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解决方案

楼宇智能解决方案

发布时间: 2017-03-14 22:01 

楼宇智能解决方案

一、综述

楼宇自控系统是一项综合运用计算技术、自动控制技术和通信技术以及现场设备制造工艺等来完成特定控制任务的系统,因此必须严格按照工程设计观念进行。整个过程通常是由系统设计人员及相关专业人员通力协作完成。楼宇自动化系统多种多样,其设计工作一般应遵循的原则是:******性高、实时性强、操作性好、通用性好、性价比高。

楼宇自动化设计一般包括:控制方案设计、现场设备选型、控制设备选型以及控制系统网络设计等内容。

1.1、建筑设备监控系统的监控功能设计

建筑设备监控系统的监控功能设计依据是建筑设备控制的工艺图及其技术要求。建筑设备监控系统并不能凭空创造代替建筑设备为建筑物提供服务,而是按照建筑设备运行的工艺与控制要求,通过自动控制、监视等手段来******建筑设备的服务功能得以******、稳定、******地实现。

在着手建筑设备监控系统监控功能设计前,应认真研究目标建筑物的建筑、变配电。照明、冷热源、空调通风、给排水等系统的设计图纸、工艺设计说明、设备清单等工程资料。然后针对实际工程情况,依照各监控对象的监控原理进行监控点数及系统方案设计,并完成监控点数表的制作。

监控点数表是把各类建筑设备要求的监控内容按模拟量输人(AI)、模拟量输出(AO)、数字/开关量输人(DI) 及数字/开关量输出(DO)分类,逐一列出的表格。这一表格应******地反映建筑设备控制工艺与要求和设备实际需要配置的传感器与执行器。由监控点数表可以确定在某一区域内设备来监控的内容,从而选择现场控制器(DDC)的形式与容量。

按监控点数表选择DDC时,其输入/输出端一般应留有10%-15%的余量,以备输入输出端口故障或将来有扩展需要时使用。

 

1.2、控制系统网络结构设计

主要是对各层网络的网段、网关、总线数量及每条总线的监控范围进行设计。每条总线所能支持的控制器数量及传输距离都是有限的,因此整个系统可能需要几条总线,需要设计每条总线的监控范围。另外,整个网络系统可能分成若干网段,分管不同的系统,各网段之间的连接方式及网关功能也是网络通信系统设计的重要内容。

1.3、现场控制设备的分布及监控范围设计

对现场控制器的分布位置(在此阶段的设计中需要明确所处楼层)、监控对象及所采用的控制器型号进行设计。

1.3、通信接口设计

建筑设备监控系统需要和冷水机组等大型设备系统的专用控制器进行通信,也可能有不同厂商的产品连在同一网络中。整个建筑设备监控系统可能包括多家厂商的产品,在这种情况下,各厂商的产品之间如何进行通信,设置哪些通信接口,应在系统结构设计中得以体现。

1.4、建筑设备监控系统的深化设计

1.4.1、现场控制器监控范围的确定

每个现场控制器负责哪些设备状态的监控是建筑设备监控系统深化设计首先需要确定的内容。现场控制器监控范围设计的合理性直接影响到控制器编程的复杂性、网络的通信量以及控制器、网络通信故障时的影响范围等。

确定现场控制器监控范围时应遵循同一台(组)设备的输入输出信号接入同一个现场控制器内的原则。这样不仅能减少网络通信流量以减少总线的阻塞情况加快系统的实时响应 更重要的是可******在建筑设备监控系统通信装置故障或中断时,现场控制器的独立工作能力仍能******所监控设备的正常运行。

1.4.2、确定现场控制器与建筑设备的界面

从原理上描述,现场控制器把建筑设备的各种状态信号采集进建筑设备监控系统,然后根据预定的管理、控制目标,向建筑设备发出控制命令以改变、调整建筑设备的运行状态。但是在工程上的实现并非如此 简单。

首先,现场控制器需要采集和控制各种设备的运行状态及运行参数。   这些状态及参数信号可以是电量的(如电压、电流)也可以是非电量的(如温度、压力、流量、CO、等)。现场控制器的采集和控制工作可以通过检测器或执行器完成标准输人输出电量信号与现场设备非标准电气或非电量监控信号之间的转换从而直接实现监控功能;也可以通过通信接口与其他专用控制器相连,与其进行通信,然后由专用控制器完成对这些运行状态及参数的监控功能。对于某个体设备采用哪种监控方式应在深化设计初期予以明确。

其次,对一些设备状态的控制实现需要通过强电控制箱,弱电控制装置(DDC或PLC)一般不能直接对强电功率电器进行控制,必须通过光电隔离、继电器或电子功率驱动器(变频器或电子固态继电器等)来实现。因此,这些光电隔离器、继电器或电子功率驱动器究竟放入弱电控制箱内还是安置在设备的电控箱内也必须在工程前期给十明确。

1.4.3、 传感器与变送器的选择

现场控制器采集设备状态信号的类型可以是电量的,也可以是非电量的。但是各类状态信号都要转换成现场控制器能够接受的电信号,那***必须选择合适的传感器(变送器)把现场控制器无法接受的非电量、电量信号统一转换成可以接受的电量信号。所需检测器的类型取决于监控点的特征、现场控制器所能接受的信号类型及原始状态信号的类型。

检测器包括传感器和变送器两部分,建筑设备监控系统中常用的检测器有温度传感器、湿度传感器、压力/压差传感器、压力/压差开关、流量传感器、流量/水流开关、液位传感器、液位开关、风速传感器、焓值变送器、空气质量传感器、防冻开关、电量变送器等。传感器、变送器的选择应注意其两端信号的匹配及应用场合。以温度传感器为例温度传感器的选择首先要明确其测量介质 是水、空气、还是蒸汽;其次要明确传感器的安装位置与安装方式,室内、室外,风管或水管。并且要了解现场控制器可接受的信号类型如直接可接受阻值信号那么可以接受什么材料,常温多少欧姆的热敏电阻传感器阻值信号(这在自动化仪表技术中称为分度号。如采用钢材料,常温下的阻值为100Ω,则标为Pt100)如要接受标准电信号,则无选择带相应变送器的温度传感器。确定现场检测要求的温度检测范围和精度要求。只有******地列清这些工作条件和参数,才能选择出合适的传感器、变频设备。

同时,这些检测信号的检出位置由设备的工艺要求确定,对建筑设备监控系统的监控精度至关重要。传感器、变速器分布的位置很广(可以是风管内、十管内设备分,室内、室外 电控箱内),应根据设备工艺要求(如流星传感器、温度传感器等设备应安装在阀前还是阀后功与检测器安装环境与工艺规定(如温度检测器的插入深度 流量计的前后直管段长度与管径的倍数等)正确设计检测器的安装位置,这是建筑设备监控系统正常工作的基础之一。

1.4.4、阀门、执行机构选择

选用调节阀主要考虑流量特性与阀的通径。

流量特性: 

三种流量特性如图所示。

在建筑设备监控系统中常用的理想流量特性有线性、对数和快开特性。其中,快开特性主要用于双位控制及程序控制,因此调节阀流量特性的选择通常是指如何合理选择线性和对数流量特性。正确的选择步骤是:根据过程特性,选择阀的工作特性;根据配管情况,从所需的工作特性出发,推断理想流量特性。

调节阀通径的选择

通常在暖通设计中提供设备负荷流量上限Qmax。,并给出对调节间要求的流通能力CV值。根据上述技术参数,在产品型号标准系列中选取大于 CVmax并较接近流量系数 CV值来选定阀门口径。选定后再验证调节阀开度和可调比,即要求较大流量时开度不超过90%,较小流量时阀开度不小于10%。验证合格后根据CV值确定的调节阀通径一般小于管道直径一档至两档。

电动机构是把电动机的驱动力通过齿轮传动转变为执行器直行程的力或角行程的转矩。电动执行机构选择***重要的是执行机构输出的力或力矩,必须大于调节阀所需的工作力或力矩,同时能确保调节阀的关阀力能在***不利的条件下紧密地关闭阀门

执行器接受现场控制器的控制信号,改变控制变量(风量、水量等),使建筑设备按预定的工艺要求运行。执行器由执行机构与调节机构组成。执行机构按照现场控制器的控制信号产生推动力或位移,调节机构则在执行机构的动作下去改变控制变量。在建筑设备监控系统中的调节机构多为风阀、水阀和蒸汽阀等。

根据工程的经验 电动调节阀执行机构的推力(或称关闭压力)一般选择在0.8-1MPa(即为8-10kg/cm2)同时考虑到暖通设计值与实际工作状态值的差别,以及流体对阀芯和阀体的冲蚀。其实际工作状态的压差数值不应超过O.3MPa,如压差较高应采取相应的减压或平衡压力的工艺措施。

1.4.5、 建筑设备监控系统网络通信的管线设计

目前,建筑设备监控系统现场控制级的网络通信在实际工程中并不是利用目标建筑物的综合有线系统完成的(工作站级的通信网络可以由目标建筑物的综合有线系统完成)。一般采用五类、六类线和屏蔽双绞线单独布线,且不与综合布线系统走同一桥架。因此,建筑设备监控系统现场控制级网络通信的管线需要单独设计,应在工程初期于以明确,以便与其他管线协调。

1.4.6、现场控制设备的供电方式

目前大多数建筑设备监控系统工程设计都把现场控制器DDC的工作电源***地从建筑设备的动力电源取得,以减少工程量。这种做法的理由是:如果被监控的建筑设备没有工作电源,BA系统***不必再对该设备进行监控。这种技术观点是不正确的。 因为建筑设备失去工作电源,可能是局部的电源故障,也可能是全局的电源故障无论何种原因,BA系统监控中央站都需要掌握现场的动态与情况。由于BA系统监控中央站配有UPS,在停电时仍能维持工作,如果DDC因停电而不能工作,则中央站的工作***毫无意义了。因此,所有DDC站的工作电源,都应由BA系统监控中央站的UPS供电,以便在任何一种电源故障情况下,监控中央站都能有效地通过DDC站的检测功能了解现场环境(空气温湿度、CO、水压、水温等)情况与设备故障情况,在实施事故预案处理程序时,能******有效地调度电源、冷热源等资源,较大限度地降低事故造成的影响(这一方式需对恢复供电后的DDC有保护启动程序)。

1.4.7、 与主要设备专用控制系统的通信接口

这里的主要设备是指高/低压变配电系统、发电机组、冷水/热泵机组、锅炉机组、电梯等大型建筑设备。由于这些设备本身都配有计算机控制系统,对设备内的工作状态进行全面的自动监控。如果由建筑设备监控系统直接进行监控,不仅需要安装大量的传感器与变送器,而且难以将设备运行状态控制到很好,控制的安全、******性也难以******。因此,通过这些大型设备机组内部控制器接口与建筑设备监控系统进行信息交换,既能******设备的安全******运行控制,又能使建筑设备监控系统有效的对大型设备的运行状态进行监视与管理。

    建筑设备监控系统与设备间实现通信,必须预先约定所遵循的通信协议。如果建筑设备内的控制系统具有标准的通信协议接口,根据设备厂家提供的监控内容变量表***可直接进行通信。当设备内控制器对外采用非标准通信协议时,则需要设备供应商提供数据格式,由BA自控系统对其进行转换开发。

二、系统简介

YCM-300系列分布式可编程控制系统是一套基于工业以太网和CAN总线的分布式现场总线控制系统,系统技术******、配置灵活、易于扩展。

本系统采用高速工业以太网,符合TCP/IP协议,提供10M/100M波特率通讯,和传统的主仆通讯方式不同,系统中所有的现场控制器和中央监控电脑都可以通过以太网连接,处于平等的地位。每个控制器分配独立以太网地址,其分布距离及系统节点可不受限制扩展。现场控制器独立工作,不受中央或其他控制器故障的影响。操作人员可以在任何拥有足够权限的工作站实施监控设备状态、控制设备启停、修正设定值、改变末端设备开度等得到充分授权的操作。

参考规范

《民用建筑电气设计规范》

《电气装置安装工程施工及验收规范》

《智能建筑设计标准》

《建筑智能化系统工程设计标准》

《大楼自动化系统设计手册》中国建筑工业出版社

《智能建筑设计技术》同济大学出版社

建设[1992]102号建筑工程设计文件编制统一规定。

三、楼控产品介绍

3.1 YOCMOON系列楼宇自控系统概述

YOCMOON 系列产品是南京东大智能化系统有限公司于2007年推出的符合CANBUS、MODBUS/TCP的可编程楼宇自控系统。

YOCMOON楼宇自控系统是一个******的“集散式”系统,其控制软件及数据库是存放在整个网络—从中央控制台到CAN网络控制器—的每一个装置上,中央控制台实际上起到一个人机对话的作用,通过中央控制台,管理人员可以对系统进行编程,数据库管理,监视和控制操作。

 

YOCMOON自控系统构成

1

设备与能源管理系统

YOCMOON300

2

编程与调试工具

YOCVIEW

3

控制器

YOCMOON系列控制器

4

末端

YOCMOON系列传感器、执行器、阀门、智能仪表等

 

YOCMOON 楼宇自控系统----分布式设备自动化系统给业主带来的利益

Ø  集中管理、分散控制的系统结构;

Ø  所有的接口均使用标准的电气接口,可以根据需要可以选用合适的传感变送装置

Ø  低造价,低安装成本;

Ø  低运行维护成本;

Ø  低升级改造成本;

Ø  增加新功能简单;

Ø  规模能大能小的结构—从单台PC到基于网络技术的管理网;

Ø  符合用户需要的各种连接方式

总线型网络、星型网络、闭环型网络、混合型网络多种拓扑结构

多种介质的通讯网络总线

Ø  高的性能/******比

有竞争力的设备管理软件费用

容易安装、学习、使用及维护

Ø  提供通用的BMS功能

点的显示和命令

历史数据的采集

图形

报表

3.2 YOCMOON自控系统特点

YOCMOON 自控系统是国内******的设备自控系统,用于控制设备及能源的智能化管理。本系统特别适用于以下三个方面:

A.大、中、单独规模的建筑物;

B.大规模的设备及楼群;

C.区域性的集散管理系统,如隧道、污水处理厂等。

YOCMOON自控系统适应性非常强,系统为模块化结构。可很方便地构造出不同规模等级的独立系统,每级都具有非常清楚的功能和权限,这***使YOCMOON自控系统既可用于单独的设备管理,也可用于一个区域分散的楼群的集中管理。用户可通过计算机直观、详细地监测并控制设备的运行状况,******将设备监控、照明、能源管理、时间表安排以及安全等系统置于自己的监控之下。

3.2.1系统开放性好

YOCMOON系列楼宇自动系统较新的IDCS楼宇自控系统,由一个由高效能PC机和微处理器组成的国际标准CAN总线系统。它为整个大楼的管理提供了简便、实时有效的手段。该系统遵守CAN网络协议,是一套标准的集散型网络系统。

YOCMOON系统对开放技术的广泛应用,******了其******的集成能力。系统提供CAN接口,预留了RS232、RS485通讯方式,并且配置了TCP等标准软件接口。 

YOCMOON系统采用总线型的网络拓扑结构来构成局域网, 通过这层网络能够把BAS中所有监控信息及时地反馈到中央站,而中央站系统也可通过这一网络传送程序、指令等到有关设备。并且能够容易地实现与建筑物中其它相关系统和独立设置的智能化系统之间的数据通信、系统集成以及与其它厂商设备和系统的联接。

3.2.2 ******的软件特性

利用视窗的动态数据交换功能,可以很方便地与其它视窗软件进行数据交换,如YOCMOON300可以直接发送数据到EXCEL电子表格中或者抄送资源运行数据到大楼的物业管理系统和办公自动化系统中去,实现设备自控系统与其它系统的智能集成。(需要提供有效的通信协议)

3.2.3系统扩展性

    系统可采用自由拓扑结构或总线型拓扑结构由单个的子站拓展为超大型的分布式综合集散控制系统。这种模块结构特点对于设备管理系统而言,在先期资金条件有限的情况下,既可******建筑物的高标准和舒适性,又不会影响以后新功能的扩展,所以说在物业管理方面具有很好的经济性。

3.2.4 系统的独立性

YOCMOON系统控制处理单元是具有独立的CPU和存储器的DDC控制器,因此只需将一台该站置于控制现场如空调机房内,通过便携式计算机将程序输入即可对现场设备进行控制,所有的现场信息将在子站存储,可随时调出查看。同时,子站也可作为网络的一部分,所有单元均可通过网络中心控制。

3.2.5系统的高******性

由于具备了独立控制功能,使得子站在中央系统停止工作、通讯******断绝的情况下,仍可独立完成所有的控制功能,从而******了控制的连续性和******性。此外,系统中的各级设备可通过网络通讯在同一时刻组成不同级别的集散控制系统或不同的结构组织形式,从而******限度提高了系统的******性和灵活性。

3.2.6 ******的网络通讯

YOCMOON设备自控系统中控制网络已具备Internet和Intranet的主要特征,已从一般的控制网络升级为Infranet(基础网),Internet、Intranet和Infranet之间通过TCP/IP协议实现互联。整个企业内部可实现资源共享。

网络操作系统可以采用主从式、对等式或客户/服务器结构。

网络结构可以是总线型、环型、星型、混合型等拓朴结构。组网方式灵活,升级改造费用低。

控制网络Intranet的传输速率高达100Mbps,内部总线传输速率20kbps。

通讯单元PC-CAN将子站联结成CAN总线控制网络,YOCMOON 的每个用户都能控制可监视联网的各个单元,远程终端可通过调制解调器或GPRS与网络相连来操作系统。

3.3YOCMOON 系统网络结构

下图显示一个基本的YOCMOON楼宇自控系统网络拓扑图。

YOCMOON系列楼宇自动系统网络拓扑图

 

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