空调自控技术方案

空调自控系统技术方案空调自控系统技术方案 第第 1 章章 总体设计说明总体设计说明 1 1建筑概况 本项目 XXXXX 有限公司整体迁扩建项目 位于浙江省杭州市 共有综合 车间 1 及综合仓库 综合车间 2 质检研发楼 前处理提取及仓库 4 个区域 1 2工程设计资料 暖通专业图纸 1 3采用的主要规范及标准 1 智能建筑设计标准 GB T50314 2006 2 智能建筑工程质量验收规范 GB50339 2003 3 民用建筑电气设计规范 JGJ T16 2008 4 公共建筑节能设计标准 GB50189 2005 5 建筑设计防火规范 GB50016 2006 6 低压配电装置及线路设计规范 GBJ54 83 7 电气工程施工质量验收规范 GB50303 2002 8 采暖 通风与空气调节设计规范 GBJ19 87 9 分散型控制系统工程设计规定 HG T20573 95 10 低压配电装置及线路设计规范 GBJ54 83 11 低压配电设计规范 GB50054 95 第第 2 章章 设计范围设计范围 2 1空调自控系统 冷热源系统 空调机组 新风机组 配套排风机 除尘机 室外温湿度 室 内温湿度 室内静压 定风量阀 变风量阀 第第 3 章章 系统组成系统组成 3 1系统主要技术指标 1 本工程空调自控系统设计成一套完整的分布式集散控制系统 通过对厂房 的空调机组 新风机组 配套排风机 除尘机组等主要机电设备的集中管理 和分散控制 使之达到最佳运行状态 同时收集 记录 保存及管理各系 统中重要信息及资料 实现综合自动监测 通讯 控制与管理 达到科学 管理 节能管理及综合报警处理的目的 提高建筑物的现代化管理水平 2 系统采用基于 B S 浏览器 服务器 的网络体系结构 系统网络协议符合 国际标准 ISO16484 5 BACnet 系统为两层网络结构 分别为管理层和控 制层 两层网络均具有足够的开放性且应易于扩展 为将来运营和维护中 可能发生的变化提供便利 3 系统由服务器 工作站 网络控制引擎 现场控制器 DDC 等组成 服务器 工作站与网络控制引擎通过管理层网络采用 BACnet IP 协议通讯 网络控 制引擎作为管理层网络核心设备管理控制层网络并向服务器 工作站发布信 息 控制层网络现场控制器通过 RS 485 现场总线连接到网络控制引擎上 采用 BACnet MS TP 协议与网络控制引擎及其他现场控制器保持紧密联系 传感器及执行器等连接至各现场控制器 4 系统在控制中心配置服务器及工作站 操作系统支持 Windows XP 系统配 置打印机用于系统的报警及统计资料的打印 系统仅需在主控工作站上安 装系统管理软件 无需在分控工作站上购买和安装特定的软件 5 为满足管理要求 整个系统还可以让用户设任意多个工作站通过 Web 以共 享方式访问 系统应支持至少 5 用户同时访问系统 6 为保持系统稳定安全 系统数据存储不仅仅依赖于工作站电脑 工作站电 脑因为故障或者其它原因无法访问即工作站失效时 网络通讯亦可以在正 常情况下运作 用户仍旧可以采用 WEB 方式通过网络控制引擎访问系统 网络控制引擎与服务器之间互为备份 7 按照对机电设备分散控制的原则配置现场控制器 现场控制器之间可以点 对点无主从的方式进行直接通讯 控制层网络中任一节点故障时均不致影 响系统的正常运行和信号的传输 从而保障系统不间断的可靠运行 8 现场控制器可根据现场点位数量 设置 I O 模块以扩展容量 现场控制器 与模块间的通讯协议应与控制层网络现场总线上的协议相同 使得 I O 模 块既能用于扩展现场控制器的监控容量 又可以直接接驳于控制层网络现 场总线上 为将来运营和维护中可能发生的变化提供便利 9 现场控制器和 I O 模块均能支持通用输入输出点 即输入点既接受模拟量 输入又接受数字量输入 使 I O 配置更灵活 10 为保障网络的通讯质量和稳定性 每条控制层网络现场总线长度不超过 1200 米 每条总线监控点位不超过 1000 点 3 2系统网络结构 我们为本工程配置的 MSEA 系统由操作站 网络控制引擎 现场控制器组成 其系统架构示意如下图所示 图 MSEA 系统网络架构 系统构架采用两层网络结构 支持 BACNET 协议标准 管理层上服务器 工 作站之间的通讯采用基于 BACnet IP 的 B S 方式 控制层上 DDC 之间通讯采用 符合 BACnet MS TP 协议方式 管理传输层建立在 100M 以太网络上 采用星形连接方式 以综合布线为物 理链路 通过标准 BACnet IP 通讯协议高速通讯 进行信息的交换处理 主要 设备包括服务器 管理工作站 网络控制引擎等 系统基于浏览器 服务器 Browser Server 结构 控制中心设置一台主交换机 控制层通过网络控 制引擎 NAE 转换后连至交换机 控制层采用总线拓扑结构实现各个 DDC 之间 DDC 与网络控制器之间以及 它们与接口设备的数据通信 遵守 BACnet 标准 SSPC 135 支持 BACnet MS TP 协议 控制层每一条现场总线的总的信息量不超过 1000 点 保障了网络的通讯 质量和稳定性 为了确保现场控制的可靠性 一个调节闭环中的或一个有逻辑 控制关系中的各个传感器 执行器将全部接到一个 DDC 控制器中 现场总线还 支持自由拓扑结构 易于在网络中添加或减少设备 为组网实施和今后升级改 造提供了最大的便利 DDC 控制器还具有扩展功能 系统中无论是管理层还是控制层 均具有同层资源共享功能 在系统主机 发生故障时 所有网络控制引擎仍保持通讯和数据的交换 而倘若网络控制引 擎掉线 其控制网络的全部现场控制器之间亦能保持点对点无主从的方式进行 直接通讯 从而保障系统不间断的可靠运行 另外 MSEA 系统架构是面向 IBMS 集成的强大平台 IBMS 服务器管理软件 也是该系统架构中的组成部分 它用来连接信息域和其他控制系统 并管理庞 大的网络 第第 4 章章 系统选用设备系统选用设备 4 1操作站 MSEA操作站是当今控制领域最为先进的 最为友好的系统集成及管理平台 它是在MSEA系统的基础上进行升级的功能极其强大的最新产品 它着眼于国际 通用标准 提供给用户高级管理系统和适应将来发展的工业微机控制 支持多 种国际工业标准 如最新的标准协议 BACnet Ethernet TCP IP LonWorks ODBC Open Data e Connectivity ActiveX DDE WindADS 95 98 2000 NT Internet Intranet及OPC OLE for Process Control 等等 操作站每个工作区都是ActiveX 文件服务器 提供 给用户极其灵活和无缝的应用环境 它的动态图形 动态历史记录 动态趋势 等功能为用户提供了极其友好的界面 最为直观的管理 由于采用了最新的软 硬件设计 MSEA系统及其操作站具有友好的界面 开放式结构 完全符合工业标准 用户可以跟上软件及硬件的不断发展 METASYS系统代表了楼宇管理与控制的最新潮流 体现了最新的质量 性能 可 靠性方面的工业标准 MSEA及其操作站不仅提供了当今最好的设备管理系统 并且保证了系统以后的发展 MSEA采用分布式结构 实现集中管理 分散控制 软件和数据贯穿于MSEA 网络 也就是说 不是只有一个中央处理器负责监控全部设备 操作站不再扮 演网络 大脑 的角色 它用于编程 创建数据 报表汇总 和其他操作功能 信息从操作设备下载到各现场控制器 而数据也会稍后被上传到操作设备存档 所有管理操作站均可通过Web访问 采用标准WEB浏览器界面 具有统一的 操作界面和同等使用功能 能实时动态显示所集成的各子系统经授权选择的设 备工作状态及报警信息 授权显示及设定各种参数值 提供设备的维护记录 电力和能源消耗分析等日程统计报表 操作站界面能实现以下功能 彩色动态图形用户界面 提供用户的安全访问手段 通过输入用户名和密码来鉴别试图连入系 统的用户 该访问授权的设置应能对用户或用户组的登录时间 设备 管理范围和操作级别三个方面同时定义 区分报警信息显示的优先次序 能够设定不同级别的告警或报警分别 传送至工作站画面 打印机 数据库 email 服务器或其他应用服务器 并提示报警设备的类别 位置 故障原因等 提供以图形方式显示的趋势数据 提供时间表功能 提供图形化的编程手段 全部由鼠标点取完成各种应用程序的编制和 修改 具有跟踪用户操作的能力 4 2 网络控制引擎 网络控制引擎是本系统架构的核心设备 也是管理现场网络并向操作站发 布信息的职能设备 网络控制引擎代表了建筑设备监控系统业界最新的技术和 发展趋势 它在硬件中内置了 Windows Embedded 操作系统和空调自控系统的 监控管理软件 基于 Web 的设计使这个硬件能够作为 Web 服务器将建筑设备 监控管理系统的信息在以太网上发布 并通过嵌入式网络用户界面进行系统导 航 系统配置及系统操作 而不需要安装任何专用程序 网络控制引擎技术规格 能通过以太网和 MS TP 进行通讯 双绞线通讯总线的网络通讯速率从 9 6k 到 76 8Kbps 提供 DDC 与 DDC 对等通讯能力 允许系统全局数据 交换 为 MS TP 通讯主干上 BACnet 设备提供全局 DDC 管理 32 位处理器高处理速度 192 MHz SH4 7760 增强型处理器 通用性 内置 10 100M 以太网卡与速率可达 76 8Kbps BACnet MS TP 局域网 可靠性 内置 EEPROM 与 ROM 闪存 报警 至少可设置 200 个报警设定 可个别地按需要配置 BACnet 事故 报告物件 趋势日志 至少可存储 200 个趋势日志数据 用于历史记录和分析 电源 24VAC 50 60 Hz 功耗 20VA 电池 可更换 3 0V 锂电池 能保持一年半的实时时钟和 RAM 中数据的 备份 备用电池的寿命为十年 内存 CPU 128 MB 闪卡 EPROM 128 MB SDRAM 动态随机存取存 储器 用于操作数据动态内存 实时时钟 控制器内置 电池后备电源 实时时钟支持时间排程操作 趋势日志 定时自动控制功能 遵从标准 UL 认证 CE 标志 EMC 指令 89 336 EEC BTL B BC 认证 4 3 DDC控制器 DDC 控制器需采用标准的 BACnet 主从 令牌传递 MS TP 协议进行通信 为控制大楼机电设备提供全方位的标准应用 DDC 控制器可以按照实际控制要求而自由编程 无论是独立工作或连入 BACNET MS TP 网络时 它的软 硬件功能灵活地适应各种不同的控制过程 除此之外 DDC 控制器还可在扩展总线上连接 I O 扩展模块 来增加它的输 入 输出点的容量 并可通过内置的 LED 来监控这些点 当这条网络连入完整的 网络时 控制器可将所有监控点情况和各种控制信息准确的提供给整个网络或 控制站 技术规格 通用输入点 可支持干接点数字输入 0 10V 电压输入 4 20mA 电流 输入 阻值型模拟量输入 通用输出点 可支持开关量数字输出 浮点输出 0 10V 电压输出 4 20mA 电流输出 输入输出特性 6 个通用输入 UI 2 个数字量输入 DI 4 个 通用输出 CO 3 个晶闸管 triacs DO 2 个模拟量输出 AO 通用性 BACnet MS TP 局域网 速率可达 76 8Kbps 多功能 可编程与可独立操作 可靠性 内置闪存的高性能处理器 内置闪存可驻存 数据不易丢失 可编程 电源 20 30 VAC 50 60 Hz 24VAC 电源一端必须接地 需内置 24VDC 输出 提供 24VDC 最大输出 250mA 给传感器和其它 设备 处理器与内存 处理器 32 位 20MHz Renesas H8S 2398 RISC processor 19 66MHz 时钟速率 内存 1256KB FLASH 520KB RAM DDC 采用基于模式识别的自适应在线调节技术 遵从标准 UL 认证 CE 标志 BTL B ASC 认证 第第 5 章章 监控内容及控制说明监控内容及控制说明 5 1 冷源系统 BAS对冷源系统实现冷水机组 配套冷冻水泵 冷却水泵 冷却塔等相关系 统设备的群控 冷水机组设备供应商提供BAS通信接口 将机组内部参数开放给 楼宇自控系统 监控内容如下 监控内容如下 制冷机组内部参数 如 冷冻水温度设定值 冷冻水进水温度 冷冻 水出水温度 冷却水进水温度 冷却水出水温度 蒸发器冷媒温度 蒸器压力 冷凝器冷媒温度 冷凝器压力 压缩机排气温度 轴承温 度 电机绕组温度 油槽温度 油压力 油压差 基本需量限制点 作用中需量限制点 线电压百分比 线电压实际值 压缩机马达负载 压缩机满载电流百分比 压缩机马达电流安培数 目标导叶 滑阀 位 置 实际导叶 滑阀 位置 压缩机启动次数 12小时内启动次数 压 缩机开机时间 机组报警状态 机组运行状态 机组的控制模式等 并可实现设定温度控制 机组启停控制等 具体功能 点位根据冷冻 主机厂家提供的协议内容 不仅限于此 冷水机组运行状态 故障报警 手 自动状态监测 启停控制 冷水机组冷冻 冷却水水流开关状态监测 冷冻水泵运行状态 故障报警 手 自动状态监测 启停控制 冷却水泵运行状态 故障报警 手 自动状态监测 启停控制 冷却塔风扇运行状态 故障报警 手 自动状态检测 启停控制 冷却塔电动蝶阀开关控制及阀位状态反馈 冷冻水供 回水总管温度 流量监测 冷却水供 回水总管温度监测 冷冻水供回水压力监测 压差旁通调节 室外温湿度监测 冷水机组 冷冻水泵 冷却水泵 冷却塔运行时间累计 控制说明 控制说明 顺序启停设备 顺序启停设备 按编写之时间程序或通过管理中心操作员 顺序联锁 启停冷冻机组及各相关设备 冷却塔 冷却水泵 冷冻水泵 冷水机 组 冷冻水泵 冷却水泵 冷却塔一一对应 开启数量匹配 冷水机 组 冷水泵 冷却水泵 冷却塔风机及其进水电动蝶阀应进行电气联 锁启停 其起动顺序为 冷却塔进水电动蝶阀 冷却水泵 冷水泵 冷却塔风机 冷水机组 冷水机组在冷水水流得以证实后启机 系统 停机时与上述顺序相反 冷负荷计算 冷负荷计算 根据大楼实际负荷 冷冻水温差 流量 或者冷冻机负 载电流百分比 自动调节冷冻机组启动的台数 设备选择原则 设备选择原则 按照 均等运行时间 原则 顺序启停各台机组设备 延长设备使用寿命 冷冻水压差旁通调节 冷冻水压差旁通调节 当冷冻系统关闭时 冷冻水旁通阀强制打开100 当冷冻系统启用时 冷冻水旁通阀的开度随冷冻水供回水压差进行调 节 使维持合适的压差 保证空调系统的正常工作 冷却塔启停台数控制 冷却塔启停台数控制 根据冷却水回水温度 自动调整冷却塔开启台 数 保证冷却水温度在冷冻主机能效比较好的温度范围内 32 37 冷冻水出水温度再设定 冷冻水出水温度再设定 根据外界环境条件 冷水机组的运行状态 空调机组的运行特性 末端负荷情况 空调区域的温湿度参数等 优 化机组运行状态 自动重设冷冻水出水温度 如过渡季节 在满足空 调区域除湿制冷的舒适性条件下 适当提高冷冻水出水温度 提高机 组的运行能效 冷冻水出水温度每提高1 冷水机组的运行能效提高 3 5 5 2 热源系统 BAS对热源系统实现配套热水循环泵 热交换器等相关系统设备的群控 监控内容如下 监控内容如下 热交换器二次侧供水温度监测 超温报警 热交换器一次侧回水阀 蒸汽阀 调节 热水循环泵运行状态 故障报警 手 自动状态 启停控制 控制说明 控制说明 设备联锁控制 按编写之时间程序或通过管理中心操作员 顺序联锁 启停锅炉及相应热水循环泵 锅炉及热水循环泵一一对应 开启数量 匹配 热交换器温度控制 监测二次侧供水温度 通过比例积分 调节一次 侧回水水阀 蒸汽阀 开度 使热水出水温度保持在设定值 5 3 洁净空调机组 监控内容如下 监控内容如下 送风温湿度 回风温湿度监测 风机的运行状态 故障报警 手 自动状态 启停控制 送风管风管静压监测 送风机频率调节及反馈 过滤网淤塞报警与风机压差状态 冷水阀调节控制 热水阀调节 加湿阀调节控制 新风 回风风阀控制 控制说明 控制说明 按内部预先编写之时间程序或通过管理中心操作员启停风机 并自动累