西门子楼宇自控系统设计与方案.docx

1、西门子楼宇自控系统设计与方案西门子楼宇自控系统设计与方案 楼宇自控系统方案楼宇自控系统方案 一、需求分析 1.1、项目概述及设计思路 本工程建成后，通过本 BA系统对建筑中的机电设备进行全面有效的监控和 管理，以保障各种设备的正常运行，并确保建筑物内舒适和安全的环境，同时实 现高效节能的要求。从统计数据来看，建筑物内的能耗最大的机电设备是空调系统。其占整个大 楼的耗能在 50鸠上，而装有楼宇自动化系统(BAS以后，可节省能耗约 25%节省人力约50%当前随着建筑物规模增大、标准提高，建筑物内机电设备的数 量也急剧增加，这些设备分散在建筑物内的各个楼层和角落，若采用分散管理，就地监测和操作将占用

2、大量人力资源，有时几乎难以实现。如采用楼宇自动化系 统，利用现代的计算机技术、控制技术和网络技术，便可实现对所有机电设备的 集中管理和自动监测，确保楼内所有机电设备的安全运行，提高大楼内人员的舒 适感和工作效率，长期保持设备的低成本运行。一旦设备出现故障，系统能够及 时知道何时何地出现何种故障，使事故消除在萌芽状态。为了将本医院建成一个具有先进水平的现代化智能建筑，提供安全、舒适、便利、快捷的卓越服务，建立先进和科学的综合管理机制，提高办事效率，我们 特别设计了一个具有最新技术、咼运作效率、低维护成本、咼可靠性和咼性价比 的楼宇设备控制系统。我们本着以人为本，综合考虑投资效费比与长期使用及维

3、护成本，实际使用效果等因素我们采用 SIEMENS司的 APOGE 楼宇自动化控制 系统。APOGE 系统对本中心内一期(西区)的所有空调系统设备、通风排风设备 实行全天候的自动监测和控制，并同时收集、记录、保存及管理有关系统的重要 信息和数据，达到提高运行效率，保证工作或生产环境地需求，节省能源，节省 人力，最大限度安全延长设备寿命的目的。1.2、系统功能和控制对象 A、采用当今世界最先进楼宇自动化控制系统集中监视、管理和控制建筑物 内机电设备，有效地发挥设备的功能和潜力，提高设备利用率，根据使用需求优 化设备的运行状态和时间，延长设备的服役寿命，降低能源消耗，减低维护人 员的劳动强度和工时

4、数量，最终实现降低设备的运行成本。B、楼宇自动化控制系统监视和控制包含如下内容：(1)冷热源系统(2)新风机组(3)送排风(烟)系统(4)正压系统(5)电梯系统(6)照明系统(7)给排水系统 C、系统三层网络组成，包括管理级网路，楼宇级网路和现场总线组成。同 层对等网络(Peer to Peer)通信的全开放网络结构。能够将第三方设备控制系 统集成在一个统一的操作平台下。D系统遵循了集中监视管理、分散控制的原则。二、楼宇自控系统设计依据 我们的设计依据是：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(GBJ232-92

5、);民用建筑电气设计标准(JGJ/T16-92);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(ANST13-1995);高层建筑设计防火规范(GB50045-95;信息技术互连国际标准(ISO/IECI1801 95);采暖、通风与空气调节设计规范(GBJ19-87);分散型控制系统工程设计规定(HG/T20573-95)智能化弱电工程项目文件 弱电、强电、暖通、水施工图 三、楼宇自控系统特点 西门子楼宇科技公司的 APOGE 系统是以集散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。APOGEE!基于

6、WINDOWS平台的系统软件包，可直接进入中央计算机网络 集成系统，与其他进入集成系统的各子系统进行信息交换，是集成系统中最重要 的环节，这也是该系统开放性的充分表现。3.1、APOGEES介 楼宇自控系统(或称楼宇机电设备监控系统)是由中央管理站、各种 DDC控 制器及各类传感器、执行机构组成的、能够完成多种控制及管理功能的网络系统。它是随着计算机在环境控制中的应用而发展起来的一种智能化控制管理网络。目 前，系统中的各个组成部分已从过去的非标准化的设计生产，发展成标准化、专 业化产品，从而使系统的设计安装及扩展更加方便、灵活，系统的运行更加可靠，系统的投资大大降低。西门子公司 推出的 APO

7、GE系统主要应用于综合办公大厦、公共建筑、酒店、工厂、医院及能源管理，是国际上最先进的楼宇控制系统之一。APOGE 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 APOGE 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。3.1.1、可靠性 APOGE 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。APOGE 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

8、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。西门子公司两项专利产品电动液压调节阀和电磁式调节阀 以其优质稳定 的调节特性和低故障率，大大提高了整个控制系统中最薄弱环节的可靠性。3.1.2、先进性 APOGE 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（包 括各种形式的 PLC消防系统等）在不同的层面上进行联接。APOGE 优越的远程通讯功能，能够使不同楼宇的控制系统联系起来组成一 个群集系统。APOGEB 络结构的开放性和兼容性，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性。3.1.3、经济性 A

9、POGE 结构形式为模块式，各种不同的标准化模块使得控制方式极其灵活，控制层的维护和扩展极为方便。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。APOGE 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。3.2、APOGE系统结构 管理级 自控级 Insight 用户端 综合布线 TCP/IP APOGE 采用了多层网络结构和世界先进技术，使得 APOGE集散系统无论在 可靠性和技术上都是世界领先的水平。管理级：APOGE的图形工作站（采用 DELL PC或其他品牌机）可以进入以 太网进行数据管理（TCP/IP），实现区

10、域性数据联网，提高管理水平，速率可达 到 10/100M bps。自控级：PC通过 Peer To Peer Network（同层总线共享无主从方式），可 以连接多达 100台 BLN控制器（如 MBCMEC PXC 系列控制器等），现场 DDC!过酒店综合布线系统直接与系统工作站通讯，速率可达到 10/100M bps。楼层级（LAN:每台 PXCMODULA 的 LAN 网可连接多达 96 台独立式单元控 制器或非独立式单元控制（PXM TX-I/O、TEC等）。为系统扩展及完成较大型 集散系统提供了方便。中央工作站系统由 PC 主机、显示器及打印机组成，是 BAS 系统的核心，它 直接可

11、以和以太网相连。整个大厦内所受监控的机电设备都在这里进行集中管理 和显示，内装 In sight 工作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好的、简单易学的界面，操作简单，操作者无需任 何先验软件知识，即可通过鼠标和键盘操作管理整个控制系统。系统可连接一台或以上的工作站作为分站，作辅助控制和备份之用。Apogee BMS 系统 UCM 服 务器 ApogeeWeb Apogee 服务器 RENO 客户机 服务器 Internet 二 ccQu Apogee 客户机 Web Browser TCP/IP InfoCenter T w/E net MBC|一 网

12、关 MEC MBC 口 Apogee 服务器 BACnet 设备 Apogee Apogee Terminal 服务器 OPC客户端/服 务器 TEC ALN jMEC MBC 冷冻机 锅炉 灯光 消防系统 安保系统 LonWorks PLC Modbus|一 _ 冷冻机 锅炉 灯光 消防系统 安保系统 LonWorks PLC Modbus Apogee BACnet 服务器 I 以太网 接口 3.3、PXC 紧凑型系列控制器 3.3.1、描述 PXC紧凑型系列可编程控制器是一种 高性能的直接数字控制（DDC的监控设施 用控制器，是 APOGEE!动控制系统的必要 组成部分。PXC紧凑型系列

13、拥有基于极富创意的 TX-I/O?技术的集成输入输出点（I/O）,可极大的限度地提高对于节点和信号类型的适应性，并可使空气处理单元（AHU 控制运行于最优方案。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，而无需依赖于更高层的处理器。PXC紧凑型系列控制器支持下列通讯方式:（1）以太网 TCP/IP（2）RS-485 PXC紧凑型系列有 16 点位和 24点位两种类型，可选择对楼层级网络（FLN 设备的支持（需额外的许可）。特定型号能承受更大的温度范围，可用于室外对 屋顶设备的控制。PXC16 除了有楼宇和系统管理的基本功能外，PXC16 控制器提供 16 个输入输出点，其中包

14、括 8个可软件配置的通用输入输出点。这些点有：3 个通用输入（UI），5个通用输入输出（UI/O）,2 个数字量输出（DI）,3 个模拟量输出（AQ和 3 个数字量输出（DQ。PXC24 除了有楼宇和系统管理的基本功能外，PXC24 空制器提供 24 个输入输出点，其中包括 16个可软件配置的通用的输入输出点。这些点有：3 个通用输入（UI），9个通用输出输出（UI/Q），4个超级通用输入输出（X），3个模拟量输出（AQ 和 5个数字量输出（DQ。332、特点（1）多种类型控制器以满足不同的应用需求（2）DIN 标准轨道安装和可插拔接线端子简化了安装和服务（3）通过验证的程序以满足设备控制应用

15、（4）先进的自适应控制，一种根据负载/季节变化自动补偿调节的闭环控制 算法（5）内置能源管理和直接数字控制程序完善设备管理（6）全面的报警管理、历史数据趋势收集、运行控制和监视功能（7）与终端、打印机、寻呼机和工作站的信息传送控制（8）使用西门子极富创意的 TX-I/Q?技术，通过功能极强的可配置 I/Q增 加了灵活性（9）16点位和 24 点位两种选择，有效地满足不同成本的应用需要（10）RS-232接口可连接笔记本进行现场操作（11）实时时钟的扩展备用电源（12）可选 10Base-T/100Base-TX工业以太网点对点通讯（13）可选 P1无线楼层级网络（14）可选适用于屋顶安装的扩展

16、温度范围（15）当自控层网络（ALN连接 TCP/IP 时，可选支持最多 32个的楼层级 网络设备（需额外的许可）（16）当自控层网络（ALN连接 RS-485时，可选支持虚拟 APOGEE以太网 微型服务器（AEM（需额外的许可）3.3.3、选项 下列选项可满足不用的应用：1、以太网或 RS-485自控层网络：通过以太网或 RS-485网络来支持 APOGEE P协议自控层网络。2、楼层级网络支持 F型号的 PXC紧凑型系列当自控层网络连接到 TCP/IP时，支持一条最大节 点数为 32个设备的 P1 RS-485楼层级网络(需额外的许可)。无线楼层级网络可用于替代传统的 P1楼层级网络，用

17、线连接到无线通讯链 路形成无线网状网络。使用无线楼层级网络需要额外的硬件。3、虚拟 APOGEE以太网微型服务器支持 虚拟 APOGE以太网微型服务器可连接 RS-485 APOGEE!控层网络或单独现 场操作面板到 P2以太网，而无需附加硬件(需额外的许可)。当安装虚拟 APOGEE 以太网微型服务器许可时，楼层级网络支持无效。4、室外温度运行 R型号的 PXC紧凑型系列支持更大温度范围运行，允许室外安装。3.3.4、硬件 PXC紧凑型系列由下列集成在一块电路板上的三个主要部分组成：1、输入输出点(1)控制器包括 16 个或 24个输入输出点，这些点执行 A/D或 D/A转换、信号处理、点命

18、令输出、与中央处理器通讯。接线端子可插拔，便于现场接线。(2)通用和超级通用点利用西门子楼宇科技 TX-I/O技术，可配置成多种节 点类型。(3)通用输入和通用输入输出点，可以通过软件设定信号的类型，包括：0-10V输入 4-20mA输入 数字量输入 脉冲累积输入 1K(32oF)镍电阻温度传感器(L&G镍 1K)1K(32oF)铂电阻温度传感器(375 或 385alpha)10K 2型负温度系数热敏电阻 100K 2型负温度系数热敏电阻 0-10V模拟量输出(仅通用输入输出点)(4)超级通用点(仅 PXC-24可以通过软件设定信号的类型，包括：0-10V输入 4-20mA输入 数字量输入

19、脉冲累积输入 1K(32oF)镍电阻温度传感器(L&G镍 1K)1K（32oF）铂电阻温度传感器（375或 385alpha）10K 2型负温度系数热敏电阻 100K 2型负温度系数热敏电阻 0-10V模拟量输出 4-20mA模拟量输出 数字量输出（用于外部继电器）（5）数字输入点（仅 PXC-16 为干结点（6）数字输出点为 100/200V 4 Amp C型继电器；有 LED灯指示每个继电器 的状态（7）模拟量输出点为 0-10V 2、电源（1）24V直流电源为输入输出点和传感器可靠供电。电源安装在 PXC内部，无需外接电源，安装及维护方便。（2）电源同处理器协同工作，保证了 I/O所控设

20、备的平稳功率升降，甚至 在持续低电压的情况下。3、控制器中央处理器（1）PXC 紧凑型系列拥有一个基于微型处理器的多任务平台，用于程序执 行、与 I/O点通讯、通过自控层网络与其他控制器和现场控制面板通讯。（2）控制器提供一个 RS232 的编程口和快速连接的电话线插口（RJ45），支持多种操作设备（例如本地操作接口或简单的 CRT终端）。控制器还提供调制 解调器的接口用于拨号接入。（3）如果需要更换电池，控制器上的 LED 指示灯会提示“电量低”。（4）固件版本程序（Firmware）包括操作系统，存储在非易失性的 FlashROM 内存中。Flash ROM内存可方便地在现场进行升级。这样

21、当有新的固件更新时，可很容易地进行升级。（5）持续低电压保护和电源恢复电路保障控制器电路不受供电波动的影响。（6）LED 灯实时显示整体运行状态、网络连接状态、低电池电量警告。3.3.5、可编程控制，应用更灵活 PXC紧凑型系列高性能控制器，拥有完全的灵活性。允许用户对每台控制器 根据不同的应用编写相应程序。PXC紧凑型系列的控制程序可完美适应各种应用。经过验证 PPCL 编程语言 是一种基于文本的类似于 BASIC 的编程语言，提供直接的数字控制和能源管理逻 辑，使得对设备的控制更精确，优化能源使用 3.3.6、全局信息访问 人机接口支持多种操作设备，如本地用户接口或简单的 CRT 终端，和

22、一个用 于 APOGE 拨号接入的电话调制解调器。通过与接口端连接的设备可以获取控制 器所有的信息。3.3.7、多用户操作 多个操作员可同时地进入网络。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 ALN时，多个操作 员可通过同时的 Tele nt会话或本地操作员的端口访问控制器。3.3.8、菜单式英语操作界面 PXC紧凑型系列控制器现场面板有一简单明了但功能强大的英语菜单式的 操作界面，该界面提供诸如以下一些功能：（1）监控点监视和显示（2）监控点命令（3）多个监控点的历史趋势记录和显示（4）事件计划列表（5）通过 PPCL语言的程序编辑和修

23、改（6）报警报表和应答（7）动态信息的连续显示 3.3.9、内置直接数字控制程序 PXC紧凑型控制器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综合信息。控制器从楼宇中的传感器接收信息、处理信 息并直接控制设备。控制器具有以下功能：（1）自适应控制，一种自动学习和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、保持 稳态、减少误差和振荡、及驱动器的重新配置。（2）闭环比例、积分和微分（PID）控制（3）逻辑顺序控制（4）报警监测及报告（5）复位控制时间表 3.3.10、内置能源管理程序 以下应用程序

24、已编制在 PXC紧凑型控制器中，输入简单参数后即可执行：（1）自动日光节约时间切换（2）基于日历的计划列表 (3)经济节能控制(4)设备计划列表，优化和顺序列表(6)事件计划列表(7)假日计划列表(8)夜间低温设定控制(9)尖锋需求限制(PDL(10)启停时间最优控制(SSTO(11)循环温度补偿(12)临时强制计划表 3.3.12、模块介绍 TX-I/O是一系列在 APOGES600 TM 系统中集通讯和电源模块为一体的 I/O点模块。TX-I/O 产品包括 8种 I/O 模块，标准化的 TX-I/O 电源，总线 连接模块和总线接口模块。及更好的人性化操作。VIE H t-C*.t .-4

25、Jl号 亠 亠-亠 亠 亠二亠 亠 亠 亠 亠亠亠二.s.枣 审 电 甲 牛 8种 TX-I/O 模块:TX-I/O 模块为基于 TX-I/O 技术的 APOGEE S600 TI系统提供了输入输 出点。此外，该模块点数的分布较为合理，为多种信号组合提供了极大的灵活性 -10:Try)e|乍賓烬復简即乍賓烬復简即 8 点 DI 模块(TXM1.8D 16 点 DI 模块(TXM1.16D 6点 DO带继电器输出模块(TXM1.6R 6点 DO带继电器和手动超持功能模块(TXM1.6R-M 8点通用模块(TXM1.8U 8点带本地液晶显示(LOID)通用模块(TXM1.8U-ML 8点超级通用模

26、块(TXM1.8X 8点带本地液晶显示(LOID)超级通用模块(TXM1.8X-M L 特点：TX-I/O 总线同时传送电及通讯信号，最大可以扩展到 50米 热插拔的电子组件允许在没有除去末端导线或者扰乱总线的情况下拆开甚 至替换带电器件。考虑到使用者可以自己定制标签，模块上的标签可移动。对于模块上的 LED旨示灯为模块上的点提供了状态指示和动态信息。全部 TX-I/O模块都具有：导轨安装高密度布局（每点之间的物理距离很 小）硬件采用地址码来做标注：与末端组件和插入式 I/O模块分离。改进安装工作流程，允许现场布线在电子器件安装之前完成。最佳诊断：连结的外部设备可以被测量而没有影响或者被 I/

27、O 模块影响。调试或维修时，可以迅速替换电子器件。3.3.12.1、P1 总线接口模块（TXB1.P1）P1总线接口模块（P1 BIM）为 TX-I/O 模块提供 P1 FLN通讯和电源。它 不包含对 TX-I/O 模块的应用或控制。特点：在 P1 FLN或者 ME（扩展总线上的通讯 支持 80个 TX-I/O点 支持 10个 I/O模块 24VAC俞入 产生 600 mA 24VDC 为 TX-I/O 模块和外部设备提供电源 在到动力外部设备的一个 4A的最大量的 24Vac的转移 插入式的螺旋插座 如果发生超载或者短路情况，交流保险丝立即切断对外部设备的供电。分别对以下操作做独立的 LED

28、显示：对于模块的操作，FLN的通讯状态，TX-I/O总线上 24VDC供电情况显示以及对 24VAC勺保险丝的监控。3.3.12.2、TX-I/O 总线连接模块（TXS1.EF4 特点：为 TX-I/O 模块和外部设备传递 1.2A/24 VDC的电量。可以放在轨道的起始端或者排列在 TX-I/O 模块当中。在导轨之间传递 CS（Communication Supply:+24VDC 电源信号）以及 CD（Communication Data 数据通讯信号）。为额外的外围设备提供 24VAC 的输入信号。如果超载或者短路状况，切断对外围设备 24 VAC的电源提供。内置 AC保险 丝可以被可替

29、换。AC保险丝状态显示（通过 LED 指示灯），检测简单。如果传感器是由外部供电的话，有源输入输出（010V 和 420mA 必须放 在不同的模块上。技术规格说明：电压要求：24 Vac+/-20%50/60 赫兹 功耗 电源 20VA P1 BIM 35VA 根据上述功耗，为如下项目的使用，电源产生 1.2A/24VDC（28.8 W），BIM 提供 0.6A/24VDC（14.4 W）TXM1.8D 1.1 W TXM1.16D 1.4 W TXM1.8U 1.5 W TXM1.8U-ML 1.8 W TXM1.8X 2.2 W TXM1.8X-ML 2.3 W TXM1.6R 1.7 W

30、 TXM1.6R M 1.9 W 3.3.12.3、TX-I/O 电源模块（TXS1.12F4 特点：TX-I/O 电源供电：为 TX-I/O 模块和外部设备提供 1.2A/24 VDC 的电源。TX-I/O 总线 24VDC 供电 LED 指示 4个 TX-I/O电源模块可以在与最多两个导轨上并行操作。给 TX-I/O 模块和外部设备提供 24VAC/4A 的电源。可以放在轨道的起始端或者排列在 TX-I/O 模块当中。在导轨之间发送 CS（Communication Supply:+24VDC 电源信号）以及 CD（Communication Data 数据通讯信号）。为额外的外围设备提供

31、 24VAC 的输入信号。如果超载或者短路状况，切断外围设备 24 VAC的电源提供。AC保险丝状态显示（通过 LED 指示灯），检测简单。3.3.12.4、数字输入模块（TXM1.8D 和 TXM1.16D TXM1.8D 和 TXM1.16D分别致力于对 8和 16个 DI 点的监控。它们通过常开（NO或常闭点（NQ 信号状态的监控，控制模块干触点的开闭状态。TXM1.8D 模块上的 8个 DI 点与 TXM1.16D 莫块上 16个 DI 点中的 8个点可以被用作 10赫 兹的脉冲计数器。每个输入点都有一个绿色的 LED指旨示灯显示工作状态。数字输出模块（TXM1.6R和 TXM1.6R

32、-M 数字输出模块提供 6个常开（NO 或常闭（NQ，连续或脉冲的无源干触点 信号。这些触点可容纳的最大电量为：4A/250VAC。每个 I/O 点均有一个绿 色 LED状态指示灯。TXM1.6RM 模块也装有手动操持开关。每个手动操持开关上都有一个橙色的 LED指示灯用来显示每个点的工作状态。3.3.12.5、通用模块（TXM1.8U 和 TXM1.8U-ML TXM1.8U 和 TXM1.8U-ML是通用模块，允许 8个点根据不同情况的需要分别 可作为 DI、AI 或者 AO 特点：所有的通用模块可以提供：电源供应，例如：为阀门和驱动器那样的外部设备的提供交流电压。每 I/O 点均有一个绿

33、色的 LED 指示灯，其亮度会 根据电压和电流的强若变化同步变化。数字输入支持包括：无源电压/干触点 25赫兹的脉冲计数器 模拟输入传感器支持包括：1 k 镍-LANDIS&Gyr 曲线 1k铂-375 和 385系数 10 k和 100 k 热敏电阻-II 类型曲线 有源输入和输出支持包括：模拟输入电压在 010 VDC之间 模拟输出电压在 010 VDC之间 注意：当所连接的传感器需从该模块提取电源时，有源的输入和输出被允许 放在相同的模块上。当所连传感器需被外部供电时，有源输入和输出需被放在单 独的模块上。TXM1.8U-ML模块也具有本地液晶显示设置（LOID）。LCD显示每个 IO点的 下列信息：配置信号种类 过程值的有关显示 误操作，短路或者传感器断路的报警信息 橙色 LED 旨示灯分别表示每点的工作状态。3.3.12.6、超级通用模块（TXM1.8X 和 TXM1.8X-ML