据和图形打印
系统软件还提供了打印运行曲线和历史曲线。

5.数据管理
本软件对于数据进行了严格的管理。

考虑到系统运行过程中对于数据存取的快速要求，本系统针对其特点制定了专用的数据存取机制。

数据存取机制保存的数据为通用的数据库格式，为本系统和其他系统的连接乃至作为大型数
据管理系统的源数据作好了准备。

6.系统管理
软件中的“系统帮助”，可以指导操作人员更好地运行该系统。

操作人员或系统管理人员可以通过对系统运行状况进行记录的“登录查看”了解系统运行的过程，掌握运行中出现的问题及相应的处理方法等。

软件允许运行人员修正系统日期时间、修改密码等数据。

软件还提供了检查最近若干次操作人员使用本系统的登录时间和退出时间，可以帮助主管人员了解在某个时间内的操作人员情况和其对运行的处理。

7.全图形界面
本系统在全图形方式下运行，界面美观友好，充分利用了显示器资源，表达信息丰富，色彩的搭配效果好。

高清晰彩色图形高分辨率图形的处理和显示，使图形更加清晰美观。

在屏幕上有再现图片的真切感受。

8.全汉字显示
所有信息均以中文表达。

9.简便易学
子系统和子系统之间的快速切换，各种输入的实现等等均采取快捷键操作完成，类似傻瓜照像机一样易学。

数据保存
在数据保存页面中可以设定历
史数据保存的路径，该路径与历史
数据表格和历史数据曲线中的数据
选择目录相关。

可以根据要求设定
历史数据保存的时间间隔。

如要求声音报警时，可以选择声音文件，当有故障时播放该文件。

系统选择菜单：直接进入子系统时，可使用该菜单，用鼠标指该菜单，点击鼠标左键，下拉菜单被弹出，此菜单给出了本软件所有子系统名称，用鼠标左键确认所要察看的子系统，此时屏幕上方系统标题区会给出提示，选择已被执行。

空调系统（此功能选用）
流程
主/子系统的体现就是流程图。

本功能就是对流程图的阐述性说明。

主系统流程中包括了系统的构成并显示了子系统的运行情况；子系统流程图中给出的是一幅表示该子系统的主体结构与流程原理的彩色图形，同时表示出测点与
执行器的布局与测控点的实时值。

即图中详细地给出了每个开关量和模拟量输入测点与输出控制点的位置、符号与实时值。

在该图中，对模拟量用不同的颜色（前景色和背景色）表示填入数据的正常与否。

对表示开关量的地方也以不同的颜色块表示其不同的状况。

当显示区显示主系统时，其中子系统的状态也用类似开关量的方式来反映，由子系统框图上的颜色来区分。

实时数据
可以用多种方式来显示数据，最常见的方式是在子系统图中用实心小框显示开关量和数字串小框显示浮点量。

实心框的颜色表示开关量不同的状态，如运行/开启(浅绿)，停止/关闭（白色），故障（黄色），事故（红色）等等，具体可参见图例。

浮点量的表示有四位数字的精度，正常状态下，显示为灰底白字，红底黄字显示时说明数据正处于超限状态。

数据曲线
是指数据以曲线图方式显示，曲线图显示从当前时刻开始的数据走势.曲线图是为了表达某个或某几个参数随着时间的推移在该系统的运行过程中的变化情况。

在曲线图上能看到该参数实时动态的变化情况。

历史数据
是保存在计算机上以往的数据，如该数据没有被移动可以直接使用日期选择方式打开，否则只能用‘打开数据文件’打开数据文件。

当选择的数据不存在时，标题自动提示。

历史数据曲线是将保存在计算机上以往的数据用数据曲线的方式显示
在数据选择页面中可选择数据源，如历史数据没有被移动可以直接使用日期选择方式打开，否则只能用‘打开数据文件’打开数据文件。

当选择的数据不存在时，曲线标题自动提示。

在时间范围页面中可以选择数据显示的时间范围，自动是数据文件中时间数据的范围，是自动调整其启始时间。

手动是由开始时间和结束时间决定的，一般使用自动方式。

在数据范围页面中可以选择数据显示的数据范围，自动是数据文件中数据的范围，是自动调整其最大和最小值。

手动是由手动设定最大值和结最小值决定的，一般使用自动方式。

在曲线选择页面中可以选择曲线显示的内容，颜色，增加或减少曲线的条数及打印当前曲线。

在数据曲线中用鼠标选择要放大的区域（从左上到右下）可放大显示。

如反向选择即还原显示。

系统记录
查看系统运行情况，有利于系统管理。

报警记录
开关数据记录
空气参数计算
是该系统中的一个工具软件，可以计算空气的不同状态的各个参数。