智能楼宇的集散型计算机过程控制系统.doc

智能楼宇的集散型计算机过程控制系统一、概述改革开放和国家经济增长带动了建筑业发展，高层建筑不断涌现。这随之带来高层建筑内部大量机电设备应用，提高设备利用率，合理使用能源，加强对各机电设备监控和管理，自然就提出高层建筑设备监控和管理自动化系统。这也是近来国内建筑业兴起智能大厦重要组成部分。二、集散型计算机过程控制系统设计高层建筑设备监控和管理自动化系统是一个由中央计算机站（可有多个工作站），及直接联结同一条通信线路上若干个分布所属受控对象附近现场直接数字控制器（DDC），以及传感器、执行器等现场设备所组成集散型计算机过程控制系统。它主对高层建筑内空调及冷冻水、冷却水、热水系统，给、排水系统，电梯、扶梯运行系统，送、排风系统等机电设备进行自动监控和管理。1、中央计算机系统中央计算机站为人机对话主要桥梁，操作员可计算机和系统软件直接监控和管理所有输入/输出状态。中央计算机站由一台计算机，一块插于计算机内通讯模块（或网络控制器），打印机、管理软件组成，它具备以下功能：（1）按预先编制工作程序、参数、启停时间、故障处理等实行自动监测和控制；（2）对各监控对象运行状态，高低峰值和实际监测数据等分析处理，以表格、图形等显示，并进行记录备档，作为设备管理和维护依据；（3）随时实施人机对话功能，按指令实现自动监控；（4）当受控设备工作参数超出监控范围或设备发生故障等实现声、光报警，各种具体情况提供解决参考方案。并把故障情况、解决办法等自动记录，以备查询或下次同类故障解决所用；（5）中央计算机对现场直接控制器进行集中管理，具备完善系统自诊断和故障处理功能，具有高可靠性和容错性，同时可止非授权人员非法侵入；（6）具有高级控制策略和优化控制计算能力；（7）他计算机系统联网功能。2、直接数字控制器（DDC）直接数字控制器是现场控制器，它自带微处理器和时钟，并可任意编程或进行预设编程，以适应控制要求。它接收传感器及设备传来信号，并按给定程序指挥执行器，实现特定功能，同时它执行中央计算机站发来指令，并把所有信息传到中央计算机站，中央计算机站与DDC之间、DDC与DDC之间采用点对点通讯，共享信息，实现协调策略。DDC具有自治性和独立性，与中央计算机站失去联系情况下，能继续工作。DDC按现场就近设置原则，分设于设备机房或楼层弱电井内，用于监控和管理该层或相邻层机电设备。3、监控和管理内容楼宇设备监控和管理自动化系统主要对以下系统实行监控和管理：空调用水自控系统；空调机组、新风机组自控系统；给、排水自控系统；送、排风自控系统；变配电、自发电监测系统；照明控制系统；电梯、扶梯监测系统；锅炉监测系统；及其他设备监控系统。下面就几个系统简述： 空调用水自控系统本系统由冷冻机组、冷冻水泵、冷却塔、冷却水泵、热交换器组成空调冷热水供应系统。自控方案如下：A.水系统供回水温度和流量计算空调系统冷（或热）负荷，以此来对冷冻机组、冷冻水泵、冷却塔、冷却水泵、热交换器等进行台数控制，同时监视其运行状态。当冷冻机组、冷冻水泵、冷却塔、冷却水泵等发生故障时进行报警。计算冷冻机组、冷冻水泵、冷却塔、冷却水泵、热交换器等运行时间，采用轮换启动方式，提高设备使用寿命。B.系统供水管和回水管压差增减，比例控制供水管和回水管之间旁通阀，以保持系统平衡。C.对各设备进行启、停控制，冷冻机组投入方式为：冷却塔风机冷却水泵冷冻水泵冷冻机组启动；关闭方式取相反次序。D. 供热水温度由热交换器热媒管上调节阀调节热媒量，使水温稳定设定值。 空调机组自控系统A.回风温度控制冷/热水管，使室温控制预定温度。B.热焓控制，调节新风门、回风门、排风门开度，控制新风、回风比例。C.当初效过滤器两端压差大于设定值时，系统报警，提醒清洗过滤器。D.时间或程序控制风机启停，同时监视其运行状态和计算运行时间。E.新风电动阀与送风机连锁，排风电动阀与回风机连锁。F.房间内湿度相对低时，开启加湿器。G.送风温度一般用于监测，房间热负荷随时间变化。H.季节变化转换控制。I.无级变频调速控制，节省能耗。J.他设备（消防、风阀、风机）连锁控制。 新风机组自控系统A.送风温度控制冷/热水盘管，使室温控制设定值。B.当初效过滤器两端压差大于设定值时，系统报警，提醒清洗过滤器。C.新风电动阀与送风机连锁。D.新风温、湿度为全区域点，控制新风机组时多台机组共用一个新风温、湿度参数。E.时间或程序控制风机启停，同时监视其运行状态和计算运行时间。F.送风温度低限报警连锁控制。G.无级变频调速控制，节省能耗。 风机盘管自控系统风机盘管系统如采用中央系统控制方式，系统投资将较大，经济实用原则，每个房间内设置可自动调节恒温控制器带三速开关，可调节风机三档速度，并带有电源开关。对一般房间，中央控制室开关风机达到控制风机盘管目。这样既可中央集中控制，又可具体情况分散管理。 变配电、自发电监测系统A.对高配电压间和变电所主进出线三相电流、三相电压、功率因素、频率、功率检测计量，及各空气断路器开关状态进行监控。B.对应急发电机组主进出线三相电压、三相电流、功率因素、频率、功率检测计量，及各断路器开关状态进行监控。C.对发电机组工作状态进行监控。D.对变压器工作温度、状态、故障进行监测。E.联络柜联络开关状态监测。 送、排风自控系统A.时间或程序控制风机启停，同时监视其运行状态和计算运行时间。B.故障监测报警。C.需要通风换气或过渡季节加大新风时，开启换气、排风系统。D.对大功率风机进行无级变频调速控制，节省能耗。 给排水自控系统给排水自控系统主要功能包括：水池高、低限位监测和预警， 供水段水压、水池液位监测；污水池高限位监测和预警；水泵状态指示及报警，按预定时间程序自动控制各个泵启/停；用水、用气计量和监测。 电梯、扶梯自控系统电梯、扶梯工作状态监视和故障报警，并显示其停留位置（层数）。照明控制、管理系统大厦照明控制、管理系统主对大厦内照明设备实行集中管理和控制，照明可分：正常照明，应急照明，值班照明，警卫照明、景观照明、障碍标志灯照明等。照明种类，建筑物内房间不同用处及楼层公共区进行照明时间程序控制和照度控制，并可实现照明设备组它设备连动控制。同时对建筑物外观景观照明控制，体现出一种企业文化和优美环境。4、电源和接系统集散型计算机过程控制系统所用电源由变电所引出专用线路供电，DDC分站电源从中央计算机站专用配电盘上以一条支路专供一个分站方式引入。DDC分站接系统悬空，中央计算机站弱电系统汇集一点后统一接大。三、实例某大厦层高为二十三层，建筑面积为2.5万平方米，内有两台冷水机组，两台板式换热器，两台浮动盘管汽水热交换器，两台冷却塔，六台空调机组，二十五台新风机组，两路高配进线，各类风机四十九台，各类泵二十三台，电梯、扶梯六台，锅炉两台，四十路照明控制。系统采用Honeywell公司Excell 5000建筑物自动化控制系统，中央计算机站是由奔腾处理器、540MB硬盘、20SVGA、EPSON打印机、XPC5000/XD505计算机内置式网络接口器、EXCELL图形中心软件包组成。DDC共11个站，其中4台为EXCEL500直接数字控制器，7台为EXCEL100直接数字控制器。上述二级系统构筑建筑物集散型计算机过程控制系统，现场还有T7413A温度传感器，242PC压力传感器，FS-43J水流开关等传感器件和V5011F双通伐等执行器件。四、采用集散型计算机过程控制系统所产生效益1. 节省能源；2. 减少设备消耗，延长设备使用寿命；3. 减少设备维护，维修费用；4. 节约人力，加强人员管理；5. 保障建筑物与人身安全。五、结束语本文以某大厦设备监控和管理自动化系统为背景，对集散型计