楼宇设备管理自动化系统方案

第二章楼宇设备管理自动化系统
1.系统综述
怡丰大厦将建成一座现代化的智能化楼宇，大楼将利用现代控制技术、计算机及现代通讯控制技术等对楼宇的机电设备运行实现统一管理，为大厦提供舒适、节能的环境和管理的高效性。

由于楼宇的机电设备分布在楼宇的各个层面、各个不同位置，因此也就决定了楼宇的BA系统必须是集散型系统，实现集中管理分散控制，集中操作分散执行，整幢楼宇各种机电设备能够按照管理、操作者的意愿进行集中管理和控制，最终达到楼宇内各种设备协调有序地工作。

并在满足楼宇各种功能所必须的前提下，尽可能减少相关的管理人员和最大限度地节约能耗，降低楼宇的管理和营运费用。

为了实现以上功能，大厦BA系统须达到以下建设目标:
➢实现楼宇各种机电设备的自动控制和管理。

如温度的自动控制、新风量的自动调节、送排风机的程序启停、
冷冻机组开启台数的自动控制，设备故障报警的自动
接收，备用设备自动切换运行等。

按管理者的需求，
自动形成各种设备运行参数报表，或随时变更设备运
行参数(如启停时间、控制参数等)。

➢降低大厦的营运成本。

BAS在中央操作站安排一至二名操作管理人员，即可承担对楼宇内所有监控设备管
理任务。

从而可大大减少有关的管理人员及日常开
支。

BAS所具有的一流的能源管理方案，使得应用此
BAS的楼宇，在满足舒适性条件下，能耗可大大降低，
从而进一步降低了楼宇的日常营运支出，提高楼宇的
效益。

➢延长机电设备的使用寿命以及提高楼宇安全性。

BAS 可以通过编程实现有关机电设备的平均使用时间，从
而提高此类设备(如冷冻机组、各种水泵等)的使用寿
命。

➢进一步提高了楼宇的服务品质、品位。

设计要点
为保证所设计的楼宇自控系统的先进性、合理性、适用性，在设计方案时我们遵循以下原则：
·控制器设置在最接近空调机组、水泵及其他被监控设备的机房内，以方便施工、方便维修和方便管理；
·根据大楼内机电设备分布情况，采用分区分散设置
现场控制器的方法，以减少布线施工，提高系统的稳定性和可靠性；
·合理使用系统各种资源，降底成本；
·合理安排控制器的I/O点，确保有一定的I/O点余量，方便日后需要时扩容；
·一次仪表及材料，优先选用先进的、可靠的且性/价比高的产品，以确保整个系统的先进性和合理性。

·集成的考虑。

本系统应考虑与消防系统的联动集成，与BMS系统的集成，与BMS集成采用OPC技术，其中BA系统提供OPC Server接口软件。

2.系统初步设计
根据初步的建筑资料情况，拟估算BA系统监控的设备情况如下：
✧冷热源系统：冷冻机组机组3台；冷冻水泵4台；
冷却塔3台；冷却水泵4台；
✧空调及通风系统：1~4F裙房：每层空调机组3台；
6~18F主楼：每层新风机组2台
送排风机共14台；
✧给排水系统：地下水池1个；屋顶水箱1个；给水泵
2台；
集水坑8个；潜水泵16台；
✧变配电系统：高压进线2路；变压器2台；低压进线
2路；
低压馈线回路50路；
✧照明及电梯系统：公共照明40路；泛光照明2路；
电梯5部；
系统的监控点估算见附表。

系统结构设计
本系统推荐采用美国江森公司的M3系统，整个系统二级网络三级控制，系统结构见图。

操作站级，主要由带鼠标及彩色显示器的个人电脑和打印机组成，运行中英文图形系统软件和怡丰大厦实时监控操作软件，是怡丰大厦管理整个系统及实施操作的主要人-机界面。

管理人员和操作者，主要是通过观察显示器所显示的各种信息以及打印机所记录的各种信息来了解当前或以前整个楼宇各种机电设备的运行状况，并通过键盘或鼠标的操作来改变楼宇各种机电设备的运行状况，从而达到管理者各种特定的控制要
求。

操作站级以高速通讯方式与次一级——智能网络控制器级进行信息交换，其通讯速率达10兆波特。

因而其实时性更强，几无通信阻塞之忧。

智能网络控制器级，其功能主要是实现网络匹配和信息传递，具有总线控制，I/O控制功能。

其区域网络用的是符合国际工业标准的Ethernet网络，该网络高速可靠因而应用广泛。

而本系统的通讯网络则选用N2总线，N2总线是以RS-485为基础设计的，具有简单可靠的特点、适合于楼宇内各种机电设备现场控制器的通讯要求，而且特别易于施工。

在这里网络控制器就承担了从N1至N2的总线匹配、通信管理的功能，是现场控制器与操作站通信联系的纽带。

各层区依据受控机电设备的多寡，设置相应数量的现场控制器(DDC)。

系统拓扑结构图
现场控制器(DDC)构成系统的第三级。

其主要功能是接收安装于各种机电设备内的传感器、检测器之信息，按DDC内部预先设置的参数和执行程序自动实施对相应机电设备进行监控，或随时接收操作站发来的指令信息，调整参数或有关执行程序，改变对相应机电设备的监控要求。

系统组成
构成系统的主要部件如下：
通讯网络：局域网Ethernet，支持BACNet标准。

智能网络控制器N30
数字式现场控制器：可扩展直接数字控制器DX-9100-8154。

中央操作站
●信息及报告打印机
初步设计
1 空调水系统
●压差旁通控制
- 在分水器和集水器之间设置压差传感器
- 通过电动两通阀调节压差，使压差保持在稳定在冷冻机组启动的情况下，根据机房内分水器和集水器之间的压差比例控制压差旁通阀。

其调节曲线如下：
旁通阀开度
0 SP ΔP
注：ΔP 差压 SP 设置值
冷热源系统联动控制
本系统实施对冷冻机组的运行进行监测及控制。

整体控制可提供对冷冻机组运行工况的监测、控制及诊断；可按每天预先编排的时间程序来启停冷冻机
组；可将单个机组或整体系统的即时运行状态和以往
历史数据以报表形式给出。

- 冷冻机组工作状态及故障报警
- 冷冻机组启停控制
- 空调水管路总管压差监测
- 供水水流检测
- 循环水泵启停
- 循环水泵运行状态及故障报警
- 监测各设备运行时间，工作泵与备用泵切换
- 根据大厦的要求自动切换机组的运行时间，累积每台冷冻机组运行时间，以便让每台机组运行时间基本相等，从而延长机组使用寿命。

- 根据回水流量，进 / 回水温度来调节冷冻机组的运行台数。

负荷计算：Q = K × M ×（T1 - T2）
Q：负荷 K：常数
M：流量 T1：回水温度
T2：供水温度
- 将大厦的冷负荷与运行中每台机组的冷量作出比较，当大厦的冷负荷大于一台机组的合理负荷时，
待用的机组会开启，将负荷均匀分配在各台机组上；
反之，当大厦的冷负荷小于一台机组负荷的合理负荷时，系统就会自动关闭多余机组，使能耗保持在尽可能小的最佳状态。

以上工况均可在彩色显示器上显示及打印机输出。

联动起动顺序：
冷却水隔离蝶阀-->冷却水泵-->冷却塔风机-->冷冻机冷冻隔离蝶阀-->冷冻水泵-->（经延时）冷冻机
联动停止顺序：
冷冻机-->（经延时）冷冻水泵-->冷冻机冷冻隔离蝶阀-->冷却塔风机-->冷却水泵-->冷却水隔离蝶阀
系统软件可自动满足如下自动控制要求：
- 机组启动后通过彩色图形显示，显示不同的状态和报警，显示每个参数的值，通过鼠标任意修改设定值，以达到最佳的工况
- 机组的每一点都有列表汇报，趋势显示图，报警显示- 根据供/回水压差，自动调节旁通阀的开度，维持系统压力平衡。

- 设备发生故障时，备用设备自动切换
- 程序控制空调水系统，目的是节能，延长设备使用寿命
2 空调机组及通风系统
按预先编排的程序自动控制机组的启停，并对风机的工况进行监视
- 风机的运行状态
- 过滤网阻塞报警
- 风管温度测量
- 风门、水阀与风机连锁
- 风机的开关控制
- 风门的开度控制
- 水阀调节控制
以上工况均可在彩色显示器上显示及打印机输出。

系统软件可自动满足如下自动控制要求：
- 系统启动后通过彩色图形显示，显示不同的状态和报警，显示每个参数的值，通过鼠标任意修改设定值，以
达到最佳的工况
- 机组的每一点都有列表汇报，趋势显示图，报警显示
- 风机启动后，控制程序投入工作
- 自动监测过滤网两端压差，堵塞时报警，提示清洗过
滤网
- 根据风管温传感器反馈信号来调节冷热水管电动两通
阀开度，使实际温度等于设定值温度（PID控制），具
体控制过程如下：
I.按系统要求启动或停止空调机组，连锁启停有关
的通风设备，且当空调机组运转以后，启动PI调节，
当空调机组停运後，停止PI调节，并将调节阀置于
普通位置（关闭）。

冷热水阀根据如下曲线进行调节：
二通调节阀调节模式如图（制冷状态）
阀门开度
0 SP T
二通调节阀调节模式如图（取暖状态）
阀门开度100%
0 SP T
注： T 送风温度
SP 温度设定点
II.根据送/回风温度与设定值之偏差，用比例积分控制
来调节冷/热水阀电动二通阀之开度，使致达到最佳
工作状态。

III.电动风门与空调机组联动开启，通过调节风阀开
度，实行新风直接供冷，以节约能源，并在空调机
组停止运转时关闭。

3给排水系统
按预先编排的程序，对地下水池、屋顶水箱、集水井进
行监视
- 地下水池的高/低液位，超限报警
- 屋顶水箱的高/低液位，超限报警
- 集水井的高/低液位，超限报警
- 水泵的启停控制
- 水泵的运行状态及故障报警
以上工况均可在彩色显示器上显示及打印机输出。

4变配电系统
按预先编排的程序，对变配电系统的工况进行监视
- 高压柜真空开关的开关状态、跳闸指示
- 变压器的超温报警
- 低压柜进线开关的开关状态、跳闸指示
- 低压柜母联开关的开关状态、跳闸指示
- 高压进线的电力参数监测（如电流、电压、功率因素等）
- 低压进线的电力参数监测（如电流、电压、有/无功功率等）
以上工况均可在彩色显示器上显示及打印机输出。

5照明系统
由中央监控系统每天按预先编排的时间程序来定时控制各公共照明及泛光照明配电盘，分区控制照明的启停，并显示各区照明的启停状态。

- 根据时间表对公共走道照明进行高低光自动控制。

在白天或深夜自动关闭全部或一半公共照明；在傍晚至
深夜将公共照明全部打开。

- 根据时间表自动开关泛光照明系统的电源。

以上工况均可在彩色显示器上显示及打印机输出。

6 电梯系统
按预先编排的程序，对电梯的运行状态和故障报警监视
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