洛阳中亚饭店楼宇自动控制系统

LONGSHIP洛阳中亚饭店智能化信息化项目建议书1 楼宇自控系统1.1 概述洛阳中亚饭店位于洛阳市黄金路段，由4层裙房和22层塔楼、一层地下停车场的高69米，总建筑面积平方米的大楼、配套设施、娱乐健身和绿化园区及相关设施组成的五星级高档涉外饭店。对于这样一个饭店，如何有序、高效、经济地管理整个饭店的新风空调、排烟、给排水、照明等系统，将是摆在业主和经营者面前最大的难题，电子技术和工业控制技术的发展，为我们找到了最终的答案：楼宇设备自动控制系统，它是计算机技术、网络技术、工业控制技术和电子技术相融合的产物，近年来已被越来越广泛的应用于楼宇中。智能楼宇管理系统METASYS系统是美国江森自控公司80年代末开始推出并不断完善升级的建筑物管理系统。“Meta”、“Sys”在希腊语中的意思即是“多种多样的系统”，“集成的系统”。METASYS采用开放体系结构，就像“胶水”，可以将建筑物中的不同设备及子系统“粘合”在一起。METASYS楼宇管理系统，从90年代初诞生之日起，就一直走开放系统路线，随着技术的演变，METASYS系统不断升级，现在已能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 Base Connectivity）、ActiveX、DDE、Windows 98/NT、Internet、Intranet及OPC（OLE for Process Control）等等，因此对于不同的弱电子系统，可以采用不同的集成方法。METASYS可以完成BAS系统的所有工作，但它不是简单BAS系统，它从推出之日起就按照建筑物管理系统BMS来设计的。1.2 需求分析楼宇设备的管理，集中体现在以下三个问题上：管理的灵活性、方便性、易操作性在实际的使用中，经常需要系统能按照操作员事先所安排的时间表自动运行、定时启停设备、定时修改、统计、报告和定时打印，按正常日、替换日、节假日、及特殊日进行不同的操作程序，甚至希望系统能够按照年历每天自动地运行相应的操作程序，提高设备管理效率。延长设备使用寿命为保证机电设备的使用寿命及避免不正确操作造成的设备损坏，需要系统对设备提供保护功能，限定设备的启/停次数，并且可对设备设置启/停延时等。对重要的设备系统，如冷冻站，其设备的启停需严格遵循一定的顺序。及为避免设备运行中动力电突然掉电，又突然恢复时，对设备造成的损坏，需要在掉电后，运行供电恢复启动程序，保证无论在掉电或其它任何时候，设备都能按照其正确顺序启动。节约能源根据负荷的不同，自动调整设备的运行状态和数量，以减少能源的浪费和设备的损耗。仅仅靠人来管理，很难实现上述三个目标，能够胜任于此的唯楼宇设备自动控制系统莫数。1.3 系统选型根据洛阳中亚饭店的需求及楼宇自动控制系统的主流产品的性价比，我们建议用户使用江森公司的楼宇自控产品。其特点如下：系统先进性“METASYS楼宇智能管理系统”是世界上最先进的集散式中央监控系统之一，对建筑物内设备进行集中管理和分散控制，为整个饭店的管理提供了简单有效的手段，使饭店达到最佳节能效果，提高饭店的管理效率。METASYS楼宇智能管理系统是一种完全开放式的集成系统，已与超过750种其他公司的设备直接联网并交换数据，在业界是首屈一指的。饭店中现有的不同厂家的子系统和控制设备均可联网使用，从而有效地保护了业主的投资。另外，该系统是模块化设计，用户可以只采购现时所需的设备，将来的扩展并不会损失今天的投资。“METASYS楼宇智能管理系统”代表了自控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。METASYS被全世界数以万计的用户广泛采用，将空调控制、能量管理、消防控制、出入控制、维修管理、照明控制等整个系统的监控完美地连接起来。由于采用了最新的软硬件设计，METASYS具有易于理解及使用的界面，用户可以方便地获得所有输入输出点的信息，包括许多其它厂家的数字控制器。图1-1 METASYS楼宇智能管理系统示意图这些优点来源于METASYS先进的技术，它具有三种基本功能：信息管理、监测控制及独立控制。（1）信息管理 信息就是强有力的工具，利用这种强有力的工具的关键，在于将饭店的各种信息有效地显示及管理。METASYS使用户可以采用固定的方式监察各监控点，选择易学易用的方式进行操作。METASYS采用透明的方式管理系统，用户监控的是整个建筑而不是资源管理系统。强大的用户操作站可以运行数以百计的第三家软件。（2）监测控制对资源的有效管理，需要网络中不同级别的控制器的指令相互配合。METASYS网络的高级监测，包括对分布系统的监视，提供整体的控制方案及指令，设置及管理网络，提供必要信息给其它监测控制器。（3）独立控制METASYS的分布式结构包括了独立控制器，用于饭店的空调，消防，照明，保安等系统。METASYS系统有一系列的专用控制器，传感器，执行器及用户界面，对不同类型的系统都可以提供合适的监控。另外，METASYS可通过MODEM与远程维护中心相连，在远程维护中心即可对饭店进行维护。综上所述，METASYS 系统提供了面向未来的楼宇自控技术、优质可靠的产品和最先进的饭店系统集成方法，它能够更好满足用户的要求、保护用户的投资，是用户最理想的选择。系统可靠性采用了集散控制结构，集中管理，分散控制，增加了系统的可靠性。在每个设备机房设置一个现场控制器，减少了系统被破坏的可能性，增加了系统的可靠性，即使系统的某一部分的控制器或线路受到损坏，也不会影响整个系统的运作，且系统及时对故障区域发出报警指示。图1-2 METASYS系统结构系统节能性METASYS系统有多种节能措施，如空调系统按预定的时间表运作，制冷系统实时根据冷量控制冷水机组的启动台数等，大大节省电量、水量及热量，可获得更高的经济效益。系统操作性本系统软件在先进的Windows界面上实现多层次汉化及图形显示。METASYS系统提供彩色动态图形显示，包括楼层的平面图及机电装置的系统示意图。操作站以多窗口方式运作，可同时显示出多幅图形，以便分析。图1-3 界面示意图系统保护性采用多级别的密码保护，为业主及管理人员提供一个有效的保护工具。密码优先级分为五级，当操作人员离开前忘记撤去密码所允许的操作限度时，自动将操作员的密码撤去，使系统继续受密码保护。1.4 系统详细说明1.4.1 硬件说明系统组成构成系统的主要部件如下：通讯网络：局域网Ethernet，支持TCP/IP。操作站信息及报告打印机智能网络控制器NCU361数字式现场控制器：可扩展直接数字控制器DX-9100系统结构METASYS的硬件系统是由操作站（OWS）、智能网络控制器NCU、可扩展直接数字控制器DX-9100、接口集成器Integrator所构成的一种智能化控制网络，通过ETHERNET网（N1网）将中央操作站及网络控制器各节点连接起来，同时安装在建筑物各处的直接数字控制器（DDC），将通过现场总线（N2网）连接到网络控制器上，与其它网络控制器上的直接数字控制器及中央操作站保持紧密联系。传感器及执行器等连接至以上各直接数字控制器内。网络通讯N1网通过Ethernet，通讯速率可达10兆波特；N2网通过RS-485，通讯速率可达19200波特。中央操作站操作站是Pentium4微处理器的高性能PC机，操作系统为WINDOWS NT/98界面，除了可用文字菜单方式与操作人员沟通外，也可用图形方式进行，并且具有中文显示。操作站设有五级密码保护功能，防止系统被非有关人员使用。操作站允许WINDOWS支持的其他软件同时运行，且可以与他们进行动态的数据交换。例如您可以用已熟悉的Microsoft Excel来处理METASYS网络中报警信息、趋势和统计数据及其他历史记录，做出一系列的统计表。它可存储点的历史记录、趋势分析、操作员进入、退出记录、以及报警记录等。它可编程及产生数据库，并直接下传程序至各控制器。记录/报警打印机打印机用于系统操作的记录。每台打印机的记录内容可根据用户要求设定，而记录格式在调试阶段即可定义。网络控制器(NCU)图1-5 网络控制器各网络控制器之间为点对点通讯，在单一网络控制器中即可将饭店管理情况的每一个侧面进行全面综合的管理。通过相互共享整个网络中的所有信息，每个NCU能用高级控制算法提供全建筑物范围的最优控制。网络控制器具有多种统计控制功能。网络控制器可配置手提终端检测器，该检测器完全可以代替操作站的功能，存取整个系统中所有信息和发出控制指令。各网络控制器间为点对点通讯，每个网络控制器能提供全建筑物范围的最优控制方案；网络控制器可独立工作，增加系统可靠性。在分布式的网络控制器数据库中，具有报警及维护信息。直接数字控制器图1-6数字控制器示意图直接数字式控制器是METASYS系统的最前端装置，直接与饭店内有关的设施连接起来，再通过N2总线与网络控制器相连，网络控制器与中央操作站均可对其实现超越控制。直接数字式控制器能够支持以下不同性质的监控点：模拟量输入 (AI)数字输入 (DI)模拟量输出 (AO)数字输出 (DO)它的基本配置为8AI，8DI，2AO及6DO，共为24点，根据现场需要可增加各类型点的扩展模块，最多可扩展64个点，配置灵活，并可通过内置的LED来监控这些点。控制器的软件功能十分齐全，可实现各种现场控制要求。它包括实时功能、12个可编程控制模块及PLC逻辑运算模块，由于它是由一个个功能模块所构成，其图形化的编程工具使得程序设计异常简单。用户只要简单地调用模块，填写参数，控制程序便自动生成。它除能完成各种运算及PID回路控制功能外，还具有多种统计控制功能，其PLC逻辑运算模块，具备一般PLC控制器的功能；其实时功能可同时设置多达8个时间控制程序，每个时间控制程序，可针对星期一至星期日以及特定的一些公众假期，分别设定不同的启动/关闭时间。如此强大的软件功能，决定了DDC具有独立运作的功能，当中央操作站故障，网络控制器故障或通讯线断线，都不会影响其操作。具有独立运作的功能，当中央操作站及网络控制器发生问题时，控制器不受影响，继续进行运作，完成原有的全部监控功能。1.3.2 软件说明概述各种不同功能的软件，构成了完整的METASYS操作系统。主要软件功能如下：1) 摘要（各类报告清单）2) 密码保护（5级）3) 用户编程（图形化编程语言）4) 状态改变报告5) 报警信息报告6) 报告分组/报警管理7) 监控点历史8) 动态趋势分析9) 累积、统计功能10) 数据库下传/上载功能11) 基于Microsoft Windows之图形化及操作站工作环境12) 能量管理控制13) 时间预定功能14) 设备循环启/停保护15) 重大设备启/停延时16) 供电恢复启动程序17) 用电量限定/负载循环摘要（各类报告清单）在METASYS中，用户可以直接得到各种分类的报告清单，这些清单可以显示于监视器上，也可以打印或存盘。可以直接调用的报告清单有16种，其中最常用的如下：1） 监控点清单2） 报警点清单3） 严重级别报警点清单4） 脱机点清单5） 处于超越控制状态下点的清单6） 禁止通讯点的清单7） 被锁定点的清单8） 被定义于跟进文件中的报告9） 时间预定的时间表清单10） 假日时间预定的时间表清单11） 各监控点的高低限以及“死区”值清单以上报告清单根据用户的指定，可以选择针对网络中所有点、也可以针对某一个系统中的监控点。或选择一组甚至几组中各系统的监控点。密码保护功能图1-7 系统保护METASYS系统可提供五个等级，多达50个密码口令，为网络和操作站提供安全保障。根据主管人员的指定，各操作员具有不同等级的口令，口令可限制所访问的内容；具体为可访问的监控点，口令也限制操作级别。口令访问在整个METASYS网络中是一致的。无论操作员走到哪一台操作站，或是在现场用手持式网络终端，他只要使用自己的口令，便有相同的放行级别。当对口令系统进行增减或改变时，网络中各操作装置同一时间自动配合，而不需要在每个操作装置更改。对每个口令，系统提供一个自动退出时间，该时间可自由设定，范围从1到1440分钟。如果操作员离开前，忘记退出系统，设定的时间过后，系统会自动退出，继续受到密码保护。各级口令的职能如下第5级 只可监视，检查数据第4级 第5级操作员控制及预定第3级 第4级监控点参数的改变第2级 第3级数据库增减第1级 第2级口令编辑用户图形化编程语言图1-8 用户图形化界面用户可以通过先进的图形化编程语言，实现各种复杂的高级算法及控制。METASYS的图形化编程语言通过图形方式，使用户以画流程图的方式，进行编程。它的特点是直观、易懂、方便修改。METASYS提供一系列已经证明可靠的图形化程序块，这些程序块包括了最常的用的能量管理及暖通空调的应用程序，方便用户直接调用。用户可以在自己的程序中插入它们，也可以对它们进行修改。状态改变报告METASYS系统可提供所有双态点的状态改变记录，该记录可以输出到打印机上，也可以直接报告至指定的操作站及磁盘文件。记录显示改变状态的点的名称、点的详细说明及发生状态改变的时间和日期。报警信息报告及报告分组/报警管理METASYS具有完善的报警管理。操作站优先处理和首先显示最重要的报警点，并且能够有选择地把不同的报警传至位于网络中任何位置的相应操作站，甚至传到用拔号调制解调器联结的远程操作站。图1-9报警管理示意图报警管理提供报警打印，报警缓冲器及直接报告至指定的操作站和存储文件，所有方式均满足以下条件：1) 显示报警点的名称，点的详细说明及发生报警的时间和日期。2) 报警依轻、缓、急，用户可自行决定报警级别，以便更有效及快速处理严重的报警。本系统可将报警分为3类，其中又分4级。3) 作为1)的补充，用户可对每个报警点增加报警信息，该报警信息可达65个字母（中文为30个字）。报警信息可明确提示操作员如何处理报警。比如采取什么措施，找什么人维修等。对于大型系统的管理者来说，管理上千个点，并及时处理报警，并非易事。给报警点增加报警信息这一功能，大大方便了操作者。监控点历史图1-10 监控点历史METASYS系统中所有监控点都自动产生一个历史，该记录存放在网络控制器中。模拟点每30分钟采样一次，如有特殊需要，用户指定一个PC文件，记录将自动转入该文件中，提供长期的历史数据。双态点可记录10次开/关动作。每个点具备历史这一特性，方便用户随时分析设备的性能，回顾故障或事件发生的时间，大大提高设备管理水平。动态趋势分析图1-11 动态趋势分析动态趋势分析可应用于系统中的所有监控点，其采样点数及采样间隔（范围1分钟至120分钟）均由用户自定义。当监控点历史不能满足设备性能分析的要求时，可利用动态趋势分析这一软件功能。与监控点历史一样，动态趋势分析也存放于网络控制器中。如需保存数据，用户可指定一个PC文件。当采样数接近规定的数值时，数据将自动转入该PC文件中。累积、统计功能图1-12 统计功能各DDC及NCU均具备累积、统计功能。用户可定义一个限额，当累积或统计值超过此值时，系统可发出报警。该功能主要应用在以下几个方面：1) 运行时间统计如水泵、风机等的运行小时2) 模拟量及脉冲累积如用电量，蒸汽量3) 事件发生次数的统计如某一段时间中房间温度超出高限的次数。数据库上传/下载功能METASYS系统中有全局、网络控制器(NCM)和现场控制器三种数据库。前二种数据库可以上传及下载，而控制器数据库则只可以下传。上载和下传功能允许用户从一台设备或PC转移数据到另一台设备，使控制器、NCM和全局数据库随时保持一致。数据库有二个版本：备份数据库和在线数据库。在线数据库是操作设施管理系统数据库的拷贝，而备份数据库是在线数据库的主备份。当其中一种数据库改变时，应该使用上传或下载功能以保证数据库的一致性。如果NCU掉电时间超过72小时，由于超出了NCU中可充电电池保持内存的最长时间，该网络控制器的数据将会丢失。但是，一旦恢复供电，系统将自动从操作站将备份数据下传至NCU，保证系统正常工作。动态图形显示及操作站工作环境图1-13 动态图形显示示意图为便于对系统的分析及更快速地了解报警情况，METASYS系统提供彩色动态图形显示，包括楼层的平面图及机电设备系统示意图。1) 系统选择和透视操作员可通过菜单的选择或直接从图形上切换不同系统或平面的图形。2) 动态数据分析图形中所有监控点的数值或状态是动态显示，即显示它们的实际位置和当前数值或状态，各点是自动更新的。3) 视窗化操作站的工作环境是视窗化的，可同时显示多幅图形，便于对整个系统的操作进行分析。4) 报警分析当某点发出报警时，其所在的图形会自动弹出，其中的报警点会以事先指定的颜色不断闪烁，以提醒操作员报警点的位置。能量管理控制为达到节约人力及能源的目的，METASYS提供各种常用的能量管理软件，这些软件自动运作不需操作员的介入。同时，它们又有足够的灵活性，用户可轻易进行定义及修改。其主要软件为时间预定功能，最佳启/停功能，焓值切换功能，温度设定点自动重置功能，制冷机组的自动组合及群控功能，以及用电量限制功能等。时间预定功能预定功能使得METASYS系统能按照操作员事先所安排的时间表自动运行，提高设备管理效率。预定功能适用于设备的定时启停，设定点定时修改，控制程序的定时启动，趋势分析的起止，累积/统计的起/止及各种报告的定时打印，等等。预定共有4种：正常日、替换日、节假日、及特殊日。用户可定义一年的日历。图1-14 预定功能设备循环启/停/及重大设备启/停延时保护为保证机电设备的使用寿命及避免不正确操作造成设备损坏，METASYS系统提供设备保护功能，限定1小时中设备的启/停次数，并且可对设备设置启/停延时，对每个控制点，用户可以方便地设置、修改及取消该保护功能。供电恢复启动程序对重要的设备系统，如冷冻站，其设备的启停需严格遵循一定的顺序。为避免设备运行中动力电突然掉电，又突然恢复时，对设备造成损坏，METASYS提供供电恢复启动程序，保证任何时候，设备都能按照其正确顺序启动。用电量限制/负载循环图1-15 用户用电负荷限制该软件功能用于节约电费的目的