某大樓樓宇自控系統的設計

摘要：樓宇自動化系統對整個建筑的所有公用機電設備，包括建筑的中央空調系統、給排水系統、供配電系統、照明系統、電梯系統，進行集中監測和遙控來提高建筑的管理水平，降低設備故障率，減少維護及營運成本。

　　Alerton公司為BACtalk系統開發了一種功能強大，使用簡便的編程工具-Visual Logic圖形編程軟件，具有友好的人機界面，操作簡便。它包括了一整套功能齊全的功能塊和模型數據庫，每個功能會都用一個三維立體圖形表示，通過有機的連接，可以提供一個非常清晰的控制流程，實現所需要的任何控制序列。具有動態圖形顯示功能。系統所有彩色圖形是動態地連接在相關點上，如果連接的系統或組成部分或是來自操作者的信號改變了，它們也隨之改變。并且可立刻編程存檔資料方便日后查詢。因此任何技術人員接手后，都能在短時間內掌握整個控制原理和程序。
　　使用VISIO作為繪圖工具。在視窗環境中，Visual Logic編程圖形和BACtalk動態運行圖形可以同時顯示在熒光屏上，因而可立即在動態圖形上看到修改后的控制效果。這種實時同步操作的編程語言為工程人員提供了前所未有的方便并減少了反復查詢繁復程序。
（9）品質優良、可靠性高
　　BACtalk系統是一個“全主式”系統，所有的控制器均是獨立工作并能進行對等通訊（Peer to Peer），控制器處于同等地位。由于具備了獨立控制功能，使得子站在中央系統停止工作或某一控制器故障時，其它分站工作正常也能彼此互相通訊，從而保證了控制的連續性和可靠性。此外,系統中的各級設備可通過網絡通訊在同一時刻組成不同級別的集散控制系統或不同的結構組織形式，從而最大限度提高了系統的可靠性和靈活性。
數據的趨勢記錄由BACtalk系統自動完成，系統可以降低網絡的阻塞。
（10）靈活的設置
　　BACtalk系列產品為控制單元專用的模塊，具有獨立的網絡地址和通訊功能，無須與現場相應的BACnet產品相連，可以掛在整個網絡的任意位置，根據需要可靈活地與子站進行搭配，不但能節省系統安裝管線和人工等安裝費用，而且可以節省安裝時間，并使保養維護更加簡單方便，體現出優秀的集散性能。
（11）安裝簡單、維護方便
　　BACtalk控制器及其模塊由端子底座板和插入式電子單元組成，可直接安裝在機箱上。現場設備的接線接入基本板，這些底座板可以首先安裝、接線和檢查，然后在系統開通和運轉時再連接電子部分。電子單元可以不受端子連接影響而移動，可以迅速、安全地取出維修。
（12）節能效果突出
　　本系統有多種節能措施，如空調系統按預定的時間表運作，制冷系統實時根據冷量控制冷水機組的啟動臺數等，大大節省電量、水量及熱量，以求獲得更高的經濟效益。
（13）提高勞動生產率及管理水平
　　實現了設備自動監控與管理，大大提高勞動生產率，使業主可減少部分工程人員和管理人員，節約人員開支。系統的綜合統籌管理可使設備按最優組合運行，既可節能，又可大大減少損耗，減少設備維修費用。
（14）BACtalk系統安全性
　　BACnet系統安全方面的主要威肋來自于某些人有意或無意地改變了配置參數或控制參數。問題經常是由于某個出錯的計算機，超出了安全考慮的范圍。因此安全措施的一個重要地方是人--機接口處，由于人--機接口不屑于通信協議，因此廠家可根據需要自由地在該接口處設置密碼保護、跟蹤記錄或其它控制措施。
1.4.3 BACtalk系統的組成
（1）BACtalk中央操作站
　　漢化的人機監控界面。圖形編程、時間表控制、趨勢記錄以及其它自動控制功能的設置工具。艾頓BACtalk for Windows操作終端軟件是一個真正的基于視窗的樓宇自控系統操作軟件，通過BACtalk，在一臺個人計算機上就可以監視和控制整個系統。BACtalk通過以太網，或者PTP串行口或modem與BACnet現場設備和其它廠家的BACnet兼容設備進行通訊。
　　BACtalk for Windows采用簡單易用的圖形化界面，它可以與其它應用軟件同時運行。當出現報警時，不管屏幕窗口上其它運行程序活動情況，報警顯示總是出現在最前面。
　　BACtalk全面支持BACnet功能：包括BACnet定義的時間表、圖形或文本格式的趨勢記錄、能量記錄、能量限制、報警記錄、動態數據交換以及租戶和操作人員的活動記錄。用戶操作級別設置保護系統免受非法訪問。
（2）網絡集成控制器和路由器
　　執行全局控制策略，通過VLC控制器協調設備的運行，管理自動控制功能的執行，傳遞網絡信息。
（3）現場數字控制器
　　在線完全可編程控制器，通過MS/TP網絡DDC參數值的變化和發生的事件（如報警）。浮點運算和模擬輸出使它們功能強大應用靈活。
（4）傳感器與執行器
　　現場操作單元（如Microset）和執行器（如風門、水閥）是控制器的附件（耳目），有時兼有現場服務模式設置和修改VLC控制器參數的功能。
（5）專用系統網關
　　針對不符合BACnet協議的專用系統，BACtalk備有相應的網關接口產品（如BtP ModBus），其提供的網關可將原專用網上的數據格式“翻譯”成BACnet兼容設備能識別的格式，從而將其產品集成到BACtalk系統中。
1.4.4 系統功能設計
通過BACtalk樓宇控制系統對大樓內的機電設備系統實現智能化的監控：
制冷系統的監控
空調機組的監控
新風機組的監控
送風機系統的監控
供配電系統的監控
照明系統的監控
給排水系統的監控
本系統的設計特點是：
1、安全性----保證設備安全運行，提高設備的利用率。
A、實時檢查設備的負載情況。
B、監視運行狀態并自動切換。
C、自動記錄運行時間。
D、自動執行順序啟停程序。
2、舒適性----提供良好的空氣環境和燈光照明。
A、根據季節變化調節空調和通風系統。
B、按預定的程序對公共區域和環境照明進行控制。
3、節能性----有效減少能源消耗，降低管理成本。
A、設置節能程序軟件，合理調控運行情況。
B、分析運行歷史數據，進行優化組合。
4、高效性----提高設備運行效率，減少管理人員數量。
A、監測、診斷、記錄自動進行，利于維護和保養。
B、一體化管理方式，減少維修人員工作強度。
根據以上描述,對各子系統功能分別進行說明如下：
冷水機組系統共4臺機組，由中央站監控如下控制點：
（1）制冷系統
監控參數：
---監測冷凍水總供回水溫度及總回水流量。
---監測冷凍水總壓力差值。
---監測冷卻水總回水溫度。
---監測冷卻塔供水溫度。膨脹水箱、補水箱高、低液位報警。
---監測冷凍機組、冷凍水泵、冷卻塔風扇及冷卻水泵運行狀態并記錄累計運行時間。
---監測冷凍機組水流狀態。
---調節冷凍水旁通閥開度，監測冷凍水、冷卻水電動蝶閥、冷卻塔電動蝶閥的開關。
---冷凍機組、冷凍水泵、冷卻塔風扇及冷卻水泵啟停控制。
---控制冷凍機組、冷卻水及冷凍水電動閥門開關。
---為了達到各冷卻塔水位平衡及節省能源，控制冷卻塔電動閥門開關。
控制方案：
A. 冷凍水壓差控制
---用冷凍水總供回水的壓力差，調節冷凍水旁通閥門開度，以保證末端水流控制能在正常情況下運作。
---在冷凍站系統停止運行時，旁通閥門全關。
B. 冷卻水溫度控制：
---冷卻塔以供水溫度來控制自身風扇的啟停，除可維持供水溫度，并達到節能目的。
---用冷卻水總回水溫度，控制冷卻塔諜閥開關，維持在冷凍機可接收的正常溫度范圍內。
C. 冷凍機組群控：
---冷凍水泵、冷凍機組冷凍水電動閥門、冷凍機組連鎖動作。
---冷凍站系統可按時間啟停，亦可依據室外溫度實現季節轉換。
---冷凍機組啟動順序為：冷卻塔電動閥門、冷卻塔風扇、冷凍機組冷卻水電動閥門、冷卻水泵、冷凍機組冷凍水電動閥門、冷凍水泵、冷凍機組。停止順序則與啟動順序相反程序及動作。
---由冷凍水總供回水溫度差及回水流量，計算實際冷負荷，決定冷凍機組應運行臺數，并自動啟停冷凍機組以滿足冷負荷需要。
---如運行水泵，冷凍機組或冷卻風扇發生故障，備用組別自動投入。
中央站功能：
---通過動態彩色圖形顯示冷凍站系統所有參數，使操作員能了解整個冷凍站系統情況，并可作出參數分析，記錄及打印報警信號。
（2）空調機組
系統設置11臺空調機組
監控參數：
---監測回風溫度，室外溫度、室外濕度。
---由風壓差開關測量風機兩側壓差，監視風機運行狀態，異常即報警，并記錄風機累計運行時間。
---監測風機故障報警，霜動報警。
---由風壓差開關測量空氣過濾器兩側壓差，壓差超過設定值時報警，盡快進行維護工作。
---風機啟停控制。
---調節冷水閥門開度。
控制方案：
---空調機，冷水閥門聯鎖動作。
---空調機可按時間(分時間段)啟停。
---依據室外溫度實現季節轉換。
---空調機啟動順序為：啟動風機，確認風機運行，調節冷水閥門控制回風溫度。
---空調機停止順序為：關閉冷水閥門，停止風機。
中央站功能：
---通過動態彩色圖形顯示空調機組所有參數，使操作員能清楚整個空調機組情況，并可作出參數分析，記錄及打印報警信號。
（3）新風機組
系統設置8臺新風機組
監控參數：
---監測送風溫度。
---由風壓差開關測量風機兩側壓差，監視風機運行狀態，異常即報警，并記錄風機累計運行時間。
---監測風機故障報警，霜動報警。
---由風壓差開關測量空氣過濾器兩側壓差，壓差超過設定值時報警，盡快進行維護工作。
---風機啟停控制。
---調節冷水閥門開度。
---控制新風閥門開關。
控制方案：
---新風機，新風閥門，冷水閥門聯鎖動作。
---新風機可按時間（分時間段）啟停。
新風機啟動順序為：打開新風閥門，啟動風機，確認風機運行，調節冷水閥門控制送風溫度。
新風機停止順序為：關閉冷水閥門，停止風機，關閉新風閥門。當送風溫度過低，立即停止風機，發出低溫報警。
中央站功能：
---通過動態彩色圖形顯示空調機組所有參數，使操作員能清楚整個新風機組情況，并可作出參數分析，記錄及打印報警信號。
（4）送風機系統
監控功能：
---監測各風機運行狀態及故障報警，并記錄累計運行時間。
---控制送風機啟停。
控制方案：
---按預先編排時間程序或與其它設備如空調機組聯鎖動作啟停風機。
中央站功能：
---通過動態彩色圖形顯示各風機參數，并可依據實際需要修改。
（5）供配電系統
系統設置二路進線
監控參數：
---監測各高壓進線柜進線開關狀態，母線聯絡柜聯絡開關狀態。
---監測各變壓器運行溫度信號。
---監測各高、低壓配電柜電流、電壓、功率因數、有功功率、耗電量及頻率。
---監測發電機電流、電壓、功率因數、有功功率、耗電量及頻率，故障及運行狀態。
控制方案：
---按監測耗電量參數，以預設的優先等級改變有關被控設備的啟停時間。
中央站功能：
---通過動態彩色圖形顯示有關參數，方便操作員參數分析，并自動記錄及打印報警。
（6）照明系統
監控參數：
---監測照明主配電盤回路開關狀態。
---控制配電盤回路開關，并記錄開關時間。
---按時間段控制室外、辦公樓內的公共區域燈光。
---按時間段控制室外泛光照明、及景光照明。
控制方案：
---按預先編排的時間程序自動開關各配電盤回路，達到節能效果。
中央站功能：
---通過動態彩色圖形顯示有關參數，方便操作員參數分析，并自動記錄及打印報警。
---如因用戶需要延長辦公時間，操作員可經過簡單的修改時間表，并自動記錄開關時間，方便征收用戶額外的能源費用。
（7）給排水系統
監控參數：
---監測生活水泵，排污泵運行狀態和故障報警，并記錄累計運行時間。
---控制生活水泵，潛水泵啟停。
控制方案：
---依據高位水箱高低水位狀態自動控制生活水泵啟停，維持水箱的正常水位。
---依據污水池高低水位狀態自動控制潛水泵啟停，維持水位的正常水位。
---依據污水池高低水位狀態自動控制污水泵啟停，維持水位的正常水位。
---當工作水泵運行超過設定正常時間后，水位仍未能回復正常，自動啟動備用水泵，加快送水或排水速度。
---當運行水泵出現故障，備用水泵馬上自動投入使用。
中央站功能：
---通過動態彩色圖形顯示各水系統參數，并自動記錄及打印報警。
1.4.6 監控系統I/O點配置表
（參見附表一）（略）
1.4.7 監控系統設備配置表