楼控设计说明.docx
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楼控设计说明
1.1.1BAS系统的监控范围和参数内容
♦A、空调机组：
新风空调机组、新/回风空调机组、变风量空调机
♦B、冷/热源系统：
冷冻机组、冷冻水泵、冷却水泵、冷却塔、热交换器、热水一次水泵、热泵机组
♦给排水系统：
各类水泵、各类水箱
♦电力系统：
照明控制、高/低压信号测量、备用发电机组
♦电梯
♦保安门锁、巡更等
1.1.2BAS系统所能够产生的实际效果
♦室内恒温控制
♦便于大楼内的所有设备的保养和维修
♦便于大楼管理人员对设备进行操作并监视设备运行情况，提高整体管理水平
♦良好的管理将延长大楼设备的使用寿命，使设备更换的周期延长，节省大楼的设备开支
♦及时发出设备故障及各类报警信号，便于将损失降到最低点，便于操作人员处理故障
♦节省运行费用，节省能量
1.1.3BAS子系统
♦供热、通风及空调系统为建筑物内提供了一个舒适的环境，是BAS中的一个重要子系统。
系统为建筑物内的机电设备（如：
冷却塔、冷水机组、空气处理机、气控设备等）提供一个最优化的控制。
其基本控制功能包括：
设备控制、循环控制、最佳起/停控制、数学功能、逻辑功能、趋势运行记录、报警管理等。
♦给排水系统主要是对于饮用水的提供，以及对于污水的排放。
♦变配电系统是通过BAS的管理中心提供对于建筑物内的高低配电房及所有变配电设备的监视报警和管理及程序控制，提供对于重要电气设备的控制程序、时间程序和相应的联动程序。
♦电梯控制系统是通过BAS系统对于建筑物内的多台电梯，实行集中的控制和管理程序，同时配合BAS系统的部分子系统，执行联动程序。
1.1.4BAS系统的组成
♦中央控制室（数据中心）：
包括中央处理机（一台微型计算机、存储器、磁带机和接口装置）、外围设备（显示终端、键盘、打印机）和不间断电源三部分。
♦传感器及执行调节机构：
传感器是指装设在各监视现场和各种敏感元件、变送器、触点和限位开关、用来检测现场设备的各种参数（如温度、湿度、压差、液位等），并发出信号送到调节控制器（分站、数据中心等），如铂电阻温度检测器、复合湿度检测器、风道静压变送器、差压变送器；
♦执行调节机构是指装设在各监控现场接受分站调节控制器的输出指令信号，并调节控制现场运行设备的机构，如电动阀、电磁阀、调节阀等，包括执行机构（如电动阀上的电机）和调节机构（电动阀的阀门）
♦分站控制器：
是以微处理机为基础的可编程直接数字控制器（DDC），它接收传感器输出的信号，进行数字运算，逻辑分析判断处理后自动输出控制信号，动作执行调节机构。
♦分站控制器是整个控制系统的核心，采用直接数字控制器（DDC）它具有AI、AO、DI、DO四种输入/输出接口。
方便灵活地与现场的传感器、执行调节机构直接相连接，对各种物理量进行测量，以及实现对被控系统的调节与控制。
其中：
AI-模拟量输入接口，可用作仪表的检测输入，如温度、压力等，一般为1-10V或4-20mA的直流信号。
AO-模拟量输出接口，用于操作控制阀、执行器等，如电动阀、三通阀、风门执行器等，不需要外部电源，输出为0-10V的直流信号。
DI-数字量输入接口，即触点、液位开关、限位开关的闭合与断开，一般用作检测设备状态、报警接点、脉冲计数等。
DO-数字量输出接口，用于控制风机，水泵等运行，亦可作为输出信号与动作增减量型执行机构。
♦数据传输线路：
是联系系统各部分的纽带，从各个监控点到分站控制器的线路是逐点连接（放射式），数据中心与各分站通过总线型或环形网络结构进行组网，各分站直接用一回路双芯导线连接到总线上就可以实现分站与分站之间，分站与中央站之间的通信。
1.1.5通信控制协议
♦楼宇自控系统中基本采用的是集散控制方式和分布控制方式，是通过某种控制网络实现的，这就要求控制设备以及建筑设备都要遵循一定的通信协议。
目前，国际上采用较多的是BACnet和LonMark。
♦1、BACnet是指美国国家标准协会的ANSI/ASHARE135-1995标准。
BACnet是由一个建筑管理、系统用户、系统集成商组成的联合体提出的，正式的、非专有的开放协议通信标准。
BACnet详细地描述了系统是如何工作的。
它定义了系统各部分共享数据的所有规则，如何实现数据共享，可以什么通信介质，哪个功能可用，信息如何解释等。
总之，它为各种系统之间进行信息交流建立了一个基本规则。
♦2、LonTalk协议LonWorks技术所使用的通信协议。
LonTalk协议遵循由国际标准化组织（ISO）定义的开放系统互连（OSI）参考模型所定义的全部七层服务。
它适用于任何一种传输媒介。
♦3、LonMark与BACnet
BACnet是个综合性的规范，它准许纵多的实施方案，并提供一套强有力的服务功能。
但是，这个协议在小型终端控制设备里实施，不能取得最大的成本/性能比。
LonMark是个强大的专门为设备而优化的协议；从传感器、调节器到区域控制器，样样都行。
它带有一个紧凑型的协议架，很容易和廉价设备相适应。
但其通信速率较低，只能适用于工作层。
因而，在工作层采用LonMark来连接控制器、感应器和调节器等设备；LAN层面的控制采用了BACnet连接各个系统；两个协议互为补充，建立一个完整的建筑结构，得到最佳的性能和成本。
1.1.6设计步骤
♦确定BAS规模，根据冷冻、空调、变配电、热力、给排水等相关专业提供的设计条件（资料）及投资情况，功能内容，确定需要监控的设备种类、数量、分布情况及标准；
♦确定各子系统组成方案、功能及技术要求；
♦确定各子系统之间的关联方式；
♦确定BAS中各子系统与大厦其它部分间的接口
♦根据各专业的控制要求和控制内容确定并画出设备监控系统原理图
♦统计监控系统的监控点（AI、AO、DI、DO）的数量，分布情况并列表
♦根据监控点数和分布情况确定分站的监控区域、分站设置的位置，统计整个大楼所需分站的数量、类型及分布情况
♦选择现场设备的传感器和执行机构
♦确定楼宇监控的系统网络及中心站设备的选择
♦实施布线
1.1.7现场控制器DDC的设置原则及布线方式
♦DDC的设置，应主要考虑系统管理方式，安装调试维护方便和经济性，一般按机电系统的平面布置进行划分，如布置在：
冷冻站、热交换站、空调机房、新风机房等控制参数较为集中之处，也可根据要求布置在弱电竖井中，箱体一般挂墙明装；
♦每台DDC的输入输出接口数量与种类应与所控制的设备要求相适应，并留有10%-15%的余量；
1.1.8BAS中央控制室要求
♦BAS中控室的位置，应尽量靠近控制负荷中心，注意远离变配电室等电磁干扰源，并注意防潮、防震。
BAS中控室可与消防中心，保安监控中心等合并组成楼宇控制中心，此时位置应满足消防中心的要求
♦BAS中央控制室室内设备布置时应满足以下要求：
a、控制台前应留大于3m的操作距离，控制台离墙布置时台后应留有大于1m的检修距离，并注意避免阳光直射b、当控制台横向排列总长度大于7m时应在两端各留有足够的安装和观察面积c、当BAS系统单独设置不间断电源，并采用集中供电方式时，应考虑放置电源设备的面积和位置d、应适当考虑工作人员值班，维修及休息所需的面积
♦BAS中央控制室其它要求：
a、控制室内宜采用抗静电活动地板
b、当控制室内长度大于7m时，宜设两个外开门的出口，门宽不小于1m
c、控制室内土建及装修等要求参见有关计算机房设计标准。
♦BAS系统的电源要求
a、应由变配电所引出专用回路向中央控制室供电，供电回路应采用保安电源供电；b、中央操作站供电应设不间断电源（UPS）装置，其容量应包括系统内用电设备的总和并考虑预计的扩展容量，UPS供电时间不低于20分钟；
c、DDC的电源宜采用中央控制室集中供电方式，以放射式供给各DDC，如采用就地供电方式，可由就近的保安电源供给；
♦BAS系统的接地要求
一般采用建筑物总体接地方式，要求总体接地电阻不大于1，如BAS系统单独设置接地极，应采用一点接地方式，要求接地电阻不大于4，并与建筑物防雷接地系统接地极间距离不小于20m
♦BAS系统设计中采用的仪表量程选择、调节阀计算方法等，见有关自控设计手册；现场仪表安装方法参见有关自动化仪表标准安装图册及设备生产厂家的安装使用说明书。
1.1.9空调DDC系统的监控设计
（一）空调DDC系统的定义及组成
DDC系统是BAS的技术形式。
DDC是英文DIRECTDIGITALCONTROL的缩写，译为“直接数字控制”。
空调DDC系统，即利用计算机控制技术，将空调系统中各种信号（温度、压力、流量、状态等），通过输入装置输入计算机，经相应程序运算处理，将处理后的信号经输出装置输出，进而控制相应的执行机构。
如图所示。
（二）DDC系统信号种类
信号按其输出输入能否直接被微机或执行器接受分为数字量输入（DI）、数字量输出（DO）、模拟量输入（AI）和模拟量输出（AO）四种信号。
模拟量信号所对应的是一定量的电压或电流值，它与传感器输出信号的特性有关。
空调自控系统中常见的模拟量输入信号：
温度、湿度、压力流量、压差等；模拟量输出信号：
需控制的电动风阀及电动水阀。
数字量输入信号包括：
风机、水泵、冷却塔风扇、电机的运行状态、过滤器淤塞状态报警、压差开关、液位开关、开关信号，防冻保护等。
数字量输出信号包括：
电磁阀的控制、二位电动水阀的控制、水泵、风机、冷却塔等设备的启停控制。
（三）空调DDC监控系统的主要功能
空调DDC系统能实现楼宇中空调系统各种控制功能，同时具备各种管理功能。
（1）能量控制及管理功能。
即根据建筑物实际冷、热负荷，对空调系统中的风系统和水系统进行控制，自动控制冷热设备运行状态及运行参数，使整个空调系统达到最佳节能状态。
（2）对空调系统及其冷、热源系统的相关参数进行调节控制及监测，对空调设备运行进行监测。
（3）空调设备如冷水机组、泵、风机等在规定时间的启停控制，以达到节能目的。
（4）自动累积空调设备的运行时间，维修期限报警，以便更换或维修相关设备，延长设备使用寿命，提高设备的运行质量。
（5）根据空调设备运行时间，自动切换工作及备用设备，保持设备良好的工作状态。
（6）对空调系统的能量消耗进行计量，记费。
（7）各种物业管理文本的自动生成、打印及查询。
（四）空调DDC系统的组成
1）时钟：
用来对各种输入、输出数据，各种运算时间进行调整及控制。
2）程序存储器：
存储各种应用程序，即用户为控制各种空调系统所编制的控制程序。
3）工作存储器：
用来进行读写，随机存取和临时存取数据。
4）多路输入、输出控制器：
多路输入控制器可将输入信号送入A/D转换器中，将模拟量转换成数字量，输入微处理器进行运算。
运算结果输入D/A转换器，再经输出控制器至变送器及执行机构。
5）DDC控制系统的相关软件：
包括操作软件及应用软件。
五）空调DDC控制举例
空调DDC控制含空调风系统控制及空调水系统控制，下面分别举例加以说明。
5.1空调风系统：
（以新风机组控制为例）
新风机组是空气——水系统空调形式的主要设备之一，其控制状况的好坏直接影响到整个空调系统的工作质量，新风机组一般由新风段、过滤段、盘管段（复合盘管对应二管制，四管制为表冷器和加热器）、加湿段、送风机段及相应的检修段组成，有的还配有能量回收装置，控制说明如图所示。
1）对新风机组进行启停控制。
2）新风机组风机启动后，新风阀联锁开启。
3）根据温度T1控制冷、热盘管电动阀MD1的开关。
冬/夏工作转换后，冬季根据湿度H控制加湿器电磁MD2的开、关。
4）温度T1低至防冻报警温度时，自动切断风机电源。
联锁关闭新风阀VD，全开电动水阀MD1，并发出报警信号。
5）过滤器积尘达到一定程度后，压差开关发出淤塞报警信号。
6）停机时，新风阀VD联锁关闭，电动阀MD1全关，关闭电磁阀MD2。
7）监测送风机运行状态。
5．2空调水系统
此系统为一级泵变流量系统，空调末端装置接管为两管制，冷水机组与冷水泵、冷却水泵、冷却塔为一对一方式运行。
冷水泵、冷却水泵均设三台，为两用一备，可根据冷水机组及冷却塔工况切换运行。
1）系统启动顺序：
冷却塔风扇启动，开冷却塔水阀MD1，启动冷却水泵，延时30s后开冷水阀MD2，启动冷水泵，延时30s，启动冷水机组。
系统关断方式取相反顺序。
2）根据水流开关FS信号，启动冷水机组。
3）以冷水流量F1及供、回水温度T1、T2之差的乘积计算冷负荷，对冷水机组进行台数控制，在只开一台情况下，对该机组进行变频控制。
4）根据P1、P2之差（系统供、回水压差），调节电动阀MD的开度。
根据空调未端设备负荷情况，调整旁通量，使冷水机组维持定流量运行。
5）对所有设备，包括冷水机组、冷却水泵、冷水泵、电动阀等进行开关控制，并应与冷水机组随机控制柜相联，并将信号传至主控室。
6）制冷剂泄露报警，并与系统机组及机房事故排风设备联动。
7）监测冷水机组、冷水泵、冷却水泵、冷却塔
的运行状态、故障显示及报警，记录运行时间。
8）监控电动调节阀MD。
MD1及MD2的开关状态。
9）对所有温度、压力、流量等参数进行监测、记录，可打印成表。
1.1.10各系统监控功能
1.1.10.1新风机组
根据楼控点表，共46台新风机组，根据招标清单进行监控点配置。
每台新风机组采用西门子PXC控制器进行监控，根据监控点配置，单台或两台新风机组配置一台DDC控制器。
主要监测内容：
●监测送风温湿度；
●监测初/中效过滤网阻塞报警、低温报警状态；
●监测空调风机的运行状态、故障报警。
主要控制内容：
●根据预先编制好的时序，启停送风机；
●新风阀与送风机联锁运行：
先开风阀，再开风机；先关风机，再关风阀；
●根据送风温度，调节机组盘管电动水阀的开度大小，使送风温度达到设定值要求；
●根据送风湿度，控制加湿器的开关，使送风湿度达到设定值要求；
●冬季当低温报警时，系统自动关闭空调风机，关闭风阀，全开热水阀。
●当系统发生消防报警时，停止相关区域的空调设备运行。
1.1.10.2空调机组
根据楼控点表，共8台空调机组，每台空调机采用PXC控制器一对一控制。
主要监测内容：
●监测回风温湿度；
●监测室外温湿度；
●监测初效过滤网阻塞报警、低温报警状态；
●监测空调送风机的运行状态、故障报警及手/自动状态。
主要控制内容：
●根据预先编制好的时序，启停送风机；
●根据季节或室外温度，调节电动新风阀、回风阀及排风阀的阀门开度；
●风阀与风机联锁运行：
在空调机组停止工作时，新、排风阀门保持关闭状态；
●根据回风温度，调节机组盘管电动水阀的开度大小，使回风温度达到设定值要求；
●根据回风湿度，控制加湿器的开关，使回风湿度达到设定值要求；
●冬季当低温报警时，系统自动关闭空调风机，关闭新、排风阀，全开热水阀；
●当系统发生消防报警时，停止相关区域的空调设备运行。
1.1.10.3冷热源系统控制内容
本建筑采用4台冷水机组进行制冷制热。
系统主要包括以下设备：
冷却塔8台、空调冷水系统分、集水器各1台、冷冻泵4台、热水循环泵2台、冷却水泵4台以及原建筑内的锅炉热力站。
根据招标要求进行监控点配置。
冷热源系统采用一台大型模块化西门子PXCModular控制器进行监控。
主要监测内容：
●监测冷却水系统供回水温度；
●监测冷冻水系统供回水温度、供回水压力及回水流量；
●监测冷冻水、冷却水水流状态；
●监测冷冻水泵、冷却水泵、冷却塔、冷水机组的运行状态、故障报警及手/自动状态。
主要控制内容：
●根据预先编制好的时序，启停冷热源系统；
●根据冷冻水供回水压差，调节电动旁通阀开度，保持系统压力平衡；
●故障切换：
当一台设备发生故障时，自动切换另一台设备投入运行，故障设备进行报警。
1.1.10.4送、排、补风机、导流风机
在建筑内各楼层设置多台送、排风机，补风机、导流风机等。
根据招标要求进行监控点配置。
风机监控点较新风、空调机组简单，全部为数字量开关点，且点数较少。
考虑到在完成监控功能的情况下节约成本，可以就近和空调机组、新风机组共用一台控制器或对这些设备就近配置扩展模块箱，通过扩展模块的I/O点进行监控。
扩展模块通过西门子的FLN网络与PXCModular控制器相连，构成二级网络。
主要监控内容：
●监测风机的运行状态、故障报警；
●根据预先编制好的时序，启停风机。
1.1.10.5照明系统
本系统的照明主要包括：
公共照明、广告照明及泛光照明。
。
我们为这些设备就近配置了扩展模块箱，可以就近和空调机组、新风机组共用一台控制器或对这些设备就近配置扩展模块箱，通过扩展模块的I/O点进行监控。
扩展模块通过西门子的FLN网络与PXCModular控制器相连，构成二级网络。
主要监控内容：
●监测照明回路的运行状态；
●根据预先编制好的时序，启停照明。
1.1.10.6污水泵
监测污水泵的手自动状态，污水池超高液位报警。
1.1.11模块化楼宇控制器（PXCModular）
PXCMODULAR系列（可编程模块化控制器）是APOGEE顶峰系统的重要组成部分。
它是一个高性能的DDC控制器。
可以单机工作，也能够联网完成一些复杂的监控和能量管理的功能。
1、通过“自组”总线可以控制最多达500点的TX-I/O模块；
2、通过扩展模块，PXCMODULAR系列还可以对分散在FLN上的设备进行监控；
3、通过UL864认证。
1.1.11.1特点
●标准的硬件构成能满足基本的控制要求。
●导轨安装和可移动的接线终端使安装和维修简化。
●经过验证的经验程序能够满足设备的控制应用。
●先进的自适应控制技术，闭环调节算法可使振荡最小,并保持精密控制。
●为全套设备管理提供了安装在内部的能源管理应用程序和直接数字控制应用程序。
●全面的报警管理，历史数据记录，操作员的控制监视功能。
●支持符合工业标准的10/100Base-T的TCP/IP网络上的点对点通讯。
1.1.11.2硬件
1）PXCMODULAR系列
●PXCMODULAR系列是一个基于微处理器的程序执行的多任务处理的平台，能够和其他的现场控制器通信。
它可以扫描现场数据，最优化控制参数和处理设备的数据要求。
●程序和数据库信息可以在后备电池的支持下，储存在PXCMODULAR中。
这就避免了在外部供电失败的情况下，耗时的程序和数据库的重新启动。
当电池快用完时，PXCMODULAR系列会显示“电池电量不足”，并且会给指定的打印机或是终端发送警报。
●PXCMODULAR系列的firmware固化软件包括操作系统。
它是存储在一个不可擦写的ROM内存中。
●为了在ALN上使用TCP/IP或是RS-485通讯，PXCMODULAR系列提供以太网端口和RS-485端口。
●一个HMIRS-232端口可作为与笔记本电脑和本地设备的连接口。
●LED可以对全部的设备，网络通讯和电池报警的运行情况提供直观的显示。
●两条自组总线是灵活的PXCMODULAR系列的重要组成部分。
一条自组总线连接在控制器的右边，它通过TX-I/O™模块支持500个点。
另外一条自组总线连接在控制器的左边，它通过扩展模块支持子系统的硬件连接。
2）PXCMODULAR系列扩展模块
PXCMODULAR系列扩展模块提供了与FLN设备的硬件连接。
使用RS-485扩展模块，PXCMODULAR系列支持三条RS-485的FLN上的设备。
1.1.11.3主要功能
1.可编程控制，具有灵活的应用
●PXCMODULAR系列是一个高性能，灵活的控制器。
在监测应用时，根据点数和类型，及匹配的传感器来设定控制器。
●各控制器的控制程序都是特定编写的，可精确配合应用，已经验证的可程控语言（PPCL）是一种“BASIC”类型的编写语言。
它可提供直接数字控制和能源管理，且可精确控制设备并充分利用能源。
2.全局变量访问
每个PXCMODULAR系列有一个RS-232端口。
这个端口支持与一台电脑的连接。
与终端端口连接的设备可以获得全局变量访问。
3.多用户操作
多个操作者可以同时地进入网络。
当使用以太网ALN时，多个操作者可以通过TELNET功能或是通过本地操作员的端口来访问控制器。
4.菜单提示,英语操作界面
标准的PXCMODULAR通过HMI接口可以提供一个简单明了的菜单界面，提供以下功能：
●点的监测和显示
●点的命令
●历史数据采集预测和多点的显示
●设备工作表
●通过PPCL进行程序编辑和修改
●报警报告
●动态信息的连续显示
5.内置DDC程序
PXCMODULAR系列采用独立的直接数字控制（DDC），可提供正确地HVAC控制及有关系统操作的全面性信息。
它接收来自传感器的信号，经过处理，直接控制设备。
PXCMODULAR系列有以下功能：
●自适应控制，一种自调整的闭环控制算法。
比传统的PID算法更高效、适应性更强、响应速度更快、控制更稳定。
尤其是在响应时间和维持状态上更加具有优势。
并且能减少误差、振荡和驱动器的重新配置。
●闭环回路比例，积分和微分（PID）控制
●逻辑顺序控制
●报警监测及报告
●复位控制时间表
6.内置能量管理应用软件
PXCModular有下列应用程序，安装需要简单的参数输入：
●尖峰负载控制（PDL）
●设备启动-停止时间最佳化控制（SSTO）
●设备时程表控制和优化
●温度循环补偿
●经济节能模式控制
1.1.12模块化设备控制器（PXC）
有多种型号控制器使得配置更加灵活。
支持BACnet/IP的PXC系列可编程控制器是APOGEE控制系统的一部分，是高性能的直接数字控制器，属于BACnet楼宇级控制器（B-BC），并使用BACnet/IP协议。
控制器可以独立运行或联网执行复杂的控制、监视和能源管理功能，无需依赖于更高级的处理器。
PXC控制器采用点对点的通讯方式在自动化级网络上（ALN）彼此访问或与上位机通讯。
ALN网络上使用BACnet/IP协议运行在10/100M的以太网平台上。
1.1.12.1特点
●采用BACnet/IP协议的BACnet楼宇控制器（B-BC），通过BACnet测试实验室鉴定。
●多种控制器满足不同的应用需求。
●特别编制的程序可满足设备控制方面的应用。
●先进成熟的自适应控制算法，闭环控制算法的一种，能根据对象负载/季节的变化自动进行调解补偿。
●为全套设备管理提供了安装在内部的能源管理应用程序和直接数字控制应用程序。
●全面的报警管理、历史数据记录、操作员的控制监视功能。
●终端、打印机、寻呼机和工作站的信息传送功能。
●使用西门子新的、极富创意的TX-I/O技术提供更加灵活的输入输出点。
●16点和24点位两种选择，满足不同成本的需要。
●更大的温度适应范围，可安装在室外。
●支持符合工业标准的10/100Base-T以太网络的BACnet/IP上的点对点通讯。
3）PXC16
除了包含设备和系统管理的基本功能，PXC16控制器提供16个输入输出点，其中包括8个通用的输入输出点。
这些点有:
3UI；5UI/O；2DI；3AO；3DO。
4）PXC24
除了包含设备和系统管理的基本功能，PXC24控制器提供24个输入输出点，其中包括16个通用的输入输出点。
这些点有:
3UI；13UI/O；3AO；DO。
许多可选的型号满足不同应用的要求以太网或RS-485支持APOGEEP
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