西门子楼宇自控系统设计方案

楼宇设备自动控制系统 BAS 1 楼宇自控系统楼宇自控系统方案方案 一 需求分析一 需求分析 1 1 项目概述及设计思路 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 以上 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 高运作效率 低维护成本 高可靠性和高性 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 用及维护成本 实际使用效果等因素我们采用 SIEMENS 公司的 APOGEE 楼 宇自动化控制系统 APOGEE 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 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 楼宇设备自动控制系统 BAS 2 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 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 ANST135 1995 高层建筑设计防火规范 GB50045 95 信息技术互连国际标准 ISO IECl1801 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 楼宇自控系统特点三 楼宇自控系统特点 西门子楼宇科技公司的 APOGEE 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 是基于 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 APOGEE 简介简介 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 楼宇设备自动控制系统 BAS 3 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 APOGEE 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 APOGEE 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 APOGEE 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 可靠性 APOGEE 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 APOGEE 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 先进性 APOGEE 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 APOGEE 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 APOGEE 网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 经济性 APOGEE 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 APOGEE 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 APOGEE 系统结构系统结构 楼宇设备自动控制系统 BAS 4 APOGEE 采用了多层网络结构和世界先进技术 使得 APOGEE 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 APOGEE 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 MBC MEC PXC 系列控制器等 现 场 DDC 通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 PXC MODULAR 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 Insight 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 自控级自控级 AAAAA AL N Insight 数据库服务器数据库服务器 Insight 用户端用户端 Insight 用户端用户端 管理级管理级 JmmmmmMM MMMMMMMM LNM MLN PXC 24控制器 PXC MODULAR控制器 PXC 16控制器 楼层级楼层级 ALN RS 485 TX I O 综合布线 TCP IP TCP IP 线TCP10 100M 10 100M 楼宇设备自动控制系统 BAS 5 3 3 PXC 紧凑型系列控制器紧凑型系列控制器 3 3 1 描述描述 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 自动控制系统 的必要组成部分 PXC 紧凑型系列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 ALN 冷冻机冷冻机 锅炉锅炉 灯光灯光 消防系统消防系统 安保系统安保系统 LonWorks PLC Modbus ApogeeWeb 服务器 RENO 服务器 Apogee Terminal 服务器 OPC 客户端 服 务器 Apogee BMS 系统 UCM 服 务器 以太网以太网 网关网关 MBC Apogee 客户机 MEC Apogee 以太网 接口 BACnet 设备 Apogee InfoCenter 服务器 Apogee BACnet 服务器 Internet Apogee 客户机 Web Browser MBC MEC TCP IP MBC FLN TEC MEC w Enet 楼宇设备自动控制系统 BAS 6 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 AO 和 3 个数字量输出 DO PXC24 除了有楼宇和系统管理的基本功能外 PXC24 控制器提供 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 O 4 个超级通用输入输出 X 3 个模拟 量输出 AO 和 5 个数字量输出 DO 3 3 2 特点 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 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 O 技术 通过功能极强的可配置I O 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 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 楼宇设备自动控制系统 BAS 7 通过以太网或RS 485 网络来支持APOGEE P2 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APOGEE 以太网微型服务器可连接RS 485 APOGEE 自控层网络或 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 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 楼宇设备自动控制系统 BAS 8 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 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 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 楼宇设备自动控制系统 BAS 9 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 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 和一个 用于APOGEE 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Telent 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 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 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 楼宇设备自动控制系统 BAS 10 3 3 10 内置能源管理程序 内置能源管理程序 以下应用程序已编制在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 模块介绍 TX I O 是一系列在 APOGEE S600 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 TX I O 模块为基于 TX I O 技术的 APOGEE S600 TM 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 活性及更好的人性化操作 8 种 TX I O 模块 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 点超级通用模块 TXM1 8X 楼宇设备自动控制系统 BAS 11 8 点带本地液晶显示 LOID 超级通用模块 TXM1 8X ML 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 指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 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 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 MEC 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 输入 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 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 的保险丝的监控 3 3 12 2 TX I O 总线连接模块 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 楼宇设备自动控制系统 BAS 12 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如果传感器是由外部供电的话 有源输入输出 有源输入输出 0 10V 和和 4 20mA 必须 必须 放在不同的模块上 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 16D1 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 TXM1 6R M 1 9 W 3 3 12 3 TX I O 电源模块 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 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 数字输入模块 TXM1 8D 和和 TXM1 16D 楼宇设备自动控制系统 BAS 13 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 NC 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 模块上 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 指示灯显示工 作状态 数字输出模块 TXM1 6R 和 TXM1 6R M 数字输出模块提供 6 个常开 NO 或常闭 NC 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 6R M 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 通用模块 TXM1 8U 和和 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 0 10 VDC 之间 模拟输出电压在 0 10 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 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 楼宇设备自动控制系统 BAS 14 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 指示灯分别表示每点的工作状态 3 3 12 6 超级通用模块 超级通用模块 TXM1 8X 和和 TXM1 8X ML TXM1 8X 和 TXM1 8X ML 超级通用模块具有所有通用模块的特征 并提 供 模拟输入电流 4 20mA 模拟输出电流 4 20mA 每个模块上最多 4 个电流输出 第 5 第 8 个点上 每模块最大输出值为 200mA 最多提供给传感器 24 VDC 的电源电压 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 在单独的模块上 3 4 传感器 阀门和执行器 传感器 阀门和执行器 我们的传感器大都由瑞士研发 生产 众所周知 瑞士是世界钟表制造业 的领先者 他们对于精密机械钟表制造工艺的要求是相当高的 我们的传感器 也秉承了这一优秀传统 我们对于传感器元件的感应灵敏度 测量精度 极端 环境中的稳定可靠性都相当重视 而我们的阀门就大都由德国研发 生产 德意志民族的特点就是严谨 一 丝不苟 而正是这样的特点造就了他们在工业 铸造业的辉煌 我们的阀门正 是在这种大环境下铸就而成 无论是铜制座阀 灰铸铁座阀 球模铸铁座阀到 不锈钢座阀 哪怕一丝一毫的铸造偏差 都将无一幸免的被销毁重铸 3 4 1 温度传感器 温度传感器 金属电阻型温度传感器 根据使用的金属材料不同可分为 100 欧姆铂 RTD 传感器 1000 欧姆铂 RTD 传感器 热敏电阻室内温度传感器 欧姆热敏电阻 传感器等 无论何种传感器都经过厂商校对而且不需要额外对接线线缆进行数 值补偿 管道传感器 有一插入式探头 使温度能均匀地颁在整个表面 并可自由 拆卸 测试范围为 40 116 测量精度 0 3 浸入式温度传感器 有一个完整的浸入罩 测试范围为 40 116 测量 误差 0 3 楼宇设备自动控制系统 BAS 15 3 4 2 压力 压力 压差传感器压差传感器 用于检测液体和气体介质的系统压力 压阻测量系统 DC 0 10 V 输出信号 测量不受温度变化影响 高温下的稳定性高 无机械老化和漏电 卓越的 EMC 特性 精度 2 MR 包括回滯 3 4 3 阀门和执行机构 阀门和执行机构 阀门是整个控制系统中最重要的部件 也是最容易被忽视的部分 SIEMENS 的阀门采用线性控制精度高且无小流量调节死区的二通座阀和蝶阀 阀径从 15mm 到 600mm 流量系数从 0 25m3 h 到 14 500m3 h 泄漏率 0 0 02 完全可以满足各种楼宇控制的需求 执行机构是阀门的动力源 从某种意义上讲控制系统调节精度完全取决于 执行机构的特性 SIEMENS 生产的液压 电动调节阀和电磁式调节阀均获得世 界专利 具有运行稳定可靠 调节精度高 自复位 免维护等特点 液压 电动 式执行机构避免了传统的齿轮变速驱动结构所带来的行程回差和由于齿轮磨损 楼宇设备自动控制系统 BAS 16 造成的调节误差 因此液压执行机构运行稳定 调节精度高 线性度好 长期 运行的重复性高 采用连续模拟量调节 非三位或浮点方式 此外 该类执 行机构可具有弹簧返回装置 在停机时能自动关闭阀门 使其在电网故障情况 下有自动防止故障扩散的能力 执行器还有具有手动操作配件 可进行手动操 作 风阀执行机构采用无刷电机 具有足够大的扭矩及低噪音 四 设计方案四 设计方案 我们结合本建筑的实际功能和档次 在本工程的楼宇自动化管理系统的设 计和应用中 主要突出以下重点 A 采用先进的技术和产品 为大楼提供一个高效 节能 可靠的智能控 制系统 对大楼的楼宇机电设备予以控制 实现绿色 智能的建设目标 充分 展现现代化大楼在智能化管理上的特点 未来的世界是网络的世界 本项目这样的现代化建筑 需要采用符合时代 发展的楼宇自控系统 西门子公司的以太网结构楼宇控制系统正是顺应这一要 求而推出 具有技术的前瞻性 并在同行业中遥遥领先 B 我们所采用的系统是一个具有国际先进水平的一流产品 同时也具有 良好的性价比 其先进性体现在硬件产品成熟 优质 在国际上有过较长时间 的应用历史背景 另外在通讯协议上应能够具有良好开放性和通用性 并已成 为发展主流的先进通讯协议 以确保用户在日后系统的升级和扩容上不受单一 产品通讯协议限制 方便的对原有系统进行升级和扩容 在软件上应具有良好 的人机界面 便于日后管理人员的维护和管理 C 针对本项目机电设备分布特点 配置 DDC 控制器要保证系统配置的余 量和系统扩充能力 我们所有的现场 DDC 控制器物理控制点均预留了符合标 书要求的余量 在通讯协议上我们采用了国际流行的标准开放性通讯协议 以 保证系统的开放性 D 合理的配置 DDC 控制器 DDC 的分配上要考虑日后施工和管理的便 利 便于维护和安装 4 1 集散分布方式结构 集散分布方式结构 楼宇设备自动控制系统 BAS 17 4 1 1 网络管理域 网络管理域 采用高速以太网组成建筑物的信息主干网 符合 TCP IP 协议 利用 OPC 技术支持多种开放式协议 包括 BACnet ARCnet LONTALK 兼容多种标准接口软件 包括 ODBC DDE 等 可即时访问多个 INSIGH 个人计算机图形工作站 对 Apogee 系统实行监 测和控制 也可从 Apogee 系统上获取报警信息和事件记录 并为系统提供 10M 波特率的通讯速度 4 1 2 网络数据域 网络数据域 采用模块式智能型控制器 PXC MODULAR 可完全独立于中央站工作 作 为网络的节点 实现相互间的双向通讯和数据交换 当系统通讯发生故障时 各个 DDC 仍然能独自完成正常的监控功能 4 2 系统配置 系统配置 4 2 1 中央工作站 中央工作站 控制机房安装有中央工作站 中央工作站由 PC 主机 彩色屏幕液晶显示 器及打印机组成 可直接与以太网相连 APOGEE Insight 工作站软件借助于 Windows NT 2000 XP 多任务环境作为是本系统的管理与调度中心 实现对全 系统的集中监督管理及运行方案指导 以及对整个楼宇的被控设备进行监测 调度 管理 实现设备的远动控制 4 2 2 软件功能 软件功能 1 数据采集与处理 2 中央管理工作站采集各现场控制器 DDC 上送来的各项数据 运行 参数及运行状态 实时刷新数据库 供进一步处理及查询分析 楼宇设备自动控制系统 BAS 18 3 系统运行状态与历史状态显示 4 以图形方式显示当前或历史上某一时刻的运行参数 实时显示各测点的 参数及各设备的运行状态 5 运行记录报表与参数曲线打印 6 以表格形式打印各测量参数及设备运行状态 7 故障诊断和报警 8 中央管理单元根据实时接收到的各个现地控制单元的参数状态信息 经 分析整理后将故障信息及时在屏幕上进行显示 APOGEE 系统软件 它具有以下特点 大容量 一台中央工作站可以控制的点数达到 1 000 000 点 多任务性 由于采用了 Windows NT 2000 XP 操作平台 其强大的多任务功能 通过 全动态窗口 操作员可以同时监视多个视窗 从而可提高操作员和系统的效率 是一个真正的多任务系统 Drag and Drop 浏览功能浏览功能 充分采用 Windows NT 2000 XP Drag and Drop 的新功能 即在计算机上 可以拖动动态点到应用程序 自动生成趋势图 点的操作历史等数据或图形 结构化的命名方式结构化的命名方式 楼宇设备自动控制系统 BAS 19 长度达 30 个字节的结构化命名方式可以由用户灵活的使用 使点的名字更 能为用户识别 另外有 16 个字节可以对点进行描述 多点动态趋势图多点动态趋势图 可同时输出或者监测 10 个点的动态变化趋势 保密性保密性 多级密码限制对数据库和其它机密信息的存取 采用多级密码控制 以满 足众多指定用户的需要 可根据工作需要 任意定义用户的操作权限 控制范 围 报警与信息提示功能 产生报警信号时 可直接切换至动态图或者查询信 息提示 动态的系统监控体系和系统构架图 可以直观的检测和设置整个系统的通 讯 便于诊断系统故障 方便系统数据的上载和下载 易于管理易于管理 可以针对不同操作者的权限和工作性质 精确指定不同操作者的的不同权 限内容 楼宇设备自动控制系统 BAS 20 系统能完全向上兼容 无需特殊设备和工艺就能完成系统升级及容量扩充 可预设长达一年的时间表 用于设备定时控制和报表输出 动态图形动态图形 Insight 采用了新的动态的图形功能 该功能将模拟量或数字量信息点与动 态的 GIF 影像文件连接并显示其状态 当这点的值发生变化时 动态图形被当 作对象存储并且通过对象选择器进行选取 尽管能创建自己的动态图形并将其 输入至图形应用中 Insight 还是一套标准的被普遍应用的对象可利用 您可以 通过插入菜单或者一个新的工具栏按钮来进入这项功能 自动备份自动备份 Automatic backup Insight 自动备份是 WINDOWS 界面和独立运行的软件 可在任何 Insight 服务器或终端上运行 Insight 备份功能提供以下的能力 备份 APOGEE Insight 数据库 从自动备份软件所创建的备份数据中恢复 APOGEE Insight 数据 配置和安排重复使用的数据 清除不必要的备份以清空磁盘空间 系统通讯网络系统通讯网络 利用大楼的综合布线系统 可大大节省系统单独布线的费用和人工 使现 场 DDC 控制器与管理站的通讯速率达到 10 100M bps 4 2 3 软件基本配置如下 软件基本配置如下 运行于 Windows NT 2000 XP 平台 灵活的动态图形操作界面 软功能键 下拉式菜单 可用鼠标完成大部分功能 1 面向对象的数据库 Objectivity 2 跨平台数据库数据交换 ODBC 3 接口与服务器 DDE 4 数据采集与管理应用软件 5 运行参数与状态显示应用软件 6 运行记录报表的打印应用软件 7 中央调度及智能远动控制应用软件 8 故障诊断及报警应用软件 9 图形包 Micrografx Designer 10 面向 Micro Excel 的趋势数据界面 11 可制定的权限 12 每个工作站可有 200 个操作员 楼宇设备自动控制系统 BAS 21 13 运行画面若干张 14 现地控制单元编程软件 4 2 4 工作站硬件基本配置 工作站硬件基本配置 1 PENTIUM IV 中央处理器 2 120G Byte 硬盘 7200 rpm 3 CD RW 刻录机 刻读写速度 16X10X40 缓存 2MB 4 内存 1G 5 局域网卡 10 100Base T IEEE 802 3 6 彩色显示器 LCD 1024 x 768 像素解像度 17 显示屏尺寸 低幅 射 防静电 7 1 台打印机基本配置 打印方式 高速 24 针式 供纸方式 自动供纸 手动供纸 打印宽度 A3 图幅 4 3 BA 系统控制内容系统控制内容 4 3 1 冷源系统 冷源系统 该冷源控制系统有冷水机组 2 台 冷却塔 2 台 冷却水泵 3 台 冷冻水泵 2 台 热泵机组 1 台等设备 APOGEE 楼宇自控系统通过测量供回水温度 流 量 压力等参数 计算冷负荷 实现冷热水系统的自动控制和能量的自动调节 使得系统始终以最低的能耗运行 在集水器和分水器之间安装压差旁通装置 使得压差恒定 保证冷热水系统的正常循环 楼控系统还对冷冻机组 冷却塔 循环泵 膨胀水箱等设备的状态进行监控 在出现故障时立即报警 停机 以 保护设备 延长使用寿命 同时程序控制冷冻机组 冷冻泵 冷却水泵 冷却 塔的启停及顺序 完成各种联动控制 我们的 APOGEE 系统还可以采用标准网关的方式采集冷冻机组的各种参 数 在冷冻机组的控制中 APOGEE 系统与许多著名冷冻机生产厂家都有标准 的接口网关 如 约克 York 开利 Carrier 特灵 Trane 麦克维 尔 McQuay 等公司 它可将机组的内部运行状态 过热报警 防冻报警 及机组的内部温度和湿度等内部参数通过通信方式直接输入 APOGEE 系统 网关的方式比 DDC 方式具有以下优点 提高了系统的技术等级和可靠性 可监控更多的系统参数 且增加监控点不增加现场布线工作 避免了传感器的重复投资 减少了现场的布线工作 4 3 1 1 监测内容 监测内容 楼宇设备自动控制系统 BAS 22 DI 点 冷水机组 冷冻 冷却水泵 冷却塔 热泵机组的运行状态 故障报 警 自动 手动状态 水流开关状态 水箱水位状态 DO 点 冷水机组冷冻 冷却水泵 冷却塔 蝶阀开关控制 AO 点 供回水总管旁通阀 冷却塔供回水旁通阀控制 AI 点 冷冻水总管供回水温度 水流量和压力 冷却水回水温度 另外 通过网关 还可以采集到冷水机组的电流 电压 功率 功率因数 供水温度等 4 3 1 2 监控内容及控制方法 监控内容及控制方法 1 冷热负荷需求计算 根据冷冻水供 回水温度和供水流量测量值 自动计算建筑空调实际所需 冷热负荷量 2 机组台数控制 根据建筑所需冷 热负荷 自动调整冷水机组运行台数 达到最佳节能目的 或者最简单的控制就是根据回水总管的温度进行台数控制 这样可以不用安装 流量计 3 机组状态监视 监视各冷水机组 冷却塔的运行 故障及手自动状态 4 机组联锁控制 启动 冷却塔风机开启 冷却水蝶阀开启 开冷却水泵 冷冻水蝶阀开启 开冷冻水泵 开冷水机组 停止 停冷水机组 关冷冻水泵 关冷冻水蝶阀 关冷却水泵 关冷却水 蝶阀 关冷却塔风机 5 冷冻水压力监测 监测冷冻水供回水压力 维持供回水压差恒定 6 水泵保护控制 水泵启动后 水流开关检测水流状态 如发生故障则报警 同时备用泵自 动投入运行 当无法启动备用泵时 冷水机组自动停机 7 机组运行时间累计 自动统计机组 各水泵 风机的累计工作时间 提示定时维修 8 机组运行参数 监测系统内各检测点的温度 压力 流量等参数 自动显示 定时打印及 故障报警 4 3 1 3 程序控制内容 程序控制内容 楼宇设备自动控制系统 BAS 23 1 根据预置程序或业主的日程安排 例如 节假日 上下班等 自动开关 冷水机组 2 于指定管道位置设置温度及压力传感器 以测量空调水供回水温度 空 调水供回水压差 3 自动监测各关键设备的运行状态 故障报警 并按照程序及实际情况自 动启动备用设备 4 测量冷却水总回水温度 控制冷却塔风机的运行台数 以维持适当的 冷却水温并节约能源 5 冷冻机组台数与水泵台数按相应的序列程序控制 6 压差旁通控制 1 在总进水管和总回水管之间设置压力传感器 监测供水总管及回水总 管压力 PID 控制供水管和回水管之间的旁通阀 以保持系统压力的稳定 即 根据负荷调节冷冻水量 2 为了确保该系统的可靠性和安全性 采用过滤器安装压差开关 过滤 器堵塞时可以发出信号 3 电动碟阀设置现场手动控制箱 手动信号及阀门开关状态信号返回 4 执行机构选用液压驱动器 实践证明采用这种执行机构的阀门可以在 PID 的调节方式下保持数十年几乎无动作间隙误差 7 根据实际负荷 对机组 水泵等进行台数控制 并监测其运行状态 使 水系统始终处于最合适的运行状况达至节能目的 达到最低的主机折旧率 8 根据管理的要求自动切换 3 台机组的运行次序 累计每台机组运行时间 自动选择运行时间最短的机组 使每台机组运行时间基本相等 以延长机组使 用寿命 9 根据冷冻水总进 回水温度差和流量计算系统总负荷来控制冷冻机组的 运行台数 本系统共有 3 台冷动机组 独立空调区域负荷计算根据Q C M T1 T2 其中 T1 分回水管温度 T2 分供水总管温度 M 分回水管回水流量 当负荷大于一台机组的 80 可根据实际情况修改 则第二台机组运行 详细流程图见附件 1 4 3 1 4 中央管理站软件功能 中央管理站软件功能 1 三维图象显示每台机组及水泵的系统图 2 显示所有测量点如温度 流量 压力 压差等动态趋势图 楼宇设备自动控制系统 BAS 24 3 故障报警与所在平面图关联 4 打印有关故障报警信号 5 设定模拟信号报警上下限 打印输出 6 自动记录及打印空调系统负荷 并可根据管理部门要求以不同时段累计 负荷情况并打印 4 3 1 5 设备基本配置 设备基本配置 1 标准网关 2 DDC 控制器 包括 输入 输出模块 3 插入式水管温度传感器 4 电磁流量计 5 液体压力传感器 6 电动蝶阀及执行器 7 电动液压调节阀及执行器 4 3 1 6 典型控制界面图 典型控制界面图 三维图象显示每台机组及水泵的系统图并显示所有测量点温度流量等 显 示所有机组运行趋势图 故障及时显示于中央站的显示器上 故障报警与有关 平面图相关联 4 3 2 热源系统 热源系统 4 3 2 1 监测内容 监测内容 楼宇设备自动控制系统 BAS 25 DI 点 热泵机组 温水循环泵的运行状态 故障报警 自动 手动状态 DO 点 热水循环泵启停控制 AO 点 换热器调节阀水量控制 AI 点 换热器出水温度等 4 3 2 2 监控内容及控制方法 监控内容及控制方法 1 循环泵监控 控制各台热水循环泵的启 停 并监视其运行 故障及手 自动状态 2 热交换器控制 根据热交换器负荷侧的出水温度控制热源侧蒸汽阀门 保证出水温度稳定 在一定范围内 4 3 2 3 设备基本配置 设备基本配置 1 DDC 控制器 2 插入式水管温度传感器 3 电动蝶阀及执行器 4 电动液压调节阀及执行器 4 3 4 新风机组控制 新风机组控制 4 3