办公楼楼宇自控系统方案.docx

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办公楼楼宇自控系统方案

XXXX大厦楼宇设备控制系统

目录

1概述3

2设计依据3

3系统设计思想3

4系统特点4

4.1先进性4

4.2安全性、可靠性及容错性4

4.3开放性和可集成性4

4.4经济性5

4.5系统结构5

4.5.1管理级网络5

4.5.2监控层网络6

5BAS系统方案描述6

5.1中央工作站6

5.2冷水机组的控制6

5.2.1监控工况7

5.2.2冷冻机组控制流程框图10

5.2.3典型控制界面图11

5.3热源设备的控制11

5.3.1监控工况11

5.4空调机组控制12

5.4.1启停控制12

5.4.2温度控制12

5.4.3状态监测12

5.4.4软件控制模式13

5.5新风机组控制14

5.5.1风机开关控制14

5.5.2风机运行状态14

5.5.3运行时间累计14

5.5.4风机报警监测15

5.6送排风系统15

5.6.1启停控制15

5.6.2状态监测15

5.7生活给水泵、潜污泵15

5.8变配电监控系统16

5.9照明系统17

5.10电梯系统17

6节能措施说明18

7OPC接口介绍19

7.1OPC技术19

7.1.1OPC系统结构19

7.1.2采用OPC技术益处20

7.1.3OPC客户端的开发工具20

1

概述

本方案针对XXXXX的楼宇自动控制系统而进行设计。

系统采用施耐德TAC的Vista楼宇自控系统。

根据该项目的特点，我们将利用Vista系统对建筑物内的所有冷源系统设备、空调送风排风系统设备、热源系统设备、给排水系统设备、高低压供配电系统设备、照明系统设备、电梯系统设备、发电机系统设备实行全时间的集中监测、分散控制和管理。

并将变配电监控系统通过通讯网关进行集成，以实现二次监测，同时收集、记录、保存有关系统的重要信息及数据。

作到一体化管理，达到提高运行效率，保证办公环境需要，节省能源，节省人力，最大限度安全延长设备寿命的目的。

办公楼在城市建设中始终担任着非常重要的脚色。

高级写字楼往往是一座城市的标志建筑，城市的象征。

成千上万的白领在写字楼中工作，他们都是商界或政界的精英，是社会的高薪阶层。

营造一个安全、舒适的工作环境，不仅仅是对他们个人的负责，同样也是对整个社会的负责。

现代建筑几乎都是全封闭或半封闭式，楼内空气完全依靠空调系统进行输送新风或循环处理。

因此长期处于空调间内的人员完全依赖空调系统获得良好的环境。

可是由于种种原因空调系统的运行不尽人意。

人们长期待在空调间内容易患上空调病，空调系统还可以加速病菌的传播。

从节约能源的角度考虑，空调系统又是“耗能大户”，一座楼中几乎一半的能源是被空调系统消耗的。

所以我们讲人们离不开空调，但又惧怕空调。

如何解决这个矛盾，让空调系统根据人们的意愿为人服务呢！

楼宇自控系统可以助我们一臂之力。

采用先进的控制技术、计算机技术、网络技术对包括空调系统在内的机电设备进行监控，指挥这些设备的运行。

例如，空调系统根据季节变化调整供风温度，让室内气温随着室外气温的变化而变化，即节约了能源又让人感觉舒适。

冬天气候干燥我们可以加湿空气，提高室内相对湿度；夏季高温高湿让人感到不适，我们可以在去掉湿度的同时保持适宜的温度，不会让人感到阴冷。

又如，办公室内人员流动较大，特别是会议室，要想保持一定的温湿度必须空调系统能随着负荷的变化随时调节供奉量，这对于一般的空调系统而言是无能为力，可是VAV变风量空调系统就可以轻而易举的达到这个功能。

在比如，办公室的灯光从上班到下班不管是否需要都一直开着。

结果靠近窗户的位置不需要灯光浪费电，而远离窗户的位置可能还觉得照度不够亮。

我们使用楼宇姿控系统控制照明系统根据室外光强和室内照度相结合分别调整里外的电灯开启，以及灯光照度。

不但满足照度要求有节约电力。

楼宇自控系统可以实现的功能美不胜数，是大厦管理者的好帮手、好管家。

施耐德TAC楼宇自控系统是世界上第一家推出集散控制系统的公司，是第一家将直接数字控制技术应用到楼宇控制的公司，还是第一家获得ISO9001和ISO14001质量认证的楼宇自控厂家。

几十年的历史使TAC发展成为世界著名的楼宇自控厂家。

2设计依据

Vista系统通过了国际上欧洲、美国行业标准的认证，并且具备LonMark认证。

根据实际,我们参照和严格执行国家民用建筑电气设计规范。

执行的设计依据有：

《民用建筑电气设计规范》（JBJ／T16—92）

《智能建筑设计标准》（DBJ08—47—95）

《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》（CBJ16—87）95修订

《商用建筑线缆标准》（EIA／TIA—568A）

《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）

3系统设计思想

顾名思义建筑设备监控系统的主要任务是对大厦内的机电设备进行监控和管理。

要想管理好大厦内的机电设备，首先必须要知晓它们的运行情况、所处系统中担任的角色以及设备的特性等。

因此一个理想的建筑设备监控系统（BAS）应该是建立在机电系统的基础上，BAS系统集成的目的是利用计算机软件技术和计算机网络通信技术，将大厦中的不同机电系统设备产生的信息汇集起来，实现各类设备之间的数据、信息交换，并对各种不同类型的信息进行综合处理，以实现对所有被监控机电设备的综合管理。

利用楼宇自控系统（BAS）管理大厦的高低压变配电系统、智能照明系统、冷水机组系统、热源系统、空调、送排风系统、给排水系统、电梯系统和备用柴油发电机系统等，其中与高压配电监测系统、智能照明系统、冷水机组等系统可通过智能接口实现信息的共享和互联。

Vista系统还能够以OPC数据接口方式提供实时数据，以SQL数据库方式提供历史数据，以WEB服务器的方式支持远端用户通过Internet或Intranet浏览BMS内的信息，以上这些接口方式可用于上层的智能化集成系统（BMS）对设备监控系统的集中管理。

4系统特点

4.1先进性

我们所采用的Vista系统是国际上最先进的系统之一，它是以集散控制理论为基础的成熟的楼宇自动化系统。

它具有结构灵活、适应性强、扩展方便、软件优化设备运行、操作简单等特点。

VISTA系统即可采用WINDOWSNT操作系统，更可采用Windows2000或XP操作系统作为运行环境，由于微软现已不支持WindowsNT操作系统，建议采用Windows2000或XP操作系统。

VISTA系统的管理软件，如WebStation等，都采用先进的客户机/服务器（C/S）架构。

Vista系统的主控设备DDC控制器的CPU均为16位，且相互之间能以点对点无主从的方式进行直接通讯。

TAC的DDC控制器功能强大，内置多种控制程序和能源管理程序，控制器编程方式和设置配置方便灵活。

4.2安全性、可靠性及容错性

我们在结构设计上采用分层结构，集中管理，分散控制方式，减少故障风险，提高系统可靠性。

VISTA控制网络支持中央操作站与现地直接数字控制器（DDC）的联接,网络上的所有数字控制器（DDC）均是独立工作，中央操作站的故障不会影响DDC控制器的正常运行。

DDC对每台空调机或新风机采用一对一控制方式。

DDC控制器是控制系统的核心设备，Vista系统有多种控制器可供选择，而且I/O模块与控制器分离安装，用总线连接，使得I/o模块的配置极为方便。

对控制器控制点位进行预留余量配置。

4.3开放性和可集成性

我们所设计的VISTA系统的网络采用开放式设计：

对内，自身的多级网络设计使得系统具有良好的可扩展性；对外，在硬件方面能与第三方产品设备、系统实现无缝联接集成。

在软件方面采用了标准的开放接口，系统集成支持包含目前楼宇自控及信息产业中绝大多数的标准：

能以COM/DCOM、TCP/IP、LonWorks、ODBC、OPC、BACnet、ActiveX、Modbus等不同技术与其他系统结合，实现同其它楼宇系统可互操作性以及与企业内部信息网络的可连接性等特点，从而实现管理系统网络整体的信息共享和统一管理，系统的开放式平台设计同时也可与Windows,UNIX,　LonWorks及BACnet等标准进行配合。

4.4经济性

我们本着务实和节约的原则,努力地提供给业主一套可行和有效经济的控制系统。

VISTA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。

使得楼宇管理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。

VISTA系统能够满足您在管理上节省费用的要求，投入有效的使用能量即能保证房间的高标准和舒适性。

4.5系统结构

Vista采用了多层网络结构和世界先进技术，使得Vista集散系统无论在可靠性和技术上都是世界领先的水平。

4.5.1管理级网络

采用总线型的网络拓扑结构来构成局域网，支持TCP/IP协议，能够提供基于Internet的远程管理解决方案。

操作人员能够采用浏览器IE对系统进行监控，输入IP地址或域名即可通过互联网或企业内部网浏览和控制Lonworks网络中的单元。

系统产生的报警能够通过互联网或企业内部网以E-mail的方式传给一个或者多个接收者。

设备的远程监控无需通过中央站软件，系统可采用小型Web服务器的方式对被控设备实现直观的和动态的监控。

联网用户（已经被授权）能够修改系统的参数和设定点；检查和确认报警。

根据被授权用户的级别，用户也可以浏览系统中的特定文件，如技术文件、报表等等。

所有更新的值均能以动态的方式实时显示。

如果用户修改了设定值，所有联网的用户数据都能够实时更新。

能容易地实现与建筑物中其它相关系统和独立设置的智能化系统之间的数据通信、系统集成以及与其它厂商设备和系统的联接。

通过这层网络能够把BAS中所有监控信息及时地反馈到中央站显示画面，而中央站系统也可通过这一网络传送程序、指令等到有关设备。

至少提供OPC或DDE的第三方接口软件。

数据传输速率不低于10Mbps。

中央管理工作站位于XXX层中央控制室内。

4.5.2监控层网络

采用国际领先的Lonworks控制网络技术，所有可自由编程控制器都具有LonMark认证标志。

控制器具有16位的CPU，并且A/D和D/A转化分辨率至少为12位。

作为集散控制分站之间的通信网络采用总线拓扑结构或自由拓扑结构实现各个分站之间、分站与中央站之间以及它们与专用控制、接口设备的数据通信。

中央站可以通过这层网络把信息传送到任何指定的数据通信。

所有分站以同等地位即点到点方式彼此互通信息。

监控层网络可以根据实际需要建立其子网。

数据传输速率不低于78Kbps，并且可以根据需要提高到1.25Mbps。

总线通讯距离不低于2700米。

5BAS系统方案描述

根据项目要求，本工程建筑设备监控系统包括：

冷水机组监控系统，空调机组监控系统，变配电监测系统，照明监控系统，送排风监控系统，给排水监控系统，电梯监控系统，柴油发电机监控系统共八个子系统。

5.1中央工作站

中央管理工作站位于XXX层中央控制室内。

主要配置如下：

1、主控计算机1台

2、打印机1台

3、通讯卡1套

4、UPS电源1台

5.2冷水机组的控制　　　

监控内容

控制方法

冷负荷需求计算

根据冷冻水供、回水温度和供水流量测量值，自动计算建筑空调实际所需冷负荷量。

机组台数控制

根据建筑所需冷负荷及差压旁通阀开度，自动调整冷水机组运行台数，达到最佳节能目的。

独立空调区域负荷计算根据Q=C*M*（T1-T2）

T1＝分回水管温度，T2＝分供水总管温度，

M＝分回水管回水流量

当负荷大于一台机组的15%，则第二台机组运行。

机组联锁控制

启动：

冷却塔蝶阀开启，冷却水蝶阀开启，开冷却水泵，冷冻水蝶阀开启，开冷冻水泵，开冷水机组。

停止：

停冷水机组，关冷冻泵，关冷冻水蝶阀，关冷却水泵，关冷却水蝶阀，关冷却塔风机、蝶阀。

冷冻水差压控制

根据冷冻水供回水压差，自动调节旁通调节阀，维持供水压差恒定。

冷却水温度控制

根据冷却水温度，自动控制冷却塔风机的启停台数。

水泵保护控制

水泵启动后，水流开关检测水流状态，如故障则自动停机水泵运行时如发生故障，备用泵自动投入运行。

机组定时启停控制

根据事先排定的工作节假日作息时间表，定时启停机组自动统计机组各水泵、风机的累计工作时间，提示定时维修。

机组运行参数

监测系统内各检测点的温度、压力、流量等参数，自动显示，定时打印及故障报警。

水箱补水控制

自动控制进水电磁阀的开启与闭合，使膨胀水箱水位维持在允许范围内，水位超限进行故障报警。

5.2.1监控工况

根据冷水机组监控功能表，对机组以及整个空调水系统的下列工况进行监控：

设备名称

数量

控制说明

数字输入

数字输出

模拟输出

模拟输入

备注

DO

DI

AO

AI

冷水机组

X台

机组启停控制/状态反馈

X

X

机组冷冻水进/出水蝶阀控制

X

机组冷冻水进/出水温度/压力

X

机组冷却水进/出水蝶阀控制

X

机组冷却水进/出水温度/压力

X

机组过载报警

X

冷冻水供/回水总管

冷冻水供回水压差检测

X

冷冻水系统旁通调节控制/状态反馈

X

X

冷冻水供/回水温度检测

X

冷冻水总流量检测

X

冷冻水循环泵

X台

启停控制/运行状态

X

X

故障报警

X

水流状态

X

手/自动状态

X

膨胀水箱

X个

高低液位检测

X

冷却水循环泵

X台

启停控制/运行状态

X

X

故障报警

X

水流状态

X

手/自动状态

X

冷却塔风机

X台

启停控制/运行状态

X

X

故障报警

X

手/自动状态

X

冷却塔进/出水管

X个

进/出水蝶阀控制

X

冷却水供/回水总管

冷却水供/回水温度检测

X

通过标准通讯网关与冷水机组实现完全开放式的数据通讯，在BAS系统中央站自由读取其内部数据

标准通讯网关与冷水机组可实现完全开放式的数据通讯。

冷水机组控制系统通信接口与Vista系统通信接口，采用点对点的方式联入楼宇管理系统采用集成网关对楼内的中央制冷站通过计算机通信方式与每组机组的通信接口进行通讯，可对机组内部参数进行监测、设定及机组启停控制，Vista楼宇自控系统通过DDC控制器直接采集冷源系统中的冷冻机组以及空调水泵的各种参数。

同时监视冷冻机组及空调水泵、冷却塔的启停，各种联动控制的实现与否，和备用设备的正常转换。

Vista系统有标准网关可供选择，能直接与许多著名冷冻机生产厂家的标准网关接口相连，如：

约克（York）、开利（Carrier）、特灵（Trane）、麦克维尔（McQuay）等公司。

它可将机组的内部运行状态，过热报警、防冻报警，及机组的内部温度等内部参数通过通信方式直接告诉Vista系统。

网关的方式具有以下优点：

●提高了系统的技术等级和可靠性

●可监控更多的系统参数，且增加监控点不增加现场布线工作

●避免了传感器的重复投资，减少了现场的布线工作

通过网关可以直接得到下列参数

序号

监控参数

类型

1

冷冻水供水温度

AI

2

冷冻水回水温度

AI

3

冷凝水供水温度

AI

4

冷凝水回水温度

AI

5

压缩机电功率

AI

6

压缩机累积运行时间

AI

7

压缩机累运行状态

DI

8

压缩机电流百分比（三相电流平均值）

AI

9

压缩机马达温度

AI

10

蒸发器冷媒压力

AI

11

冷凝器冷媒压力

AI

12

压缩机冷媒压力

AI

13

蒸发器冷媒温度

AI

14

冷凝器冷媒温度

AI

15

油温

AI

16

油压差

AI

17

冷水机组状态

DI

18

冷凝器水流状态

DI

19

冷冻水水流状态

DI

20

冷冻水流量

AI

21

冷却水水流状态

DI

22

冷却水流量

AI

23

报警（需手动复位）

DI

24

报警（控制器自动复位）

DI

25

提示性报警

DI

26

报警输出

DI

27

机组控制器通讯状态

DI

28

冷水机组开/停

DO

29

冷冻水（供水）温度设定

AO

30

机组电流限制设定点

AO

31

当前故障分析

AI

32

故障发生时间

AI

5.2.2冷冻机组控制流程框图

5.2.3

典型控制界面图

5.3热源设备的控制

监控内容

控制方法

二次水温度自动调节

自动调节热交换器一次热水/蒸汽阀的开度，保证二次出水温度为设定值。

机组联锁控制

当循环泵停止运行时，热水/蒸汽调节阀应迅速关闭。

机组定时启停控制

根据事先排定的工作节假日作息时间表，定时启停机组自动累计设备工作时间，提示定时维修。

运行参数及报警

自动检测系统内各检测点的温度、压力等参数，定时记录、打印、故障报警。

5.3.1监控工况

根据冷水机组监控功能表，对机组以及整个空调水系统的下列工况进行监控：

设备名称

数量

控制说明

数字输入

数字输出

模拟输出

模拟输入

备注

DO

DI

AO

AI

热交换器

2台

二次出水温度

X

一次进水/蒸汽温度

X

一次热水/蒸汽阀调节控制/状态反馈

X

X

锅炉

X台

设备运行状态

X

设备故障报警

X

蒸汽压力

X

蒸汽温度

X

热水循环泵

X台

启停控制/运行状态

X

X

故障报警

X

水流状态

X

手/自动状态

X

供/回水总管

供/回水温度压力检测

X

冬季/夏季转换

X

5.4空调机组控制

5.4.1启停控制

在中央管理站设定时间表程序，并下载置相应DDC，来控制空调机组的启停，可根据要求临时或者永久设定、改变有关时间表，确定高峰和特殊时段。

5.4.2温度控制

通过安装在回风管和送风管上的风管温度传感器测量回风和送风温度（AI）

根据系统的设定参数控制调节阀开度，以达到降温或加热的功能，以保证控制区域内温度的要求，同时节约能源。

（AO）

根据室外温、湿度和焓值计算对空调机设定温度进行修正。

5.4.3状态监测

通过风机过载继电器状态监测，产生风机故障报警信号（DI）

通过空调控制柜的二次回路监测风机的运行状态信号（DI）

通过空调控制柜的二次回路监测风机的手/自动状态信号（DI）

通过安装压差开关，监测过滤网两侧压差，根据设定值产生阻塞报警信号，提示清洗过滤网，提高过滤效率。

压差设定值20-300Pa，可调报警范围（DI）

通过安装压差开关，监测风机运行压力（DI）

为提高系统的可靠性，对重要和大口径安装维护比较困难的水管调节控制阀门驱动器，全部采用本公司具有专利的电动液压式二通阀驱动器和电磁式调节阀，保证PID调节的精度和驱动器的长期无磨损运行系统。

5.4.4软件控制模式

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（ON/OFF）

▪比例控制（P）

▪比例加积分控制（PI）

▪比例加微积分控制（PID）

控制回路的自动调节：

▪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。

▪启停风机时，风机与风门、调节阀同时联动：

风机停，风门、调节阀关闭；风机启，风门、调节阀开，同时风门和调节阀有最小开度限制，满足最小新风换气要求。

▪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开启过渡情况下可能造成的损坏。

▪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。

▪为满足不同用户对环境的需求，针对人流量移动较大的区域或时段采用前馈控制方法，克服由于采用反馈原理控制而造成的温度调节迟后的问题。

5.5新风机组控制

每台新风机在送风口设温度传感器1个、压差开关1个（作探测过滤器淤塞报警用）、压差开关1个（作监测风机运行压力）、冷冻水开度调节阀及其驱动装置一套。

DDC通过对以上的数据采集装置及执行机构的控制，实现对变频新风机的监控，其监控功能功能主要有：

5.5.1风机开关控制

风机的开关控制主要是通过BA系统预设的时间表来进行启停控制的。

在一些特别的情况，如加班情况，风机有需要在预先设定时间表之外的时间启动，用户可选择在BAS操作站上操作启/停风机。

BA系统允许用户自行设定风机状态与控制之间的联锁监察功能。

在设定此功能后，BA系统会自动监测风机的状态是否与控制要求一致，如果不一致，则说明此控制点的设备有故障，BA系统会以警形式在操作站上显示，以提醒操作人员做出相应的处理。

另外，BA系统会将有关的事项一一记录，以作日后检查之用.还有，BA系统允许用户自行设定测量设备的累积运行时间，以便维修人员在设备运行至一定时间后,进行维修工作。

5.5.2风机运行状态

BA系统通过风机主接触器测量风机的实际状态，以便操作人员实时了解风机的运行状态。

滤网状态检测

BA系统通过压差开关，监测过滤网的前后压差。

当压差超过压差开关的预设值（在压差开关上可调），BA系统会报警形式在操作站上显示，以提醒操作人员安排有关人员做滤网清洗工作。

而BA系统也会将有关的事项一一记录，以作日后检查之用。

5.5.3运行时间累计

BA系统利用软件统计记时功能，可以实时的累计风机的运行时间，并记录显示。

冷冻水阀门、送风温度控制

DDC控制器会检测送风温度并将它与预设的温度值（可供用户调较）作比较，进行PID运算，然后输出至冷冻水阀，以作温度调节作用。

另外此冷冻水阀会与风机状态联锁，在风机关闭的情况下，将冷冻水阀关闭。

5.5.4风机报警监测

DDC控制器会检测风机热继电器跳闸报警。

在有报警时，停下风机并报警形式在操作站上显示，以提醒操作人员安排有关人员做检修工作。

而BA系统也会将有关的事项一一记录，以作日后检查之用。

根据室外温、湿度及室内CO2的比较，自动调节风机转速比例，在春秋过度季节，尽量使用新风能量，采用高速运转控制方式；在冬夏季节，在保持最小新风量的前提下，尽量利用回风能量，低速运行以达到节能效果。

5.6送排风系统

5.6.1启停控制

送/排风机的启停控制，采用两种控制方式，根据时间表，按不同的节假日进行控制；根据室内CO2浓度，按需控制送/排风机的启停，保证室内的空气质量，并节省能源（DO）。

5.6.2