楼宇设备监控设计

楼宇设备监控设计楼宇设备监控设计 1 引言 现代化的商务大厦是以高度的智能化为其主要功能目标的 而楼宇自动化 系统是现代楼宇智能化的体现 楼宇设备监控系统是基于现代控制理论中的分 布控制理论而设计的一个集散型控制系统 它通过中央计算机将分布在各监控 现场的智能单元连接在一起 构成一个先进而完善的综合监控系统 对整个大 厦的机电设备实现集中监测与控制 保证设备在最佳状态下运行 为大厦提供 一个舒适 高效 安全 节能的环境 2 设计依据和标准 1 GB T50314 2000 智能建筑设计标准 2 JGJ T16 92 民用建筑电气设计 规范 3 GBJ42 81 工业企业通信设计规范 4 GBJ232 92 电气装置安装工程 施工及验收规范 5 GB50045 95 高层民用建筑设计防火规范 6 EBI 企业网 Excel5000 设计手册 3 设计原则 楼宇设备监控系统担负着对整个大厦机电设备的集中监测与控制 保证设备的 正常运行 并达到最佳状态 因此 不仅要求楼宇自动化控制系统具有可靠性 同时还具有开放性 灵活性 经济性 在整个设计中 对所控制的点 设备进 行分区 分块 根据各部分的功能特点 选用相宜的 DDC 控制器 整个系统 充分体现了分散控制集中管理的特性 图 1 4 设计选型 某大厦建筑面积 30000m2 地面 32 层 地下 1 层 地上第 6 层为设备层 地下 1 地上 5 层为商场 地上 7 31 层为办公区域 大楼控制中心位于 18 层 大厦 楼宇设备子系统如图 1 所示 根据此大厦的建筑特点和应用功能 选用了美国 Honeywell 公司最新推出的 Excel5000 系统与 EBI 系统相结合的方式 该系统根 据需要可将大厦的楼宇控制系统 消防报警系统及保安自动化系统集成在 EBI 平台上 包括选用最先进的 Lonworks 技术的数字控制器 以及与其他供应商系 统及 OA 系统的开放性接口 4 1 硬件部分 Excel5000 系统包括三个部分 机电设备控制系统 火灾报警消 防控制系统 保安系统 它是一个集成系统 在管理信息域 可与办公自动化 系统相联 在实时控制领域 三种控制系统联接为一个整体 完成数据交换 可实现动作连锁控制 Excel5000 也是一个开放系统 其第二级 单元 控制器 采用了行业规范 LonMark 数据网络通信协议采用工业标准 TCP IP 网络结 构采用以太网 使网络的联接简便易行 同时 采用 Internet 技术 使建筑物 自动化系统可与企业网互联 Excel5000 系统是以现场总线技术为基础的集散 型控制系统 主控制器 I O 采用 LON 总线 部件采用先进的电子技术 使控 制器的可靠性达到平均无故障时间 MTBF 小于 12 万 h 具有工业过程控制水平 由于火灾报警消防控制系统 保安系统在本大厦中是各自独立的系统 所以在 此只介绍机电设备控制系统 4 2 软件部分 Excel5000 系统所采用的控制原理是建筑自动化中的分布式控制 系统 网络结构网如图 2 所示 图 2 5 各子系统的具体设计 5 1 新风空调系统的监控 1 监控对象 设置 121 个点实现对 14 台 BFPX 系列 变风量空调机组远程起停控制 节能控制 实时监视和故障诊断 对 2 台 39G2330 型组合式空调进行远程起停控制 2 远程起停控制 当风机控制箱控 制按钮处于自动位置时 在楼控工作站上可远程起动或停止风机 当控制按钮 处于手动位置时 可本地起停新风机组 空调机组 3 节能控制 以新风入口 温度 新风出口温度 所处季节等为参量 利用软件编制相应新风机节能管理 控制程序 对新风机 空调机进行控制 对水阀的开度进行 PID 调节 根据各 新风机 空调机控制区域作息时间 制定相应的时间表 定时自动控制新风机 空调机的起停 楼控中心可对新风机 空调机和水阀进行软手动控制 4 实时监视 实时监视各新风机 空调机运行状态及新风机 空调机有无故障报警 5 故障诊断 当检测到新风机 空调机出现故障时 楼控工作站立即发生故障 报警 提醒操作员通知相关人员维修设备 6 过滤器阻塞报警 空气过滤器两 端压差过大时报警 提示清扫 7 在商场内设置空气质量监测点 根据二氧 化碳浓度直接调节变风量空调机 从而调节新风回风 确保商场的新风流量满 足空调新风舒适感的要求 监控点分布如图 3 表 1 所示 图 3 5 2 直燃机组的监控 2 1 监控对象 设置 85 个点对 2 台 BZl02 K B 型直燃 机组 2 台 BZ85 K C H2 型直燃机组及冷温 冷却泵 冷却塔风机进行状态 及故障监控 2 远程自动控制 在楼控工作站上可以实现直燃机组远程控制 3 故障及工况监测 对直燃机组 空调水泵 冷却塔风机进行状态检测及故障 报警 一旦检测到故障 即发生报警提示维修人员对设备进行维修 直燃机组 其他更详细的参数的监测 通过集成平台对直燃机组进行 信息系统集成加以实 现 这样可节省业主投资 避免重复建设 根据大楼的要求 累积每台冷冻机 组运行时间 自动切换到运行时间最短的机组 使每台机组运行时间基本相等 目的是延长机组使用寿命 根据冷源系统总负荷量 一次供回水温差 X 总流 量 进行冷水机组台数控制 运行台数需与负荷相匹配 实现机组最优起停时间 控制 使设备交替运行 平均分配各设备运行时间 对各季节的优先使用设备 进行指定 发生故障时自动切换 根据送水分水器温度进行减少 回水集水器 进行增加的冷源运行台数补充控制 负荷计算 Q K M T1 T2 式中 Q 负荷 K 常数 M 流量 T1 回水总管温度 T2 供水总管温度 冷冻水系统控制方案 所有冷冻机组的起停与相关的负荷控制连锁 用户可以 根据现场的具体情况和用户的要求对这些程式中的参数及连锁点自行修改和设 定 BAS 系统通过安装在冷冻机房内的 Excel5000 系列直接数字控制器来完成 对冷冻机组的控制要求 冷冻机台数控制 运行顺序的转换控制根据水系统的 供回水温差和流量计算空调系统的冷 或热 负荷 以此来对冷水机组 冷冻水 泵 冷却水泵 冷却塔风机 冷却塔进水阀及相关的水阀实现联动控制 同时 监视其运行状态及故障状态 冷水机组开机台数控制方案如表 2 所示 旁 通调节阀控制 在系统出现低流量的情况时 通过软件计算旁通阀开度 保证直 燃机组的安全运行 定时起停控制 可以根据用户实际情况 制定相应时间 表 定时控制直燃机组的起停 监控点分布如表 3 图 4 所示 图 4 5 3 送排风机系统的监控 1 监控对象 监控设备包括 5 台强排烟风机 P1 P5 4 台送风机 S1 S4 具体型号为 4 台 4 68N08C 离心风机 2 台 4 68N06 3C 离心风机及 3 台 SJG 一 4 5F 斜流风机 共设置监控点 18 点 2 具体监控内容 实时监视 对各风机运行状态进行监视 故障诊断 一 旦检测到送排风机出现故障 立即产生报警提示 提醒操作人员 通知检修 监控点分布如表 4 所示 5 4 给排水系统的监控 1 监控对象 需监控的设备包括生活水泵 消防泵 喷淋泵 地下水池 顶层水箱水位 水泵及污水坑水位共设置监控点 22 点 2 具体监控内容 实时监视 对地下水池和屋顶水箱的高低水位 生活水 泵 消防水泵及污水泵运行状态进行监控 故障诊断 各生活水泵 消防 水泵及污水泵一旦出现故障 或水池 水箱 集水坑水位出现超限报警 立即 产生报告 提醒操作人员 通知检修 监控点分布如图 5 图 6 所示 图 5 图 6 5 5 供配电系统的监控 1 监控对象 需监控的设备包括 1DP 2DP 低压进线 柜 4DP 联络柜 共设置监控点 21 点 2 具体监控内容 远程控制 通 过编制相应控制程序 实现市电双回路供电电源母线开关的远程监测 实时 监视 楼控中心可对空气断路器状态 市电电压电流进行实时监视 故障 诊断 当市电供电电源出现故障 如缺相 断电等 时 作出相应保护 并立 即产生报告 提醒操作人员 通知维护人员进行维修 监控点分布如表 5 图 7 所示 图 7 5 6 照明系统的监控 1 监控对象 设置 58 个点对各楼层总照明配电箱进行监 控 2 监控内容 远程定时控制 根据各楼层办公作息时间 制定相应控 制时间表 编制相应软件控制程序 定时开关控制 29 路照明控制箱的开关 状态监视 楼控工作站可对各路照明配电状态进行监视 一旦出现异常情况 立即产生报警 提醒操作人员 通知维护人员进行维修 监控点分布如表 6 图 8 所示 图 8 5 7 电梯系统的监控 1 监控对象 设置 20 个点 对 10 台电梯运行工况进行 监控 2 监控内容 可对电梯运行状态进行实时监测 一旦出现异常 立即产 生报警 提醒操作人员 通知维护人员进行维修 监控点分布如表 7 图 9 所 示 图 9 6 系统控制方案说明根据大楼的实际状况 采用了 6 个控制器 构成整个大楼楼控系统的控制网络 分布在 1 层 4 层 6 层 18 层 见图 10 楼宇控制系统原理图 图 10 6 1 楼宇设备分布特点 该大厦地下 1 层 5 层每层有两台变风量空调机组 根据机组在设置位置对称的特点 将控制器分为两大控制区域 最大限度地节 约了工程材料 其中在 1 层设置两台 DDC 控制器 1FXL80 1 和 1FXL80 2 实现对地下 1 层及 1 层变风量空调机组的检测与控制 4 层设置两台 XL100 控 制器 对室外温度和 3 4 两层右侧区域变风量机组的检测与控制 对 2 5 五层 的用电 扶梯状态和故障变风量空调机组的集中管理 6 层为设备层 大楼重 要机电设备均集中在此层 有 4 台直燃机组 空调水系统 供配电系统 所需 监控点较多 故在 6 层设置一台 6FXL500 控制器 实现对 6 层的空调系统 供 配电系统及地下 1 层 地上 13 层楼层配电箱的状态采集和远程控制 在大楼 18 层设置一台 XL500 控制器对一台组合式空调机组和地上 14 23 层楼层配电 箱的状态采集和开关控制 在 28 层设置 18FXL500 的远端 I O 箱 实现地上 24 层至 32 层的楼层配电箱的状态采集和开关控制 同时也对 32 层的一台组合 式空调的启停进行控制 6 2 具体说明 各信号点 被控点分别就近连接至控制器 XL500 XLl00 XL80DDC 控制器上 所有 DDC 控制器之间通信线选用 RVVP 2 0 75 模拟信号线选用 RVVP 2 0 5 所有数字信号 DI DO 控 制通信线缆选用 BV 1 0 因大楼六层机