工程概况及主要控制内容

1、力控在医院楼宇宇自控系统中中的应用智能建筑源于美美国，随后在在世界各地蓬蓬勃发展。我我国虽起步较较晚，但发展展迅猛。 建筑筑设备自动化化系统（BAAS）是智能能建筑的重要要组成部分。由由于智能建筑筑中大量电子子设备的应用用使得智能建建筑的电力负负荷远远大于于传统建筑物物，而空调及及照明系统因因其耗电量大大又成为BAAS所控制的的核心设备。建建立完善的楼楼宇自控系统统，可以有效效地降低能耗耗，同时将所所有设备信息息汇集到操作作站，便于集集中监控管理理。 下下面以大庆市市人民医院楼楼宇自控系统统为例，介绍绍楼宇自控系系统的实现方方法。 一、工工程概况及主主要控制内容容 大大庆市人民医医院建于200

2、00年七月月，总建筑面面积六万五千千七百五十平平方米。共有有大型中央空空调机组十四四台。冷水机机组两台。空空调系统包括括6台万级空空调机组、55台百级空调调机组及3台台新风机组。万万级空调机组组服务于万级级及十万级手手术室，百级级空调服务于于百级手术室室及辅助区域域，所有机组组分布于大楼楼内各空调机机房内。除对对空调系统进进行控制外，还还要求对门诊诊大厅及工作作区的日常照照明进行统一一管理和控制制。1空调系统 空调调系统的主要要作用是维持持室内的恒温温、恒湿。对对于洁净空调调还要担负起起区域内空气气净化的重任任。空调系统统主要是控制制对制冷、预预热、加热、加加湿阀门的开开度来调节温温度和湿度。

3、因因为空气的升升温和降温过过程缓慢，要要注意不能出出现超调。另另外对温度、湿湿度、压力等等数值要进行行监视和记录录，便于通过过对长期曲线线的分析，找找到最佳运行行方式。 另另外，本系统统服务于医院院，具有工作作性质上的特特殊性。对空空调机组的控控制，主要实实现如下的功功能。控制制送风机的启启停；通过过常开无源触触点监测送风风机电气部分分运行状态及及故障报警； 监监测初效及中中效过滤器淤淤塞报警状态态，确保机组组正常运行，节节省日常巡检检人力；监测送送风机压差，确确定送风机机机械部分运行行状态； 监测测换热器表面面温度，过低低温度报警并并联动相关设设备，确保换换热器使用安安全； 监测送送/回风温

4、/湿度； 根据据回风温度控控制预热盘管管水阀的开度度，将新回风风混合后温度度维持为一定定值； 通过对对加热盘管及及表冷盘管二二通电动调节节阀的自动调调整，实现对对送风温度（设设定点可调整整）的控制 通通过控制加湿湿蒸汽阀的开开度，实现对对送风湿度（设设定点可调整整）的控制； 监监测手术室中中的环境压力力，当低于所所要求正压值值时向工作人人员发出报警警；控制制预处理新风风风阀及回风风风阀的开度度；冷水水机组 冷水水机组在夏季季为空调系统统提供冷水，在在空调系统所所消耗的冷量量中，冷水机机组所消耗的的能量占有很很大比重，因因此，冷水机机组是空调系系统的耗能大大户，控制系系统设计的优优劣将直接影影响

5、节能效果果。冷水机组组共有2台冷冷冻机组，22台冷却风扇扇，3台冷却却泵，3台冷冷冻泵。冷水水机组常规监监控功能有： 控制冷冻机机启停，监测测运行状态及及故障报警； 控制冷冻水水泵启停，监监测水泵的运运行状态及故故障报警； 控制冷却水水泵启停，监监测水泵运行行状态及故障障报警；测量冷冷冻水管的总总供/回水压压力； 控制制冷却塔风机机启停，监测测运行状态及及故障报警； 控控制补水泵启启停，监测运运行状态及故故障报警；监测测膨胀水箱高高/低液位； 监监测冷冻/冷冷却水水流状状态； 监测冷冷冻水、冷却却水供/回水水温度； 监测测冷冻水回水水流量； 冷冻冻机、冷冻水水泵、冷却水水泵、补水泵泵、冷却塔运

6、运行时间累积积； 通通过计算冷冻冻水的总供回水温度和和回水流量，计计算出空调系系统的冷负荷荷； 根根据实际冷负负荷来决定冷冷冻机的启停停组合及台数数，以便达到到最佳的节能能效果； 根据据冷却水供回回水温度，控控制冷却塔风风机的启停及及运行数量； 控控制冷冻水旁旁通阀的开度度，以维持要要求的供回水水压差。3照照明系统医院的的照明系统分分13个区域域。要求对各各区域的照明明能够单独控控制，并可在在控制室内监监视各区照明明状态。按预预定时间自动动开启和关闭闭照明；按照照日历上确定定的程序，区区分工作与非非工作时间。 二、控控制方案及实实现方法1.控控制方案目前空空调控制系统统主要有直接接数字控制器器

7、（DDC）和和现场总线两两种控制方式式。基于DDDC控制的简简便、灵活，结结合本系统控控制点数较少少，而各空调调系统及冷冻冻机组距中央央控制室较远远（最远为11100米）的的实际情况，我我们采用了DDDC控制方方式。虽然11个DDC的的输入输出点点数不能满足足每个系统的的要求，但是是因为DDCC具有较强的的扩展能力，能能够挂接不同同类型的扩展展模块，I/O点数量也也能满足要求求，完全可以以满足DDCC联网的要求求。DDDC分配方案案：每个个空调机组使使用一台DDDC来控制本本机组的运行行；冷水机组组和照明系统统各使用一台台DDC进行行控制。除照照明系统外，在在各机房内都都安装了DDDC控制柜。

8、特殊要求： 方案设计时要考虑到医院工作的一些特殊性。 照明区域划分要适当，过大不利于控制，过小又会增加控制成本。合理的区域划分能有效地节约能源。对急诊等重要部位不要进行自动控制。 在东北地区，外界环境对空调系统的影响比较大。向阳面和背阳面有较大的温度差异，特别在较大区域面积使用同一空调机组时尤为明显，在设计时，要考虑到相同环境使用同一空调机组。另外，面积较大时温度变化缓慢，冷热空气混合不均，控制时速度要适当放慢。 在不得已出现手动控制的情况下，应及时屏蔽掉时间表控制方式，防止手术期间出现净化空调停运的情况。 在冬季运行时，可能会因发生防冻报警而停机，而在进行手术时又不能停止净化。所以采取了在新

9、风入口处增加一个混合箱，将回风引入混合箱的措施，这样使新风和回风得到充分混合，再进入机组时，就不会因新风温度过低而引起报警。 2. 空调机组以往往的楼宇自控控系统中，要要使用通信控控制器（NCCU或NCMM）来完成操操作站与直接接数字控制器器（DDC）间间的通讯，再再由NCU接接入计算机，NNCU中储存存有历史数据据和部分程序序。因为DDDC的存储器器容量较小，不不能储存大量量的数据和复复杂的程序，因因此用脚本程程序替代NCCU中的程序序，利用力控控软件的人人机界面和实实时数据库保保存数据，把把DDC直接接与计算机相相连，直接将将数据送入计计算机操作站站，取代通信信控制器NCCU。DDDC内要

10、存储储冬季和夏季季两套程序，再再相应季节进进行手动转换换。空调调系统控制还还要对一些机机组的故障进进行报警提示示，对于某些些特殊的报警警还要自动进进行紧急处理理。例如，冬冬季发生低温温断路报警时时要紧急停机机，并将预热热、加热阀门门打开。并且且报警不能自自动复位，必必须在现场进进行复位。复复位后风机恢恢复原运行状状态。这主要要针对北方冬冬季天气较冷冷，新风进入入风机时并不不是和回风均均匀地混合，会会发生换热器器表面局部低低温的现象，如如果持续时间间长，极易损损坏换热器。3. 冷水机组 冷水机组的控制比空调系统要复杂，控制程序较大，另外还有数据的运算处理。在本系统中，2台冷冻机具备单独的控制和保

11、护功能，是通过西门子PLC来完成的，虽然提供了常开接点作为自动启停控制的接入点和两对220V常开有源接点作为状态指示和故障报警，但DDC的接点是无源的，因此要使用220V中间继电器转换。 冷水机组的控制重点是冷冻机的选择性启动、启停顺序控制和延时以及发生故障时的自动切换。为了延长设备的使用寿命，在启动的设备数量不是全部系统设备时，要进行选择启动，启动累计运行时间最短的设备。冷冻机启动时要求水必须是流动的，否则会迅速结冰，损坏冷冻机。流入冷冻机的水还要有温度限制，一般控制在530之间。因此，冷水机组在启动时要遵循特定的顺序：冷却塔风扇冷却泵冷冻泵冷冻机组；关闭顺序相反。冷冻机关闭后，冷冻泵和冷却

12、泵还要继续运行一段时间，充分利用系统的冷量。另外，冷水机组的各设备功率都较大，不能同时启动，要有一定延时。冷冻机组在启动30秒内如果没有启动状态返回，则认为启动失败，在五分钟内不允许再次启动。 在冷水机组运行中有设备意外停机时，系统可自动启动备用设备。另外，对已确认的故障设备还可在操作站做出故障标记，这样系统在启动时会自动将此设备忽略。在冷水机组的控制中，DDC只进行顺序启停控制和故障报警发生时的停机控制。而所需冷量的计算、决定启动机组台数、各设备运行时间累计等功能都由力控来完成。4. 照明系统一个DDC的DI及DO点数不足，但通过增加两组扩展模块，可使DI、DO点分别增加至16点。因此仍可采

13、用DDC进行控制，将照明控制箱设在操作室内，该控制箱只输出220V。在各照明分区的照明就地控制箱内增加220V交流接触器，避免强电进入控制箱。在就地控制箱还增加了自动/手动转换开关，这样在出现事故时，仍可正常供电。三、主要功能实现方法 用力控软件代替NCU后，控制功能就通过脚本程序实现。定时控制 按预设定好的时间表执行启停命令。使用力控软件的定时器函数（Reachtime）可以很容易地实现定时功能。该函数语法ReachTime(hour，minute)，当时间到达后返回值为真，否则为假。其中hour为小时值，取值为023，1则表示任何一小时；minute是分钟值，取值为059。具体方法是：IF

14、 Timer=1&Reachtime(k3_on_h,k3_on_m) THEN KS=1 ENDIF;IF Timer=1&Reachtime(k3_of_h,k3_of_m) THEN KT=1 ENDIF;Timer：值为“0”时，系统时间表不生效,“1”时生效；k3_on_h、k3_on_m； k3_of_h、k3_of_m均定义为中间变量，分别代表K3空调机组的启、停时间。KS、KT为系统的启动和停止输出。冷水机组的选择启动 要实现选择启动就要先累计各设备运行时间，再根据室温及外界环境温度算出冷量，再根据计算结果和设备的功率得出需要的设备数。每立方米的空气升高1度所需要的能量换算为功

15、率值大约为3.3千瓦。 在运行过程中，随时根据供回水的温度和水流量计算出系统消耗的冷量，当空调系统消耗的冷量小于目前运行冷冻机所提供的冷量，并符合减少设备的条件时，自动关闭累计运行时间长的冷冻机组。冷水机组压差旁路系统 为使冷水机组的供、回水压差保持在设定处，要采用PID控制的方式。我们使用DB的控制点来完成。 首先进入数据库组态，创建新点时，点类型选择“控制点”，在点组态中可输入相应参数。对于其他的PID控制过程也采用这种方式。设备无响 在冷水机组控制中，系统每发出一个设备启、停命令都会对其计时，如果在规定时间内，设备状态回讯没有改变则认为该设备无响应。系统会中止启动或停止过程。 在编写脚本

16、程序时，我们使用IF语句进行条件判断。例如启动1台冷冻机组的脚本程序：IF （(PUMP1=1 | PUMP=1 PUMP3=1)&COOLER1S=1） THEN COOLER1N=1；ENDIF;有冷冻泵运行且有启动命令，则发出启动输出IF COOLER1=1&COOLER1H=0&CL1TM90 & COOLER1=1 THEN COOLER1F=1 CL1TM=1； Display(启动失败)； BEEP(0)；ENDIF;超过计时时间，1#冷冻机停机IF COOLER1H=1&CL1TM=90 ENDDIF；正常常启动，计时时复位 以上是是1#冷冻机机启动的部分分程序，其中中 CCO

17、OLERR1S：启动动命令；COOOLER11N：启动输输出；PUMMP：冷冻泵泵的状态回讯讯 COOOLER11H：1#冷冷冻机的状态态回讯; COOOLER11F：停机输输出。脚本本程序是控制制的核心，画画面的组态则则建立了人机机界面。图33所示的是其其中一幅新风风处理机控制制画面。历史数数据和趋势对于于空调系统历历史数据及趋趋势至关重要要，通过长期期的趋势曲线线，可以很好好地反映机组组的工作状况况。使用力控控的标准趋趋图形对象和和实时数据库库可以实现历历史数据的保保存和趋势检检索。 四、系系统运行效果果及发展前景景 本本系统自20000年7月月投入使用以以来，系统运运行稳定，实实现了所有预预期功能，并并与本建筑项项目共同获得得国家建筑鲁鲁班奖。在手手术室等要求求长期恒温部部位实测温度度，与设定温温度点偏差小小于1.5度；冷冻冻机组自动运运行比手动控控制节能约330%；照明明进行自动统统一管理后，杜杜绝了长明灯灯等浪费现象象。力控控软件在楼宇宇系统中的应应用，