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解決方案

樓宇智能解決方案

發布時間: 2017-03-14 22:01 

樓宇智能解決方案

一、綜述

樓宇自控系統是一項綜合運用計算技術、自動控制技術和通信技術以及現場設備制造工藝等來完成特定控制任務的系統,因此必須嚴格按照工程設計觀念進行。整個過程通常是由系統設計人員及相關專業人員通力協作完成。樓宇自動化系統多種多樣,其設計工作一般應遵循的原則是:可靠性高、實時性強、操作性好、通用性好、性價比高。

樓宇自動化設計一般包括:控制方案設計、現場設備選型、控制設備選型以及控制系統網絡設計等內容。

1.1、建筑設備監控系統的監控功能設計

建筑設備監控系統的監控功能設計依據是建筑設備控制的工藝圖及其技術要求。建筑設備監控系統并不能憑空創造代替建筑設備為建筑物提供服務,而是按照建筑設備運行的工藝與控制要求,通過自動控制、監視等手段來保證建筑設備的服務功能得以可靠、穩定、******地實現。

在著手建筑設備監控系統監控功能設計前,應認真研究目標建筑物的建筑、變配電。照明、冷熱源、空調通風、給排水等系統的設計圖紙、工藝設計說明、設備清單等工程資料。然后針對實際工程情況,依照各監控對象的監控原理進行監控點數及系統方案設計,并完成監控點數表的制作。

監控點數表是把各類建筑設備要求的監控內容按模擬量輸人(AI)、模擬量輸出(AO)、數字/開關量輸人(DI) 及數字/開關量輸出(DO)分類,逐一列出的表格。這一表格應準確地反映建筑設備控制工藝與要求和設備實際需要配置的傳感器與執行器。由監控點數表可以確定在某一區域內設備來監控的內容,從而選擇現場控制器(DDC)的形式與容量。

按監控點數表選擇DDC時,其輸入/輸出端一般應留有10%-15%的余量,以備輸入輸出端口故障或將來有擴展需要時使用。

 

1.2、控制系統網絡結構設計

主要是對各層網絡的網段、網關、總線數量及每條總線的監控范圍進行設計。每條總線所能支持的控制器數量及傳輸距離都是有限的,因此整個系統可能需要幾條總線,需要設計每條總線的監控范圍。另外,整個網絡系統可能分成若干網段,分管不同的系統,各網段之間的連接方式及網關功能也是網絡通信系統設計的重要內容。

1.3、現場控制設備的分布及監控范圍設計

對現場控制器的分布位置(在此階段的設計中需要明確所處樓層)、監控對象及所采用的控制器型號進行設計。

1.3、通信接口設計

建筑設備監控系統需要和冷水機組等大型設備系統的專用控制器進行通信,也可能有不同廠商的產品連在同一網絡中。整個建筑設備監控系統可能包括多家廠商的產品,在這種情況下,各廠商的產品之間如何進行通信,設置哪些通信接口,應在系統結構設計中得以體現。

1.4、建筑設備監控系統的深化設計

1.4.1、現場控制器監控范圍的確定

每個現場控制器負責哪些設備狀態的監控是建筑設備監控系統深化設計首先需要確定的內容。現場控制器監控范圍設計的合理性直接影響到控制器編程的復雜性、網絡的通信量以及控制器、網絡通信故障時的影響范圍等。

確定現場控制器監控范圍時應遵循同一臺(組)設備的輸入輸出信號接入同一個現場控制器內的原則。這樣不僅能減少網絡通信流量以減少總線的阻塞情況加快系統的實時響應 更重要的是可保證在建筑設備監控系統通信裝置故障或中斷時,現場控制器的獨立工作能力仍能保證所監控設備的正常運行。

1.4.2、確定現場控制器與建筑設備的界面

從原理上描述,現場控制器把建筑設備的各種狀態信號采集進建筑設備監控系統,然后根據預定的管理、控制目標,向建筑設備發出控制命令以改變、調整建筑設備的運行狀態。但是在工程上的實現并非如此 簡單。

首先,現場控制器需要采集和控制各種設備的運行狀態及運行參數。   這些狀態及參數信號可以是電量的(如電壓、電流)也可以是非電量的(如溫度、壓力、流量、CO、等)。現場控制器的采集和控制工作可以通過檢測器或執行器完成標準輸人輸出電量信號與現場設備非標準電氣或非電量監控信號之間的轉換從而直接實現監控功能;也可以通過通信接口與其他專用控制器相連,與其進行通信,然后由專用控制器完成對這些運行狀態及參數的監控功能。對于某個體設備采用哪種監控方式應在深化設計初期予以明確。

其次,對一些設備狀態的控制實現需要通過強電控制箱,弱電控制裝置(DDC或PLC)一般不能直接對強電功率電器進行控制,必須通過光電隔離、繼電器或電子功率驅動器(變頻器或電子固態繼電器等)來實現。因此,這些光電隔離器、繼電器或電子功率驅動器究竟放入弱電控制箱內還是安置在設備的電控箱內也必須在工程前期給十明確。

1.4.3、 傳感器與變送器的選擇

現場控制器采集設備狀態信號的類型可以是電量的,也可以是非電量的。但是各類狀態信號都要轉換成現場控制器能夠接受的電信號,那就必須選擇合適的傳感器(變送器)把現場控制器無法接受的非電量、電量信號統一轉換成可以接受的電量信號。所需檢測器的類型取決于監控點的特征、現場控制器所能接受的信號類型及原始狀態信號的類型。

檢測器包括傳感器和變送器兩部分,建筑設備監控系統中常用的檢測器有溫度傳感器、濕度傳感器、壓力/壓差傳感器、壓力/壓差開關、流量傳感器、流量/水流開關、液位傳感器、液位開關、風速傳感器、焓值變送器、空氣質量傳感器、防凍開關、電量變送器等。傳感器、變送器的選擇應注意其兩端信號的匹配及應用場合。以溫度傳感器為例溫度傳感器的選擇首先要明確其測量介質 是水、空氣、還是蒸汽;其次要明確傳感器的安裝位置與安裝方式,室內、室外,風管或水管。并且要了解現場控制器可接受的信號類型如直接可接受阻值信號那么可以接受什么材料,常溫多少歐姆的熱敏電阻傳感器阻值信號(這在自動化儀表技術中稱為分度號。如采用鋼材料,常溫下的阻值為100Ω,則標為Pt100)如要接受標準電信號,則無選擇帶相應變送器的溫度傳感器。確定現場檢測要求的溫度檢測范圍和精度要求。只有準確地列清這些工作條件和參數,才能選擇出合適的傳感器、變頻設備。

同時,這些檢測信號的檢出位置由設備的工藝要求確定,對建筑設備監控系統的監控精度至關重要。傳感器、變速器分布的位置很廣(可以是風管內、十管內設備分,室內、室外 電控箱內),應根據設備工藝要求(如流星傳感器、溫度傳感器等設備應安裝在閥前還是閥后功與檢測器安裝環境與工藝規定(如溫度檢測器的插入深度 流量計的前后直管段長度與管徑的倍數等)正確設計檢測器的安裝位置,這是建筑設備監控系統正常工作的基礎之一。

1.4.4、閥門、執行機構選擇

選用調節閥主要考慮流量特性與閥的通徑。

流量特性: 

三種流量特性如圖所示。

在建筑設備監控系統中常用的理想流量特性有線性、對數和快開特性。其中,快開特性主要用于雙位控制及程序控制,因此調節閥流量特性的選擇通常是指如何合理選擇線性和對數流量特性。正確的選擇步驟是:根據過程特性,選擇閥的工作特性;根據配管情況,從所需的工作特性出發,推斷理想流量特性。

調節閥通徑的選擇

通常在暖通設計中提供設備負荷流量上限Qmax。,并給出對調節間要求的流通能力CV值。根據上述技術參數,在產品型號標準系列中選取大于 CVmax并較接近流量系數 CV值來選定閥門口徑。選定后再驗證調節閥開度和可調比,即要求較大流量時開度不超過90%,較小流量時閥開度不小于10%。驗證合格后根據CV值確定的調節閥通徑一般小于管道直徑一檔至兩檔。

電動機構是把電動機的驅動力通過齒輪傳動轉變為執行器直行程的力或角行程的轉矩。電動執行機構選擇***重要的是執行機構輸出的力或力矩,必須大于調節閥所需的工作力或力矩,同時能確保調節閥的關閥力能在***不利的條件下緊密地關閉閥門

執行器接受現場控制器的控制信號,改變控制變量(風量、水量等),使建筑設備按預定的工藝要求運行。執行器由執行機構與調節機構組成。執行機構按照現場控制器的控制信號產生推動力或位移,調節機構則在執行機構的動作下去改變控制變量。在建筑設備監控系統中的調節機構多為風閥、水閥和蒸汽閥等。

根據工程的經驗 電動調節閥執行機構的推力(或稱關閉壓力)一般選擇在0.8-1MPa(即為8-10kg/cm2)同時考慮到暖通設計值與實際工作狀態值的差別,以及流體對閥芯和閥體的沖蝕。其實際工作狀態的壓差數值不應超過O.3MPa,如壓差較高應采取相應的減壓或平衡壓力的工藝措施。

1.4.5、 建筑設備監控系統網絡通信的管線設計

目前,建筑設備監控系統現場控制級的網絡通信在實際工程中并不是利用目標建筑物的綜合有線系統完成的(工作站級的通信網絡可以由目標建筑物的綜合有線系統完成)。一般采用五類、六類線和屏蔽雙絞線單獨布線,且不與綜合布線系統走同一橋架。因此,建筑設備監控系統現場控制級網絡通信的管線需要單獨設計,應在工程初期于以明確,以便與其他管線協調。

1.4.6、現場控制設備的供電方式

目前大多數建筑設備監控系統工程設計都把現場控制器DDC的工作電源就地從建筑設備的動力電源取得,以減少工程量。這種做法的理由是:如果被監控的建筑設備沒有工作電源,BA系統就不必再對該設備進行監控。這種技術觀點是不正確的。 因為建筑設備失去工作電源,可能是局部的電源故障,也可能是全局的電源故障無論何種原因,BA系統監控中央站都需要掌握現場的動態與情況。由于BA系統監控中央站配有UPS,在停電時仍能維持工作,如果DDC因停電而不能工作,則中央站的工作就毫無意義了。因此,所有DDC站的工作電源,都應由BA系統監控中央站的UPS供電,以便在任何一種電源故障情況下,監控中央站都能有效地通過DDC站的檢測功能了解現場環境(空氣溫濕度、CO、水壓、水溫等)情況與設備故障情況,在實施事故預案處理程序時,能準確有效地調度電源、冷熱源等資源,較大限度地降低事故造成的影響(這一方式需對恢復供電后的DDC有保護啟動程序)。

1.4.7、 與主要設備專用控制系統的通信接口

這里的主要設備是指高/低壓變配電系統、發電機組、冷水/熱泵機組、鍋爐機組、電梯等大型建筑設備。由于這些設備本身都配有計算機控制系統,對設備內的工作狀態進行全面的自動監控。如果由建筑設備監控系統直接進行監控,不僅需要安裝大量的傳感器與變送器,而且難以將設備運行狀態控制到很好,控制的安全、可靠性也難以保證。因此,通過這些大型設備機組內部控制器接口與建筑設備監控系統進行信息交換,既能保證設備的安全可靠運行控制,又能使建筑設備監控系統有效的對大型設備的運行狀態進行監視與管理。

    建筑設備監控系統與設備間實現通信,必須預先約定所遵循的通信協議。如果建筑設備內的控制系統具有標準的通信協議接口,根據設備廠家提供的監控內容變量表就可直接進行通信。當設備內控制器對外采用非標準通信協議時,則需要設備供應商提供數據格式,由BA自控系統對其進行轉換開發。

二、系統簡介

YCM-300系列分布式可編程控制系統是一套基于工業以太網和CAN總線的分布式現場總線控制系統,系統技術先進、配置靈活、易于擴展。

本系統采用高速工業以太網,符合TCP/IP協議,提供10M/100M波特率通訊,和傳統的主仆通訊方式不同,系統中所有的現場控制器和中央監控電腦都可以通過以太網連接,處于平等的地位。每個控制器分配獨立以太網地址,其分布距離及系統節點可不受限制擴展。現場控制器獨立工作,不受中央或其他控制器故障的影響。操作人員可以在任何擁有足夠權限的工作站實施監控設備狀態、控制設備啟停、修正設定值、改變末端設備開度等得到充分授權的操作。

參考規范

《民用建筑電氣設計規范》

《電氣裝置安裝工程施工及驗收規范》

《智能建筑設計標準》

《建筑智能化系統工程設計標準》

《大樓自動化系統設計手冊》中國建筑工業出版社

《智能建筑設計技術》同濟大學出版社

建設[1992]102號建筑工程設計文件編制統一規定。

三、樓控產品介紹

3.1 YOCMOON系列樓宇自控系統概述

YOCMOON 系列產品是南京東大智能化系統有限公司于2007年推出的符合CANBUS、MODBUS/TCP的可編程樓宇自控系統。

YOCMOON樓宇自控系統是一個完全的“集散式”系統,其控制軟件及數據庫是存放在整個網絡—從中央控制臺到CAN網絡控制器—的每一個裝置上,中央控制臺實際上起到一個人機對話的作用,通過中央控制臺,管理人員可以對系統進行編程,數據庫管理,監視和控制操作。

 

YOCMOON自控系統構成

1

設備與能源管理系統

YOCMOON300

2

編程與調試工具

YOCVIEW

3

控制器

YOCMOON系列控制器

4

末端

YOCMOON系列傳感器、執行器、閥門、智能儀表等

 

YOCMOON 樓宇自控系統----分布式設備自動化系統給業主帶來的利益

?  集中管理、分散控制的系統結構;

?  所有的接口均使用標準的電氣接口,可以根據需要可以選用合適的傳感變送裝置

?  低造價,低安裝成本;

?  低運行維護成本;

?  低升級改造成本;

?  增加新功能簡單;

?  規模能大能小的結構—從單臺PC到基于網絡技術的管理網;

?  符合用戶需要的各種連接方式

總線型網絡、星型網絡、閉環型網絡、混合型網絡多種拓撲結構

多種介質的通訊網絡總線

?  高的性能/價格比

有競爭力的設備管理軟件費用

容易安裝、學習、使用及維護

?  提供通用的BMS功能

點的顯示和命令

歷史數據的采集

圖形

報表

3.2 YOCMOON自控系統特點

YOCMOON 自控系統是國內先進的設備自控系統,用于控制設備及能源的智能化管理。本系統特別適用于以下三個方面:

A.大、中、單獨規模的建筑物;

B.大規模的設備及樓群;

C.區域性的集散管理系統,如隧道、污水處理廠等。

YOCMOON自控系統適應性非常強,系統為模塊化結構。可很方便地構造出不同規模等級的獨立系統,每級都具有非常清楚的功能和權限,這就使YOCMOON自控系統既可用于單獨的設備管理,也可用于一個區域分散的樓群的集中管理。用戶可通過計算機直觀、詳細地監測并控制設備的運行狀況,完全將設備監控、照明、能源管理、時間表安排以及安全等系統置于自己的監控之下。

3.2.1系統開放性好

YOCMOON系列樓宇自動系統較新的IDCS樓宇自控系統,由一個由高效能PC機和微處理器組成的國際標準CAN總線系統。它為整個大樓的管理提供了簡便、實時有效的手段。該系統遵守CAN網絡協議,是一套標準的集散型網絡系統。

YOCMOON系統對開放技術的廣泛應用,保證了其卓越的集成能力。系統提供CAN接口,預留了RS232、RS485通訊方式,并且配置了TCP等標準軟件接口。 

YOCMOON系統采用總線型的網絡拓撲結構來構成局域網, 通過這層網絡能夠把BAS中所有監控信息及時地反饋到中央站,而中央站系統也可通過這一網絡傳送程序、指令等到有關設備。并且能夠容易地實現與建筑物中其它相關系統和獨立設置的智能化系統之間的數據通信、系統集成以及與其它廠商設備和系統的聯接。

3.2.2 先進的軟件特性

利用視窗的動態數據交換功能,可以很方便地與其它視窗軟件進行數據交換,如YOCMOON300可以直接發送數據到EXCEL電子表格中或者抄送資源運行數據到大樓的物業管理系統和辦公自動化系統中去,實現設備自控系統與其它系統的智能集成。(需要提供有效的通信協議)

3.2.3系統擴展性

    系統可采用自由拓撲結構或總線型拓撲結構由單個的子站拓展為超大型的分布式綜合集散控制系統。這種模塊結構特點對于設備管理系統而言,在先期資金條件有限的情況下,既可保證建筑物的高標準和舒適性,又不會影響以后新功能的擴展,所以說在物業管理方面具有很好的經濟性。

3.2.4 系統的獨立性

YOCMOON系統控制處理單元是具有獨立的CPU和存儲器的DDC控制器,因此只需將一臺該站置于控制現場如空調機房內,通過便攜式計算機將程序輸入即可對現場設備進行控制,所有的現場信息將在子站存儲,可隨時調出查看。同時,子站也可作為網絡的一部分,所有單元均可通過網絡中心控制。

3.2.5系統的高可靠性

由于具備了獨立控制功能,使得子站在中央系統停止工作、通訊完全斷絕的情況下,仍可獨立完成所有的控制功能,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******限度提高了系統的可靠性和靈活性。

3.2.6 先進的網絡通訊

YOCMOON設備自控系統中控制網絡已具備Internet和Intranet的主要特征,已從一般的控制網絡升級為Infranet(基礎網),Internet、Intranet和Infranet之間通過TCP/IP協議實現互聯。整個企業內部可實現資源共享。

網絡操作系統可以采用主從式、對等式或客戶/服務器結構。

網絡結構可以是總線型、環型、星型、混合型等拓樸結構。組網方式靈活,升級改造費用低。

控制網絡Intranet的傳輸速率高達100Mbps,內部總線傳輸速率20kbps。

通訊單元PC-CAN將子站聯結成CAN總線控制網絡,YOCMOON 的每個用戶都能控制可監視聯網的各個單元,遠程終端可通過調制解調器或GPRS與網絡相連來操作系統。

3.3YOCMOON 系統網絡結構

下圖顯示一個基本的YOCMOON樓宇自控系統網絡拓撲圖。

YOCMOON系列樓宇自動系統網絡拓撲圖

 

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