华为楼宇自动化工程设计方案及实现.doc

华为楼宇自动化工程设计方案及实现智能大厦在我国乃至世界各地可谓方兴未艾，它是现化建筑技术和高新技术相结合的产物。它可以系统集成、功能集成、网络集成和软件界面集成等多种集成技术为基础，融建筑物结构、系统、服务和管理于一体。在各个子系统中，楼宇自动化系统是其中很重要一部分，它包括：搂宇机电设备监控系统、消防报警系统、安保系统、广播音响系统、停车场管理系统以及卫星电视接收和有线电视系统。1. 工程简介 深圳华为技术有限公司龙岗生产中心楼宇自动化系统是集生产厂房和办公写字楼为一体的智能型综合建筑物，总建筑面积12万余M 2，总监控点数达3000多点，为一国内鉴定会罕见的大型楼宇自控系统。针对这样一个规划、范围广的BAS工程，我公司采用Honeywell公司的Excel 5000系统来研制开发。Excel 5000系统采用集散型控制系统（TDS）的主控技术，它符合中国国家行业标准JGJ/T16-97“民用建筑电气设计规范”第26章“建筑物自动化（BSA）”中的有关规定和要求。本工程设计可以达到以最小的能耗提供舒适的环境空间，在任何地方可通过电话了解并监控生产中心的设备运行情况。2. 系统结构 本系统包括两个相互通信的中央监控站，每个监控站上挂接两条控制总线（C-BUS）每条总线各挂15个左右区域控制器，利用语音软件（Interactive Voice Response Software）可以实现电话远程控制，通过电话进入总个楼宇系统，监视并控制现场的物现点。本系统的结构图如一。本系统共采用了58个直接数字式控制（DDC）其中，Exce1500大型模块式控制（监控点最多可达128点）21个，Excel 100中型单元式控制器（监控最多可达36点）37个。从整体结构可见系统分为四个部分：中央监控站、区域控制器、现场设备（图中没有画出）和通信网络。中央控制站是整个系统的最高层管理中心，用来监视、控制、数据处理和中央管理，即对来自分站的数据和报警信息进行实时监测，同时也向分站发送各种各样的控制信息，也可以对已有的数据进行打印、做各种报表，做数据的历史趋势曲线等；区域控制器即所谓分站，它对下具独立完成对现场电气设备的数据采含有和控制，对上具有与中央控制站通过网络介质通信的功能；现场设备直接与控制器相通，它有数字和模拟信息直接接到控制器。从控制器输出的控制信号也直接引到现场设备；现场设备具有安全可靠能满足实际要求的精确和特点；通信线一般使用屏蔽或非屏蔽双绞线，在中央控制站一层使用TCP/IP协议，通信速可达10Mbp5。在分站一层使用RS485协议，通讯速率可达1Mbps。3. 楼宇机电设备监控系统方案设计 华为的楼宇机电设备监控系统是楼宇自动化的枢纽，它担负着监测和控制整个大厦的设备运行的任务，在节省能源的前提下使之运行达到最佳装态，其监控对象主要包括空调通风监控系统、给排水系统、供配电系统、照明与动力系统及电梯系统五大部分，而空调通风监控系统包括风机吊柜、风机盘管、送排风机、新风机组和冷冻机站3.1中央制冷系统冷东站包括五组冷却塔、六台冷水机组成一个中央制冷系统，主要是监测冷却塔、冷冻水系、冷冻机组、冷却水泵各自的状态、故障、手自动、测量冷冻机总供水和总回水温度，他们之间的压差等，通过计算机相应的公式来进行控制。进行监控。进行监控折目的就是方便、节能，因此除了在配置时要适应用量大小之外，还应在正常动作设备的前提下合理使用，使消耗的能量达到最小。3.1.1对每一台制冷机组设置一个时时累积器，当其中任何一台设备发生故障时，不管是串联运行还是并联运行，系统自动停止该设备，启动另一台累计运行时间最少的相同功率的冷水机组。3.1.2根据分水器的供水温度T1、流量F1和集水器的回水温度T2、流量F2计算空调系统的实际冷量（冷负荷）按实际的冷负荷控制投入冷水机的数量，从而达到冷水机组节能的最优控制。具体实施过程如下：实际冷盘计算公式：Q=（T2-T1）*F1注：供水温度总是比回水温度低，即T2T1，且水流量基本保持不变，一般F2F1。根据各冷冻机组的功率，决定投入台数和功率大小，投入的设备也是相同功率中累计运行时间最少的。3.1.3冷却塔风机、冷冻水泵、冷却水泵、冷冻机组发生故障时，产生时报警，并根据制冷系统中设备停止正确停机。3.1.4在中央制冷系统的启动和停止过程中应按照严格的顺序控制。逆流程的停机程序：制冷机一冷冻泵一冷却泵一冷却塔风扇及进出水阀门。3.2新风组、空调机组的监控。新风空调组监控的最主要的目的是达到一定温度和湿度并控制风量，把三控制在ASHRAE的舒适区内，在此前提下达到消耗最小，“华为工程”中主要是对温度进行调节，而由于南方的气候比较潮湿，因而不进行湿度的控制。3.2.1根据送风温度与系统中设定的温度值进行比较，并且允许风机运行的条件，用PID（比例积微化分）调节控制冷冻水电动调节阀，改变冷冻水流量，使送风温度达到设定值。这里设定的温度值越大，则所城的制冷能耗越少，但又要使人感到非常舒适。因此查看ASHRAF舒适图，发现26度精度要求和节能要求，设置PID的各个参数；同时为了避免温度变化很小时动作地缓慢或温度变化过大时积分饱和，采用积分压制；在PID输出量85%时，禁止积分。3.2.2对内机的运作进行有条件控制，即当过滤器压差开关动作为1（即过滤器者堵塞）时应该马上停止风机运行，以免风机不停地抽风，而由于过滤堵塞进新风量很少，从而导致风管内空气抽空而风机室转以至烧坏风机，当风机状态为1而风机差为0时（风机产生故障）变应停止风机运行。3.2.3由于风机吊柜的冷冻水阀的开与关是由两个电磁开关阀控制的（一般冷水阀是由一个电动阀所在，这要视购卖设备而变），设计用两个DO点来分别控制，因此就要使这两个点工作错开，不能同时进行，用逻辑条件控制方案可以很容易实现，当然这里同时要和风机的启动停进行连锁，即风机停止或温度低则冷水阀控制点启动，同时令冷水阀开控制点为停止；温度过高时则冷水阀开控制点启动（引发风机启动）令冷水阀关控制点停止。另外，若电磁水阀（开或关）里的微电机长时间带电运行，电磁水阀怕然容易损坏，而水阀由关闭到全开运行时间360秒（测试所得），因此对其运行时间必须控制，这里仅用一个360秒的脉冲就可能实现。3.2.4对于风机故障和过滤器堵塞应有实时报警，以便检修风机和清洗过滤器。3.3风机盘管的监控实际上只是对风机盘管供电源进行控制。在此工程中，风机盘管按不同的区域划分成不同的组，每组的风盘数量不一定相同，从3个到9个不等，但其控制方式完全相同。3.4送排风机主要是起到通风换气的作用。对它的状态、故障、手自动状态进行监视，对供电电源进行控制。4. 系统设计方案在CARE软件中的实现 Excel CARE1.5.2软件是一图形工具，它让用户方便选择所需的各种控制系统图案，例如冷却塔、风机、测温器、冷/热水盘管等，用图形化的编程方法和已有的控制模块构成各种功能强大的控制回路，结合编制的控制顺序和运行时间表，能满足各种各样的用户需求，而且它可检查“控制方法”和“开关逻辑”，保证程序的逻辑正确性。对于所做的控制和输入输出点，可以的选择地汇总并打印出来，根据以上的各种方案，在绘制完控制系统图之后，首先是在带有输出控制的流程中实现连续控制，这里主要采取了PID模块（主要用于温度控制）、SWI模块、CYC模块（完成间隙运行）等；其次是实现以时间和状态为转换条件的顺序控制即开关逻辑，主要是风机的连锁控制，冷冻水阀开/关的启停连锁控制，PID的积分压制实现和延时等；最后利用CARE提供的时间表控制，依据甲方提供的工作作息表决定设备按每日、每月、每年的时间设定表启停。经过组合各个控制模块，EXCEL5000控制器可具有如下各项节能的功能：4.1最佳启动。根据建筑物人员作用的情况前开启空调设备，晚间之后关闭空调设备。4.2最佳关机根据建筑物人员下班情况提前下关闭空调设备。4.3间隙运行。不在影响环境舒适程度的前提下，使设备合理地间隙启停，以减少空调损耗。4.4焓值控制。充分考虚空气潜热，最大限度地利用室外空气进行室内温度控制，尽量减少空调设备的运行时间和能耗。4.5设定值再设定。根据室外空气温度的变化对新风机和空调机的送风或回风温度设定值于设定，从而减少空调设备能量消耗最低。4,6夜间风。在凉爽季节利用夜间新风充满建筑物以节约空调能耗。5. 系统特点 本系统的中央监控站（上位机）与分站（区域控制器）可以直接通信，而不通这网络控制器，速率为1Mbps；分站可以单独运行而无需中央站控制，保证了控制器的相对独立性；同时，本系统是一个开放的系统，在控制域干线上主凤有与其他厂商