楼宇自控系统设计方案实例

PAGEPAGE7SAUTER楼宇自控系统设计方案实例2 正阳大厦一．工程概述

北京正阳大厦位于东北二环路交汇处、小街桥西南角，建筑面积约105000㎡，地下共3层，其中地下二层、三层为停车场；地上共16层，主要用于办公、会议、餐饮等。正阳大厦的建设单位是北京歌华美富勒科技发展有限公司（甲方）。根据甲方的要求，结合我们多年的实际经验，提出最佳的能源控制方案，实现合理的能源管理。二．系统结构及功能2.1系统组成及结构楼宇自控系统选用SAUTER的EY3600系统作为控制平台。整个系统由中央管理工作站、通讯网络与现场总线、现场控制机以及现场设备组成，该系统是一种无主控制器的集散型控制系统，具有较灵活多样的现场控制器，它采用了较先进的图形化编程与操作方式，并且具有系统容量大和综合控制能力较强等特点2.1.1中央管理工作站系统配置BA系统中央控制室设在北京正阳大厦地下一层消防控制中心内。机房内安装有主控计算机一台，用于监控整个建筑楼宇自控系统。主机操作系统为WindowsXPPro，采用SAUTEREY3600系统监控运行软件novaProOpen。2.1.2现场DDC控制器现场控制器采用SAUTEREY3600系统中novaFlex、novaRack和nova230系列三种DDC。现场控制机配置有SAUTERCASEFBD软件包，可以方便地编制出控制器应用程序，使工程设计过程大大简化。DDC的CPU全部为32位CPU,所有数据都存储在控制器内部的存储设备中，存储设备刷新率高，当中央工作站发生故障时，DDC全部可以根据自身存储的程序完成对受控设备的控制，不依赖于中央工作站或其他设备。DDC全部的输入输出为模块化结构设计，具有现场调试、软件更新、系统自珍、故障查询、报警管理、监视等多项功能。 novaFlex是小型通用DDC控制器，本工程共使用了143多台。novaRack是插卡式DDC控制器，有5槽和11槽两种，本工程共使用了12台5槽novaRackDDC，5台11槽novaRackDDC。Nova230系列DDC控制器，专用于与非SAUTER系统联接。本工程共使用了3台。分别用于冷冻站，变电站和电梯的监控接口。所有DDC均留有20%设计余量。2.1.3通讯网络系统设计本工程通讯网络采用集散分布式结构，由两级网络组成。（1）中央站可提供标准的TCP/IP、IPX/SPX网络通讯协议，采用WindowsXPPro操作系统。可以通过局域网与系统集成软件通讯，实现资源共享。本系统预留有与安防监控管理系统、火灾自动报警系统的接口。（2）监控级网络采用标准化的novaNet现场总线，传输速度19.2Kbps，并可扩展。中央控制站与各分站设备之间采用非屏蔽双绞线连接，组成监控层局域网，此种方式可实现现场控制机与中央控制机之间的点对点通讯（peer-to-peer）。SAUTER索特自控系统对各系统的各种参数可进行单独或批量修改，对被调节参数可根据上下班状态进行不同的设定，以达到节能的目的。索特自控系统能在不同的层次上对设备的启停日期和时间进行安排，对节假日和加班时间表也能进行灵活设定，具有设备优化启停、夜间设定值重置等丰富的设备节能控制程序。2.2软件功能EY3600系统遵循分散控制集中管理的原则，所有的现场控制器都将通过总线将信息传递给管理层硬件，即人机界面的PC电脑。管理人员通过它收集所有的现场信息，并按照最合理的方式进行汇总、报告、分析和维护，同时也有强制现场操作的权限，这些均对中央管理软件的能力提出了要求。Sauter的SCADA是一种用来作为应用程序开发工具的软件程序，它可以帮助系统集成人员为各行各业开发出完善的管理和控制应用程序。同时，该系统内已经安装了所有控制和管理功能，集成人员只需要提供有关的项目定义即可。三．方案设计及说明在本工程设计中选用SAUTER索特的EY3600系统中的nova203Flex和nova230控制器，系统通过novaNet总线将各种功能的EY3600系列控制器相连，完成冷热源，空调通风、给排水系统设备、变配电监测系统、公共照明等应用子系统的监控。3.1控制范围依据北京正阳大厦工程提供的招标文件，要求对以下子系统进行监控：（1）空调风系统空调和新风机组送排风机风机盘管系统（2）空调水系统空调冷温水系统空调冷却水系统冷水机组控制接口（3）给排水系统排污系统，生活供水系统中水系统（4）照明系统公共照明、立面照明，车道照明，办公楼走廊照明，室外照明，及公用电热水器等。（5）变配电系统高压系统低压系统柴油发电机系统（6）电梯系统预留电梯控制接口（7）室内外环境监测室外温湿度室內温湿度室外照度地下车库CO浓度监测餐厅CO2浓度监测为此，我们本着安全、可靠、先进的原则，将为该办公楼提供行业内顶尖水平的楼宇自控系统，并承诺优质的售后服务。本系统在设计中充分考虑了今后系统的扩展，在今后需要进行系统扩展时不需要变更系统的结构，也不需要改变已有的传感器或控制器，也不需要更换或废弃基本系统的任何部件，同时在系统容量上保证不少于20%的备用输入和输出连接口以满足日后系统扩充的要求。3.2方案设计及说明3.2.1冷、热源监控系统冷热源系统由2台冷水机组，3台直燃机组，5台冷冻水泵、3台热水水泵、5台冷却水泵、16台冷却塔及相应辅助设备组成。每台冷水机组按串联形式与冷冻水泵连接，每台冷水机组之制冷系统各自独立又可互为备用。整体控制可提供对冷水机组运行工况的监测、控制及诊断；可按每天预先编排的时间程序和冷负荷情况来启停冷水机组；具体控制如下：冷却水系统的控制主要参照冷冻水系统，进行联动控制。冷冻机组的群控：BAS系统通过安装在冷冻机房内的EY3600系列直接数字控制器来完成对冷冻机组的控制要求。按系统实际测量的冷负荷自动增减冷水机组、冷机水泵、冷却塔的运行台数，以达到最佳节能运行的目的。监测冷冻机组的手自动状态、运行状态、故障状态，根据负荷自动进行机组的组群控制。冷冻水、冷却水进出水温度、压力测量、水流量测量及冷量计算、设备的启停、运行时间和启动次数记录。分别测量的东区、西区的回水流量及温度，分别测量东区、西区供水温度，测量冷冻水供水总管温度，回水总管温度和流量，按总回水流量及供回水温差，计算出系统总冷负荷值，并监测东、西两区分别的冷量消耗。根据冷源系统总负荷量进行冷水机组台数控制。运行台数需与负荷相匹配，实现机组最优启停时间控制，使设备交替运行，平均分配各设备运行时间。对各季节的优先使用设备进行指定，发生故障时自动切换，根据送水分水器温度进行减少，回水集水器进行增加的运行台数补充控制。依照测量数据及特定运行模式，通过综合判断，即可确定冷机的启停台数及最佳大小机组搭配。机组启动后通过彩色图形显示，显示不同的状态和报警，显示每个参数的值，通过鼠标任意修改设定值，以达到最佳的工况；机组的每一点都有列表汇报，趋势显示图，报警显示;设备发生故障时，自动切换；程序控制冷冻水系统，目的是达到最低的能耗，最低的主机旧；根据程序或大楼的日程安排自动开关冷冻机组。根据大楼的要求自动切换机组的运行时间，累积每台冷冻机组运行时间最短的机组，使每台机组运行时间基本相等，目的是延长机组使用寿命。联动起动顺序：冷却水塔风机冷却水塔电动蝶阀冷却水电动蝶阀冷却水泵冷冻水电动蝶阀冷冻水泵制冷机组(开车每一步顺序都有相应的真实动作信号返回，否则顺序将不进行下去，并发出报警信号)。联动停止顺序：制冷机组（延时5分钟）冷冻水泵冷冻水电动蝶阀冷却水塔风机冷却水泵冷却水电动蝶阀冷却水塔电动蝶阀(停车每一步顺序都有相应的真实动作信号返回，否则顺序将不进行下去，并发出报警信号)。（2）冷却塔控制监测风机运行状态、故障状态，手/自动状态。冷却塔总供回水温度监测。每台冷却塔分别的供回水温度监测冷却塔进水阀自动开关控制。启停控制冷却塔运行台数按冷却水温度进行控制；当供水水温低于设定值时减少冷却塔运行台数，反之则增加运行台数。累计运行时间，开列保养及维修报告。通过联网将报告直接传送至有关部门。（3）压差旁通监控内容对制冷机组冷冻水设有压差旁通控制：在总进水管和总回水管上设置压差传感器（AI）将压差与设定值进行比较，用PI方式调节电动两通阀，使压差保持在设定的范围内。（4）冷冻水循环泵、冷却水循环泵/监测与控制点为：运行状态反馈、故障状态反馈、手/自动状态反馈和水泵启停控制。膨胀水箱高低水位并报警。水泵后的水流开关为监测水泵是否已启动，可与水泵的反馈的信息进行印证。楼控系统通过接口将冷水机组自带的控制系统信息读取到楼控网络中3.2.2空调系统共有空调机组3台，新风机组86台。空调机组监控内容：送回风温湿度监测；新风、回风阀调节控制室内温湿度监测；冷、热水电动水阀调节控制，电加热湿器控制；风机启/停控制；风机运行状态、故障报警、手/自动状态监测；在风机前后同时装设空气压差开关，当风机运行时发出风机真实运行信号；初效过滤器堵塞状态监测；中效过滤器堵塞状态监测；盘管防霜冻的监测；重要房间设CO2监测。监控功能：根据时间程序控制风机的启/停；测量送回风温湿度，根据回风温度控制冷/热水管调节阀开度，使回风温度控制到设定值；冬季加湿工况，按回风湿度调节电加热湿器加湿量，保持送风湿度为设定值。空调机组对新/回风阀进行PID调节，保证新/回风的比例；新风风阀/回风风阀/电动水阀与送风机联锁，风机停止时自动关闭新风阀及水阀，风机启动前，延时自动打开风阀；监视风机运行状态，累计运行时间，当累计值达到设定值时，提醒进行检修；当过滤器两端的压差大于设定值时，发出报警信号并关闭风机，提醒清洗过滤器；送风机故障报警；在冬季，当热盘管后的温度低于5℃时，防冻开关动作，控制器将停止风机运行并将新风门开至0%将盘管水阀开至100％，以防止盘管冻裂，同时中控室有报警。在重要场所设二氧化碳探测点，根据其浓度调节新风比。在工作站彩色图形显示、记录各种参数、状态、报警、运行时间、趋势图、动态流程图。2）新风机组监控内容：送风温湿度监测；室内温湿度监测；冷、热水电动水阀调节控制，电加热湿器控制；风机启/停控制；风机运行状态、故障报警、手/自动状态监测；在风机前后同时装设空气压差开关，当风机运行时发出风机真实运行信号；初效过滤器堵塞状态监测；中效过滤器堵塞状态监测；盘管防霜冻的监测；监控功能：根据时间程序控制风机的启/停；测量送风温湿度，根据送风温度控制冷/热水管调节阀开度，使送风温度控制到设定值；冬季加湿工况，按送风湿度调节电加热湿器加湿量，保持送风湿度为设定值。监视风机运行状态，累计运行时间，当累计值达到设定值时，提醒进行检修；当过滤器两端的压差大于设定值时，发出报警信号并关闭风机，提醒清洗过滤器；送风机故障报警；在冬季，当热盘管后的温度低于5℃时，防冻开关动作，控制器将停止风机运行并将新风门开至0%将盘管水阀开至100％，以防止盘管冻裂，同时中控室有报警。在工作站彩色图形显示、记录各种参数、状态、报警、运行时间、趋势图、动态流程图。3.2.4送排风系统共有送排风机35台。监控内容:监测CO、CO2浓度风机手/动状态、运行状态、故障报警监测；风机启/停控制；排风机与消防系统联动控制；监控功能:按时间程序启/停风机；在工作站彩色图形显示、记录各种参数、状态、报警、运行时间、趋势图、动态流程图。排风机同消防系统联动，在发生火灾时兼用消防排烟风机3.2.5风机盘管系统共有974套风机盘管由安装在墙上的温控器对电动阀门实施就地控制。3.2.6给排水系统给排水系统共有1个屋顶水箱，3个给水泵、1个生活水池；19个集水池、37台潜污泵、26台电热水器；监控内容包括:根据工艺要求，确定水泵运行台数及控制控制生活水泵、排水泵的启停，监测其运行状态、故障报警和手/自动状态。生活水池水位低于报警水位时自动报警，高于溢流水位时自动报警。监测屋顶水箱高低水位。集水坑内设四个液位开关，当液位高于双启泵液位时，控制系统给两台排水泵启动指令。当液位高于单启泵液位时，控制系统给单台排水泵启动指令。当液位低于停泵液位时，控制系统给排水泵停泵指令，当液位高于溢流报警水位时，则系统报警。监控功能：自动累计设备运行时间，提示按时维修，根据每台泵运行时间，自动确定运行与备用。水泵发生故障时备用泵自动投入运行状态。监测电热水器手/动状态、运行状态、故障报警，控制其开闭。在工作站彩色图形显示、记录各种参数、状态、报警、运行时间、趋势图、动态流程图。电热水器监视和控制其启停,使其按规定的时间表运行。3.2.7公共照明系统主要包括庭院照明、门厅、走廊、楼梯间等公共区域照明等，共154条回路。监测内容包括：监测回路的开/关状态和控制回路的开关。以时间或事件的程序控制方式，开启或关闭按区域划分的照明组，根据控制策略控制其通断。中央站彩色图形显示，记录各种参数、状态、报警，记录启停时间、累计运行时间及其历史数据等。3.2.8电梯监测系统电梯共由19部直梯，监控内容：电梯运行状态监测、停层显示、启停次数统计和运行时间记录电梯紧急状态下的故障报警和管理。电梯火警状态下的状态显示和报警管理在工作站彩色图形显示、记录各种参数、状态、报警、运行时间、趋势图、动态流程图。楼控系统通过接口将电梯自带的控制系统信息读取到楼控网3.2.7变配电系统 按照当前变配电站管理规定，变配电系统中高低压配电柜开关或断路器只监不控，变配电主要由2路进线，2路出线，2台变压器、1台发电机组组成。监测内容包括：变压器温度监测，进线状态监测和故障报警；电压、电流、频率、功率、功率因数的自动测量、自动显示及报警。备用发电机，包括发电机供电断路器工作状态监视与故障报警，电压、电流、频率、有功功率、功率因数、油箱油位的自动测量、显示及报警。在工作站彩色图形显示、记录各种参数、状态、报警、运行时间、趋势图、动态流程图。楼控系统通过接口将变配电的多功能数字电表信息读取到楼控网络中4.2.8环境监测设置室外温湿度传感器4个，室内温湿度监测53个、CO浓度29个，CO2浓度5个，主要设置在重要房间和地下车库，用来监视重要场所的温湿度等环境参数，在大楼屋外还设置了2个室外光照度传感器，用于室外泛光照明和大楼照明的控制。四．主要设备技术参数本系统在设计中充分考虑了今后系统的扩展，在今后需要进行系统扩展时不需要变更系统的结构，也不需要改变已有的传感器或控制器，也不需要更换或废弃基本系统的任何部件，同时在系统容量上保证不少于15%的备用输入和输出连接口以满足日后系统扩充的要求。直接数字控制器(DDC)直接对大楼冷热源设备子系统、空调通风设备子系统、给排水子系统等设备进行监视和控制，接收设备的运行状态，故障报警，手/自动状态和传感器信号，进行数据处理后对设备进行自动化管理。DDC控制器配置有独立的微处理器，可不依赖于中央站而独立工作，同时也可以与系统其它DDC直接通讯。DDC具有现场编程和在线更换模块的能力。4.1EYR203控制器(DDC)EY3600的EYR203控制器是一种全部模块化的的小型直接数字控制器，采用32位微处理器，可现场进行独立控制的直接数字控制器，EYR203除了在HVAC控制方面的应用，在能源管理上也有广泛应用，包括优化的设备启/停，夜间净化，最大负荷控制等。模拟输入模块(AI):10个点,其中5个使用AI-DI模块后，每1个AI输入点可以转换为2个DI输入点,另外5个每1个AI输入点可直接转换为1个DI输入点模拟输出模块(AO):4个点,0~10VDC数字输入模块