楼宇自控系统的设计和配置

吕刚,2007年01月22日,建筑设备监控系统的设计,第一部分：什么是BAS？第二部分：现有楼控品牌的介绍第三部分：设计阶段的划分第四部分：如何进行设计，具体内容第五部分：楼控行业的现状第六部分：提问和讨论,内容提要,一、什么是BAS?,BAS(BuildingAutomationSystem)建筑设备监控系统或楼宇设备自动化控制系统，简称楼控系统。BAS是建筑智能化系统的重要组成部分，也是建筑设备管理系统(BMS)实施的平台和基础。,BAS的定义,BAS采用最新的计算机、网络通讯及数字控制器技术，对建筑物内机电设备进行实时监控，及时了解建筑物内机电设备运行情况，并有效的加以管理。通过管理软件、优化控制软件和节能软件实现自动化控制，达到既节省人力、降低能耗，延长设备寿命，又保障机电系统安全、可靠、高效运行的目的，同时在建筑物内创造一个安全、舒适与便利的工作环境。,BAS的内容,采用BAS的好处,节电；节省人力；延长设备使用寿命；保障建筑物及人身安全。,一、什么是BAS?,一、什么是BAS?,、管理层服务器（包括数据库服务器、WEB服务器），中央管理工作站、控制层网络控制器，DDC控制器，I/O模块、现场层传感器、执行器、变送器,BAS系统的结构,一、什么是BAS?,BAS系统监控点,数字量输入(DI),开关量，干接点信号，触点或回路的通断状态。即触点、液位开关、限位开关的闭合与断开，一般用作检测设备状态、报警接点、脉冲计数等,模拟量输入(AI),电压(010V)，电流(020mA)，或者电阻式温度传感器用作如温度、压力、压差等监测,数字量输出(DO),开关量，输出的干接点，也就是接点（线路）的通断。一般控制设备启停，阀门的开关和闭合,模拟量输出(AO),电压(010VDC)，电流(020mADC)，输出控制信号给执行器，调节阀门开度以及变频器等采用电压电流控制的设备。,通用输入(UI),AI+DI，可在两者转换,一、什么是BAS?,常用系统接口,建筑设备监控系统常用接口协议：BACnetLonWorksMODBUSOPCODBCNetAPIAdvanceDDERS232(485)ASCII码,楼宇自控系统中基本采用的是集散控制方式和分布控制方式，是通过某种控制网络实现的，这就要求控制设备以及建筑设备都要遵循一定的通信协议。目前，国际上采用较多的是BACnet和LonWorks。,1、LonWorks2、BACnet3、厂商私有协议,一、什么是BAS?,通讯控制协议,1、LonWorks,上世纪80年代末期，由美国的埃施朗(Echelon)公司开发创建了LonWorks分布智能网络控制技术，已成为当今全球控制设备领域中得到公认的通用开放的行业标准。广泛应用于楼控，工业控制，家电，交通系统，公共设施等行业。LonTalk协议是LonWorks技术所使用的通信协议。LonTalk协议遵循由国际标准化组织（ISO）定义的开放系统互连（OSI）参考模型所定义的全部七层服务。它适用于任何一种传输媒介。优点：在设备控制领域得到广泛应用，得到众多厂家支持支持多种通信媒质和任意自由拓扑网络结构，真正点对点通讯劣势：每个设备需要固化NEURON神经元芯片，支付版权费复杂网络绑定和配置，购买信用证自由拓扑结构增加管理复杂度，降低了稳定性数据交换和通讯速率较低大型复杂的楼控系统不建议采用LonWorks协议！,一、什么是BAS?,通讯控制协议,2、BACnet(BuildingAutomationandControlNetwork),一、什么是BAS?,BACnet是迄今为止唯一通过ISO国际标准化组织认定的、全球暖通空调行业的标准数据通讯协议，ISO-16484-5(1/18/2003).即楼宇自动化和控制网络的数据通讯协议。背景：楼宇内设备系统日益增多，实现系统集成的需求迫切，为方便的实现集成，各设备厂家必须遵循同一个标准通讯协议来发展自身产品。产生：在1995年6月，美国暖通空调师协会（ASHARE）正式通过由其组织制定的ANSI/ASHEAE135-1995BACnet标准。并且该标准还在不断的增加、修订和完善中。目的：不同厂家控制器可在同一标准通讯协议下相互控制操作和交换数据，打破厂家的界限，确立了在不必考虑生产厂家，不依赖任何专用芯片组的情况下，各种兼容系统实现开放性与互操作性的基本规则。,通讯控制协议,BACnet内容和进程报告,将来:楼宇内的所有系统都能被集成!,一、什么是BAS?,通讯控制协议,2、BACnet,内容：BACnet提供了一个描述各种自动化系统的精确模型，详细地描述了系统是如何工作的。它定义了系统各部分共享数据的所有规则，如何实现数据共享，可以什么通信介质，哪个功能可用，信息如何解释等。为各种系统之间进行信息交流建立了一个基本规则。类型：BACnet包括以下几种：BACnet/IPIP协议，跨网段，支持局域网和广域网BACnet/Ethernet以太网协议BACnetMS/TP主从令牌传递协议，传输速率最高76.8Kbps，总长1200m左右BACnetPTP点对点通讯协议，拨号接入优点：完全开放性的控制协议，独立于任何制造商，不需要专门芯片，并得到众多制造商的支持；产品有良好的互操作性，有利于系统的扩展和集成；用户可以从众多厂商中选择性价比最优的产品和集成商，避免专用协议的设备与系统垄断，尽量减少工程投资费用；新旧产品兼容性强，互换性好，节省升级费用，保护用户投资；,BACnet代表了楼控行业通讯控制协议的潮流和发展方向！,一、什么是BAS?,通讯控制协议,3、厂商私有协议,C-busHoneywellN2(FieldBus)JohnsonControlI/NET,TACInfinityMS/TPANDOVER,目前的策略：在无法将通讯控制协议全面转向BACnet的情况下，选择在控制层采用LonWorks或厂家私有协议来连接控制器、感应器和调节器等设备；管理层的控制采用BACnet连接各个系统；多个协议互为补充，建立一个完整的系统结构，得到最佳的性能和成本结合，同时保证系统的兼容性和扩展性，保护现有投资。,第一部分：什么是BAS？第二部分：楼控品牌的介绍第三部分：设计阶段的划分第四部分：如何进行设计，具体内容第五部分：楼控行业的现状第六部分：提问和讨论,内容提要,二、楼控品牌介绍,通讯协议,楼控系统名称,N2LonWorksBACnet,ETASYS,LonWorksBACnet,RS-485,LonWorks,BACnet,RS-485BACnet,BACnet,C-busLonWorksBACnet,Excel5000Excel8000,BACtalk,APOGEE,Continuum,I/ASeries,ORCA,Vista,加拿大,美国,美国,美国,德国,美国,德国,美国,楼控厂家,TREND,英国,IQ3,LonWorks,楼控行业排名,Building,Electrical,Distribution,Industrial,Control,Ultraterminal,Automation,1,2,MatsushitaElectricWorks,3,4,二、楼控品牌介绍,数据来源：Schneider集团TAC公司资料,第一部分：什么是BAS？第二部分：现有楼控品牌的介绍第三部分：设计阶段的划分第四部分：如何进行设计，具体内容第五部分：楼控行业的现状第六部分：提问和讨论,内容提要,三、设计阶段划分,按照我们公司的情况，BAS的设计划分为三个阶段：1、前期规划特点：项目情况不明，信息有限（图纸、需求、机电设备、预算等），偏重概念和系统规划主要任务：对用户推广和介绍楼控系统，了解和引导用户需求，规划系统的范围和内容。成果：规划方案，系统概算,三、设计阶段划分,2、系统设计（招标和投标）设计资料：建筑、电气，暖通图纸；用户需求和点表(设计院设计文档或招标文件提供)主要内容：(1)统计机电设备的分布位置和数量，分析BAS系统的构成和具体监控需求，确定子系统范围和监控实现方式，编制BAS系统点表；(2)根据具体情况（商务概算竞争策略等），选择楼控品牌和系统架构；(3)确定系统组网方式，配置楼控设备，计算管线槽辅材，配备辅助设备、材料、软件，编制详细设备清单和报价。(4)编写技术方案(文字和表格)，绘制系统图主要任务：为招投标服务，商务和价格主导，技术方案为辅。成果：技术方案、BAS点表、系统图和原理图、设备清单报价(表格),三、设计阶段划分,3、深化设计设计资料：技术方案（中标），投标设备清单，BAS点表，系统图主要内容：(1)售前技术交底；踏勘现场，与用户交流沟通，了解项目现场和相关专业的情况，明确用户具体需求，对技术方案和设备清单做优化和修改；(2)核实设备清单的数量和型号，根据需要变更和调整品牌设备，生成深化设计设备清单，移交预算或采购部门；(3)绘制系统图和详细的控制盘图，进行图纸会审；(4)工程实施前技术交底；主要任务：为工程项目服务，保证顺利实施。成果：深化设计方案、BAS点表、系统图和控制盘图、设备清单,第一部分：什么是BAS？第二部分：现有楼控品牌的介绍第三部分：设计阶段的划分第四部分：如何进行设计，具体内容第五部分：楼控行业的现状第六部分：提问和讨论,内容提要,主要对BAS的规划设计和招投标设计进行介绍。1、主要步骤：(1)了解用户或招标书的需求，确定系统设计范围；(2)统计机电设备位置和数量，明确各子系统的功能技术要求，监控内容、实现方式和与第三方系统集成接口；(3)制作BAS监控点表；(4)统计点数，综合商务，造价和技术，选择楼控品牌和系统架构；(5)配置楼控系统控制器，I/O模块和末端设备；统计管线槽数量；(6)生成楼控设备清单报价(7)编写技术方案、绘制系统图、原理图等图纸。,四、如何进行设计，具体内容,四、如何进行设计，具体内容,、注意事项：(1)DDC设置原则和走线方式DDC的设置，应主要考虑系统管理方式，安装调试维护方便和经济性，一般按机电系统的平面布置进行划分，如布置在：冷冻站、热交换站、空调机房、新风机房等控制参数较为集中之处，也可根据要求集中布置在弱电竖井中，箱体一般挂墙明装；同时合理安排走线路由，线缆长度不超过规定限制，保证通讯质量。(2)DC电源DDC宜采用集中供电的方式，用电统一接入大楼的UPS电源。(3)DDC的点数DDC的点数除满足监控要求外，还要考虑留有10%-15%的余量。(4)监控室BAS的监控室宜设置在大楼的消防监控中心，并且满足基本的计算机机房设计标准和环境要求。、配置实例下面按照楼控的子系统划分，用Honeywell的配置实例加以说明。,1）、冷源系统冷源系统：包括冷冻机组、冷却塔、冷冻水泵、冷却水泵、冷冻冷却水供水管及膨胀水箱、变频器等；,四、如何进行设计，具体内容,冷源系统控制原理图,四、如何进行设计，具体内容,冷水机组的群控方式：1、冷水机组制造商提供自己的智能化控制系统实现群控，BAS系统通过接口读取参数只监不控。2、冷水机组提供通讯接口和协议，BAS采集外围设备信号，通过硬接点和传感器直接对冷水机组、冷却塔和水泵等设备进行监控，实现群控。但冷水机组厂家一般不允许第三方对冷水机组进行启停和运行模式的控制，因此群控实施难度较大。,冷水机组的接口两种方式：网关和直接通讯提供网关和通讯协议：ModbusBACnetLonTalkASCII(Dataport),1）、冷源系统,冷源系统组态界面,四、如何进行设计，具体内容,1）、冷源系统,2)、空调通风系统的监控包括：空调机组；新风机组；送风、排风、排烟风机；,新风机组控制原理图,四、如何进行设计，具体内容,新风机组组态界面,四、如何进行设计，具体内容,2)、空调通风系统的监控,2)、空调通风系统的监控空调通风系统的监控包括如下设备：空调机组；新风机组；送风、排风、排烟风机；3)、供配电系统的监测高压配电；低压配电；变压器；柴油发电机送电；4)、电梯系统5)、给排水系统的监控集水井、水池、排(给)水泵、消防泵6)、照明系统室外照明（道路路灯、空地、绿化区照明等）景观照明（建筑物的泛光灯、射灯、轮廓灯等）,四、如何进行设计，具体内容,第一部分：什么是BAS？第二部分：现有楼控品牌的介绍第三部分：设计阶段的划分第四部分：如何进行设计，具体内容第五部分：楼控行业的现状第六部分：提问和讨论,内容提要,原因：投资大，回报率低实施效果欠佳，缺乏数据支持（人力资源，电力节省等）用户缺乏直观感受用户（物业）管理和应用水平低,1、BA行业的在智能建筑中的地位影响和关注度在下降,五、楼控行业的现状,2、BA项目成功率不高，甚至不乏失败的案例,、改进和提高的方向,工程实施中存在的事实：业主项目整体规划时未考虑BA的控制要求，缺乏末端控制