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BA方案

楼宇自控系统方案

目录

1.概述3

1.1项目概述3

1.2楼宇自控系统概述3

1.3楼宇自控系统优点3

2.方案介绍4

2.1设计依据4

2.2设计选型4

2.3设计说明14

2.4系统构成23

3.软件介绍26

3.1应用软件26

3.2操作员访问权限32

4.调试、验收与维护33

4.1系统调试33

4.2完工验收34

4.3资料提交34

4.4维护和保修34

5.附件一（BAS系统网络图）36

6.附件二（BAS监控点表）37

1.概述

1.1项目概述

本方案为楼宇自控系统设计方案，主要针对广州****有限公司中央冷源、空调通风、电力监测、压缩空气等系统相关设备的自动控制进行设计，无论是从系统的宏观规划，还是局部的细节，都作了精心的考虑。

楼宇自控系统（BuildingAutomationSystem，简称BAS）是全智能化的机电设备管理系统，通过人性化的智能管理平台，实现相关机电设备的集中监视、控制和管理。

本方案采用西门子APOGEE顶峰系统，系统总监控点数约3000多点，用户通过BAS中央操作主站可实时对工厂机电设备进行监控。

1.2楼宇自控系统概述

楼宇自控系统（BAS）现阶段已广泛应用于商业与公共建筑，以便对工厂内各种机电设备进行高效率管理与控制，为现代化的智能工厂提供舒适的环境，同时合理利用设备，节约能源，节省人力，并确保设备的安全运行。

BAS的整体功能可以概括为：

✪对建筑设备实现以最佳控制为中心的过程控制自动化；

✪以运行状态监视和计算为中心的设备管理自动化；

✪以节能运行为中心的能量管理自动化；

✪保持工厂内部始终处于一个正常的环境中。

1.3楼宇自控系统优点

▪节约能源：

根据统计，在一般的工厂中，各种各样的设备占了绝大多数的能耗，有效控制这些方面的能耗是节能的关键，BAS通过优化系统设备的运行，对设备实施有效的控制，减少设备的空转，达到直接节能的目的。

▪提高效率，节省人力：

工厂内机电设备数量和型号众多，并且分布于各处，在不采用BAS的建筑中，设备简单的操作、维护、保养都需要大量的人工完成；采用楼控系统，上述工作均由电脑根据程序自动完成，这样不仅提高了工作效率，节省了人力，而且避免了复杂的人事等一系列问题。

▪延长设备使用寿命：

设备在计算机的统一管理下始终处于最佳运行状态，及时报告设备的故障情况并处理；按照设备的运行状况打印维护、保养报告，避免超前或延误维护，相应延长设备的使用寿命，也等于节省了资金。

▪保障建筑和人身安全：

楼控系统可及时准确地对设备的运行进行监控，使值班员及时发现故障、问题和意外，消灭故障于萌芽状态中，保障建筑和人身安全。

▪保障舒适的环境：

BAS的优点不仅在于对设备的监控，还可对特定的对象如环境温度进行精确的自动控制，创造一个合适的环境。

2.方案介绍

2.1设计依据

▪广州******有限公司的相关专业图纸、资料。

▪《智能建筑设计标准》（GB/T50314-2000）

▪《智能建筑工程质量验收规范》GB50339-2003

▪《智能建筑弱电工程设计施工图集》GJBT－471

▪《民用建筑电气设计规范》（JCJ/T16-92）

▪《采暖通风与空气调节设计规范》GBJ19-87（2001年）

2.2设计选型

本方案设计选用西门子APOGEE顶峰系统完成楼宇自控系统的监控、管理等工作。

在楼宇自控控制领域，西门子楼宇科技有多年设计、安装、调试的丰富经验和良好信誉，在全球各地（包括中国在内）有无数的成功工程项目就是我们最好的实力证明。

我们本着务实和节约的原则,努力地为业主提供一套可行和有效经济的控制系统。

西门子APOGEE顶峰系统是全球同步投放市场的最新一代楼宇自控系统，是在Windows2000/NT、WindowsXP平台上运行的全新系统，开放性和兼容性是这套系统开发之初的主导思想，是适应楼宇控制市场网络化这一方向的必然产物，并且完全可以与智能建筑的诸多其他系统进行数据共享，参与整个智能建筑的管理。

2.2.1整体优势

1）可靠性

西门子APOGEE顶峰系统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。

另外，APOGEE顶峰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，其全套楼宇自控产品、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。

2）先进性

西门子APOGEE顶峰系统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，优越的远程通讯功能，能够使不同楼宇间的控制系统联系起来组成一个群集系统。

此外，系统网络结构确保了它和先进通讯技术结合的能力，并且保证系统结构在产品更新换代时的延续性。

3）开放性

西门子APOGEE顶峰系统可通过专门开发的系统集成平台OPC联网到BMS系统，构成楼宇综合管理系统，并可扩展到IBMS系统。

4）经济性

西门子APOGEE顶峰系统结构形式为模块式，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。

此外，系统能够满足物业管理节省费用的要求，投入有效的使用能量即能保证房间的高标准和舒适性。

2.2.2网络优势

西门子APOGEE顶峰系统应用于大楼及能源管理，是国际上最先进的系统之一，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APOGEE顶峰系统既可用于单独的楼宇管理，也可用于一个区域的、分散的楼宇集中管理。

系统采用了多层网络结构和世界先进技术，无论在可靠性和技术上都处于世界领先的水平。

下图举例说明西门子APOGEE顶峰系统的典型网络结构。

▪管理级网络：

ManagementLevelNetwork（MLN），支持Client/Server结构，由两台或两台以上得安装APOGEEInsight监控软件的PC机通过以太网和TCP/IP协议连接而成的计算机网络，主要借用大厦本身的综合布线系统组成。

处于这个网络级别的Insight工作站可以进入以太网进行数据管理，实现区域性数据联网，提高管理水平，速率可达到10Mbps。

目前APOGEE系统在得到授权的前提下，最多可以通过以太网连接25台工作站。

▪楼宇级网络：

BuildingLevelNetwork（BLN），由DDC控制器和Insight工作站组成，采用点对点（PeertoPeer）的通信方式，同一条BLN上的DDC控制器可以进行无主从的对话，并不依赖Insight工作站。

楼宇级网络（BLN）共有三种类型，包括RS485/Ethernet/RemoteBLN。

每个Insight工作站最多可连接4条RS485BLN网络，每条RS485BLN网络最多可连接100个设备；每个Insight工作站通过MODEM最多可以同时管理300条拨号BLN网络，或通过使用APOGEE以太网接口（AEM200）将BLN总线连接到与Insight工作站相连的以太网上；如果选用带有以太网接口的MBC/MEC控制器直接接到以太网上，则每个Insight工作站最多管理64条BLN网络，每条BLN网络最多包括1000个设备，包括Insight工作站和DDC控制器。

▪现场总线：

包括传统的楼层级网络（FLN）和LonWorks总线，主要用于连接末端设备控制器。

其中楼层级网络FloorLevelNetwork（FLN）也是RS485总线型网络，最远传输距离也是1200米。

每个DDC控制器能同时管理3条FLN，每条FLN最多可以连接32个设备。

许多西门子楼宇科技的其他产品可以直接连接到FLN，如多功能电量变送器、变频器等，这样APOGEE系统就可以不通过网关，直接监视变配电系统和控制变频风机或变频水泵，为系统扩展及完成较大型集散系统提供了方便。

另外，西门子APOGEE系统的LonWorks系列产品包括LTEC控制器，室内温度传感器，中继器等，均通过Lon总线联接在一起，构成完整的LonWorks系统，将实时数据显示在Insight软件的动态图形上。

2.2.3硬件优势

Ø西门子楼宇科技是全球楼宇自控领域著名的制造商，APOGEE顶峰系统是公认的具有号召力的产品。

西门子的产品是按照国际质量标准生产和制造的，选购的设备也同样是符合这一标准，产品从大到小，均能提供给用户最为满意的品质。

可靠和实际是我们一贯的追求，我们将秉承这一光辉的传统竭尽全力提升业主的投资回报。

ØAPOGEE控制器采用嵌入式Nucleus操作系统，它比微软的操作系统便宜，同时在嵌入应用上有更大的优势，此外由于不是windows操作系统，所以不会受到windows病毒等安全漏洞的影响，安全优势明显。

Ø西门子APOGEE顶峰系统卓越的向后兼容性表现，全面保护业主的投资。

Ø西门子APOGEE能与采用标准通信协议的厂家产品或系统实现良好接口。

例如冷水机组、空调设备、电梯主机、发电机组、消防主机等等。

西门子APOGEE顶峰系统提供与BACNET，LONWORKS，PROFIBUS，MODICONBUS，RS485/232，EIB,INSTABUS等标准网络协议的接口。

（以上集成及接口功能需与各相关专业及厂家配合。

）

Ø所有现场控制器（DDC）都采用32位Motorola超强处理器，工作频率达到48MHz，内存容量至少40MB，最多可达72MB。

且DDC全部都能够独立工作，按程序和日程表运行，不依赖监控主站和其他DDC控制器。

Ø模块式监控点配置，根据用户需求配置点类型和数量。

Ø使用强力过程控制语言PPCL（PowersProcessControlLanguage）进行程序编写。

Ø先进的比例积分微分（PID）暖通空调控制，闭环调节算法可使振荡最小并保持精密控制。

Ø为能源管理提供了内置的能源管理程序SSTO（Start/StopTimeOptimization）。

Ø全面的报警管理、历史数据纪录和操作员的控制监视功能。

Ø控制器在掉电情况下，所有设置、数据和程序由内置电池保存，最长可维持60天。

Ø控制器平均无故障时间MTBF都达到10万小时以上。

Ø完善的质量控制手段。

Ø完善的培训和资料服务。

2.2.3.1模块化楼宇控制器（MBC）

MBC控制器使用于监控点数比较集中而且数量众多的系统，由以下四个主要部分组成：

1、箱体组件

根据箱体内部组件的情况，有两种型号可选择：

24模块尺寸和40模块尺寸，全部金属制造，可安全承载各种管件装置，并可保护组件不受电流瞬变的影响。

控制箱内所有的硬件组件均采用压扣式（snap-in）硬件设计，全部可以扣入安装，无需使用任何工具。

在进行快速维护时也无须重新接线，将模块扣入和取出都无须断电，减少了系统停机时间。

2、开放式处理器模块

Ü是由一个微处理器构成的，功能强大的开放式通讯平台，包括主处理器及通讯接口，具多种通讯选择（所有开放式处理器均备有通讯协议点对点网络和/或独立的自动拨号网络）。

Ü可执行程序，并处理与其它现场控制器、楼层网络（FLN）设备、点模块之间的通讯，每一处理器支持多达3条通讯干线总共96个FLN控制器。

Ü

是一种工业领先的集成平台，用户可以在超过150个第三方系统的产品中选择适当的通讯协议，包括锅炉、冷水机组、屋顶设备、PLC、电表、照明设备、消防、门禁和安全控制系统等等，以实现系统集成。

这一点使APOGEE顶峰系统在监视和控制西门子楼宇科技和非西门子楼宇科技设备方面具有广泛的灵活性。

Ü每个开放式处理器均带有2个RJ-11的RS-232端口，可用于CRT终端、手提电脑、打印机和调制解调器等设备。

Ü内置直接数字控制程序包括：

-闭环回路PID控制

-P.I.D回路控制参数调整

-逻辑顺序控制

-复位控制时间表

-等等。

内置能源管理程序包括：

-尖峰负载控制（PID）

-设备激活–停止时间最佳化控制（SSTO）

-设备时程表控制（TOD）

-节约能源周期控制（DC）

-自动日光节约时间切换，无须每年调整

-等等。

Ü由于MBC可以扩展，而扩展的MBC箱体可以不需要安装开放式处理器，一般把安装开放式处理器模块的MBC控制箱称为MBC控制器，而把没有安装开放式处理器模块的MBC控制箱称为MBC扩展箱。

MBC扩展箱通过扩展模块联接至MBC控制器，这样MBC扩展箱中的I/O模块由MBC控制器中的增强型处理器模块控制。

一个增强型处理器模块最多可以同时管理80个I/O点模块。

3、电源模块

✪尽管MBC控制器和MBC扩展箱具有内置交流电源，但为了保护I/O模块因电源过压或过流等缘故而损坏，系统专门提供这个直流电源模块，它的作用是为I/O点模块供直流电。

每一箱体组件只需一个电源模块，为安装和维修提供方便。

✪电源模块配有LED指示灯显示，可指示主电源提供的24Vac电源和提供给点模块的24Vdc电源，并且还可以显示过压/电压不足状态。

4、I/O点终端模块

✪

由一个点模块和端子排构成。

监控点模块执行模拟/数字或数字/模拟信号转换、信号处理与开放式处理器的通讯。

端子排用作现场接线或连接管路的终端。

用于MBC控制箱的I/O点模块共有十多种，适用于各种模拟输入/输出和数字输入/输出点类型。

✪在MBC控制箱和扩展箱内，可以根据不同的需要任意组合I/O点模块，每个模块提供1个、2个或4个点，只占用一个模块槽位，非常灵活方便。

2.2.3.2

模块化设备控制器（MEC）

MEC控制器由主控制器和点扩展模块组成，它与MBC的区别在于它已配有固定的I/O点数，而MBC控制器中的I/O点数是由用户自由选配I/O模块而成的。

1、主控制器

Ü所有这些MEC控制器的I/O点总数均为32个，虽然是固定的点数，但是目前有22种之多针对不同应用场合的MEC控制器可供选择，而且I/O点还可以扩展。

本次方案选择采用MEC控制器对空调通风系统、给排水和电梯系统进行监控。

Ü提供给输入/输出监控板和传感器的电源装置在控制器内，简化安装和维修。

并且电源与控制板共同工作，即使在电力不足的情况下，I/O监控板和模拟、数字监控点模块设备控制也能够做到平稳升降。

Ü程序和数据库信息保存在处理器RAM内存中，并由备用电池维持。

Ü带有操作系统的固件储存在不易消失的ROM内存中，容易现场升级。

Ü每个控制器均有RS-232端口，用于连接现场操作面板、手提电脑、打印机等。

Ü内置直接数字控制程序包括：

-闭环回路PID控制

-P.I.D回路控制参数调整

-逻辑顺序控制

-报警监测及报告

-复位控制时间表

-等等。

内置能源管理程序包括：

-峰值负载控制（PID）

-设备激活–停止时间最佳化控制（SSTO）

-设备调度、优化和排序

-设备时程表控制（TOD）

-节约能源周期控制（DC）

-夜晚下降控制

-自动日光节约时间切换，无须每年调整

-临时计划更改

-事件时间表

-等等。

2、I/O扩展

MEC控制器通过EXP扩展总线直接连接点扩展模块实现控制点数的扩展。

EXP扩展总线可连接最多8个相同或不同种类的点扩展模块。

可选的点扩展模块包括：

▪

模拟点扩展模块–8AI

▪模拟点扩展模块–4AI/4AO

▪数字点扩展模块–8DI/4DO

▪数字点扩展模块–4DI/4DO

2.2.3.3楼层网络控制器（FLNC）

Ü

FLNC控制器与MBC很类似，但是FLNC控制器没有用于输入输出点的终端模块，所有监控点都在FLN总线设备上，FLNC作为协调器可为多达96个FLN总线设备服务。

ÜFLNC在BLN上通讯，将楼层网络设备信息传送到其他BLN上的设备中。

Ü特别编制的程序可满足HVAC的设备控制应用。

Ü先进的比例积分微分（PID）封闭系统可调节HVAC算法，以使振荡最小，并保持精密控制。

Ü为全套设备管理提供了安装在内部的能量分配应用程序和直接数字控制程序。

Ü综合的报警管理，历史数据纪录，操作人员控制及监视功能。

2.2.4软件优势

西门子APOGEE顶峰系统的应用软件-Insight监控软件，提供给操作人员下拉式菜单、人机对话、动态显示图形，为用户提供一个非常友好的、简单易学的界面，操作简单。

操作者无需软件知识，即可通过鼠标和键盘操作管理整个控制系统。

2.2.4.1基本功能

✪通过图形显示监测和控制楼宇环境；

✪计划和修改机械设备的工作；

✪搜集和分析趋势信息；

✪可与其它的Insight工作站连接，通过网络进行集中的系统管理；

✪通过Windows2000或WindowsNT同时执行多种任务；

✪利用动态趋势图进行系统的故障检测和调试；

✪根据信息和报表进行管理决策；

✪趋势数据和MicrosoftExcel电子表格软件集成；

✪存储并恢复长期信息；

✪通过配置可选插件和设备实现远程监控系统参数等等。

2.2.4.2其它优势

✪西门子APOGEE顶峰系统基于Windows2000/NT平台的系统软件包，可直接进入建筑物内部的计算机网络集成系统，作为集成系统中的重要环节，与其它进入集成系统的各子系统进行信息交换，这也是本系统开放性的充分表现。

✪多个操作员访问的功能确保当一个操作员通过本地存取信息时，报警会传送至报警打印机。

当使用以太网BLN时，多个操作员可通过同时的Telent会话或本地操作员的端口访问控制器。

✪支持WEBServer服务，让用户通过Internet/Intranet，使用标准的浏览器就能监控系统运行状况；

✪支持远程通告，能将系统报警和系统事件信息发布给例如寻呼机、电子邮件或电话等各种不同的通告设备；

✪遵循开放性原则，支持BACnet标准、LonWork标准和OPC技术，便于与其他第三方系统实现数据共享；

✪利用微软的SQL数据库，可以对系统的历史数据进行统一管理，并提供Excel格式的报表。

2.3系统构成

西门子APOGEE顶峰系统由Insight工作站、DDC控制器和末端传感器、执行器等组成。

根据大厦的实际需求，本次方案设计采用RS485方式实现各DDC以及监控主机之间的通讯，通讯速度最高可达到115.2Kbps。

系统的网络结构图参见附件一（BAS网络图）。

2.3.1中央工作站

由设置在中央控制室的监控主机，Insight监控软件、打印机及UPS等设备组成，是整个BAS系统的核心。

天誉三期广州威斯汀酒店内相关机电设备的运行状态、故障状态、监测数值、调节设定值等运行参数都在这里集中管理和显示，自动记录每一时刻每一事件的发生，并能协调、处理突发事件。

此外，调度人员的日常控制、监视、管理，采集数据的归档、统计、报表管理等工作也通过监控主机同时完成。

1）为满足业主实现系统集成的要求，本次方案选用了西门子APOGEE顶峰系统的OPC数据开放接口，将APOGEE顶峰系统的监控点信息悉数送往OPC客户端，这样用户可通过BMS或IBMS软件，对APOGEE顶峰系统中所有DDC控制器进行监视和控制。

2）另外，本次方案选用了西门子APOGEE顶峰系统的APOGEEGO软件模块，为APOGEE提供WEB服务，允许用户使用如微软IE或网景Navigator等标准的WEB浏览器通过内部局域网或因特网访问BAS的信息。

使用APOGEEGO最大的优点在于对客户端无特殊要求，只须安装标准的WEB浏览器和拥有访问APOGEEInsight的个人账户。

2.3.2现场控制器

本BAS系统采用集散型控制系统（TotalDistributedControlSystem），在BAS系统的配置和设计时，根据设备的分布特点而设计，力求DDC控制器的分布与设备分布协调统一，尽量将需监控的设备就近接入到附近DDC控制器中，从而既能节约BAS系统安装的管线、降低安装成本和难度；又能提高BAS系统的可靠性、稳定性。

其中MBC控制器监控点数多，最多可配置288点，各种监控点可灵活配置，扩展能力强，通常设计在监控点数集中的地方，实现群控设备的监控集中在同一控制器中完成。

一方面可以强有力地保证设备以最快的速度受到监控，另一方面增加系统运作的可靠性。

此外，MBC的处理器模块可以作为Gateway实现与第三方系统的接口集成。

MEC控制器基本配置点数为32点，可根据需要扩展到96点，它专门为了小点数设备的接入而设计，针对不同的监控对象，现有22种不同类型的的点数配置。

根据系统的监控原理，以及考虑到现场的设备安装、数据采集分布等，结合以上所述的配置原则，本次方案选用了以下的DDC控制器：

▪电力检测系统监测点数量众多且设备集中，因此选择MBC控制器进行监控，此外以下各系统的网关接口也可以方便的接入到MBC控制器中，包括：

-冷源群控系统网关

-热水锅炉网关

-高压系统网关

-低压系统网关

-发电机组网关

-电梯系统网关

-总线照明网关

▪考虑点数的分布，此处选择3台MBC控制器加3台MBC扩展箱实现各子系统的监测，这些控制器安装在配电房中，方便维护。

▪楼层空调通风系统设备分布很广，而且单台设备的监控点数相对较少，因此根据MEC控制器配置灵活，点数较少的特点，选择10台MEC控制器，25个扩展模块完成监控。

这些MEC控制器分别就近安装在空调通风设备的附近。

▪地下室设备包括通风设备和给排水设备，分布与楼层空调通风系统类似，因此同样选择MEC控制器完成监控，此处选择了3台MEC控制器，7个扩展模块就近设备安装，实现设备监控功能。

▪针对照明回路监控点数更少的情况，选择TEC模块进行配置，一共配置了24个，这部分设备通过1台楼层级网络控制器FLNC完成照明回路的联网监控。

▪此外，风机盘管系统选择RXC房间控制器和QAX温控单元针对每套风机盘管单元进行配置，一共配置464套，其中QAX温控单元直接接入RXC房间控制器，由RXC房间控制器实现室内温度采集、室内温度设定、水阀调节、风机三速调节等功能，而RXC房间控制器支持LONWAORK通讯，因此选择了12台具有LONWORK通讯功能的MEC控制器实现这部分风机盘管控制单元的联网监控。

▪综上所述，本方案一共选用了3台MBC控制器，3台MBC扩展箱，7台网关，13台MEC控制器，32个扩展模块，1台FLNC控制器，24个TEC模块，464套风机盘管控制单元，以及12台带LONWORK功能的MEC控制器完成整个BAS系统的监控功能。

2.3.3末端设备

末端设备包括各种传感器和执行机构，传感器检测现场和设备的参数、运行情况，并把数据上传给DDC控制器进行处理，执行机构则将DDC控制器发出的调节或控制指令实现，包括阀门及驱动器。

本次方案根据现场监控设备的实际情况选用了相应的传感器和执行机构，包括：

设备名称

型号

特性

风管温度传感器

544-339

温度传感器元件为1000Ω铂RTD传感器，这些传感器的电阻随测量到的温度而变化，测量范围－40℃至116℃，32℉（0℃）下的标定点处的精度±0.1%。

所有温度传感器均经过厂商校对而且不需要额外对接线线缆进行数值补偿。

液位开关