空调自控系统方案.docx

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空调自控系统方案

重庆博腾精巧化工楼宇自控系统项目

HVAC暖通空调自控系统

技术方案设计书

一.整体设计方案

依照招标文件的招标项目要求，并结合重庆建筑智能化建筑现状，重庆博腾精巧

化工楼宇自控系统项目是屹今为止整个重庆全部建筑物厂区中间智能化程度要求较高

的。

重庆博腾精巧化工楼宇自控系统项目里面分布着大量的暖通空调机电设施。

如何将这些暖通空调机电设施有机的结合起来，达到集中监测和控制，提升设施

的无故障时间，给投资者带来明显的经济效益；

如何可以使这些暖通空调机电设施经济的运行，既可以节能，又能满足工作要求，并在运行中赶忙的将效益表现出来；

如何提升综合物业管理综合水平，将现代化的的计算机技术应用到管理上提升效

率。

这是当前业主关心的也是我们设计所重视的。

重庆博腾精巧化工楼宇自控系统项目暖通空调楼宇自动化控制系统的监测和控制主要包括以下子系统：

冷站系统

空调机组系统

本暖通空调楼宇自动化控制系统之设计是依照重庆博腾精巧化工楼宇自控系统项目的设计要求配置的，主体的设计思想是结合招标文件及设计图纸为准。

冷站系统

（1）控制设施内容

依照项目标书要求，暖通自控系统将会对以下冷站系统设施进行监控：

监控设施监控内容

冷却水塔（2台）启停控制、运行状态、故障报警、手

自动状态。

冷却水泵（2台）启停控制、运行状态、故障报警、手

自动状态、水流开关状态；

冷却水供回水管路供水温度、回水温度，

冷水机组（2台）启停控制、运行状态、故障报警、手

自动状态；

冷冻水泵（2台）启停控制、运行状态、故障报警、手

自动状态、水流开关状态；

冷冻水供回水管路供水温度、回水温度、回水流量；

分集水器

膨胀水箱

分水器压力、集水器压力、压差旁通阀调治；

高、低液位检测；

相关系统的详细点位情况可参照所附的系统监控点表。

（2）控制说明

本自控系统针对冷站主要监控功能以下：

监控内容

冷负荷需求计算

机组台数控制

T1

M

机组联锁控制

冷却水温度控制

水泵保护控制

机组准时启停控制

机组运行状态

机组运行状态

控制方法

依照冷冻水供、回水温度和回水流量测量值，自动计算建筑空

调本质所需冷负荷量。

依照建筑所需冷负荷自动调整冷水机组运行台数，达到最正确节

能目的。

独立空调地域负荷计算依照Q=C*M*（T1-T2）

＝分回水管温度，T2＝分供水总管温度，

＝分回水管回水流量

当负荷大于一台机组的15%，则第二台机组运行。

启动：

冷却塔蝶阀开启，冷却水蝶阀开启，开冷却水泵，冷冻

水蝶阀开启，开冷冻水泵，开冷水机组。

停止：

停冷水机组，

关冷冻泵，关冷冻水蝶阀，关冷却水泵，关冷却水蝶阀，关冷

却塔风机、蝶阀。

依照冷却水温度，自动控制冷却塔风机的启停台数，并且自

动调治风扇频率。

水泵启动后，水流开关检测水流状态，如故障则自动停机水泵

运行时如发生故障，备用泵自动投入运行。

依照起初排定的工作节假日作息时间表，准时启停机组自动统

计机组各水泵、风机的累计工作时间，提示准时维修。

监测系统内各机组的工作状态，自动显示，准时打印及故障报

警。

监测系统内各机组的工作状态，自动显示，准时打印及故障报

警。

冷冻机组控制流程框图以以下列图所示：

空调机组系统

（1）控制设施内容

依照标书要求结合设计图纸，暖通空调自控系统将会对建筑新风机组设施进行以下监控：

监控设施监控内容

风机的启停控制、风机变频调治、运行状态、故空调机组（共2障报警、手自动状态、初效中效过滤网拥堵报警、

台）回风温湿度、送风温湿度、加湿器启停，冷冻水两通水阀调治、新风回风风阀控制，送风静压

相关系统的详细点位情况可参照所附的系统监控点表。

（2）控制说明

本自控系统针对新风机组主要监控功能以下：

风机启停

风机的启停控制主若是经过BA系统预设的时间表来进行启停控制的。

在一些特其他情况,如加班情况,风机有需要在起初设准时间表之外的时间启动,用户还可选

择在BAS操作站上手动启停风机。

BA系统赞同用户自行设定风机状态与控制之间的联锁监察功能。

在设定此功能後,BA系统会自动监察风机的状态可否与控制要求一

致,若是不一致时,BA系统会同时定义此状态点与控制点是故障的,并以声光报警形式在操作站上显示,以提示操作人员做出相应的办理工作。

而BA系统也会将相关的事项一一记录,以作日後检查之用。

别的BA系统赞同用户自行设定测量设施的累积运行时间,以便维修人员在设施运行至一准时间後,进行维修工作。

风机变频控制

DDC控制器会监测送风静压,并与设定值做比较,并具此自动调治风机频率。

当

尾端投入使用的设施增加时，风管静压降低，DDC会自动调高风机频率。

当尾端投入使用的设施减少时，风管静压高升，DDC会自动调低风机频率。

湿度控制

湿度低于设定值时，由空调自带加湿系统加湿。

当湿度高于设定值时，DDC会自动打开热水阀进行再加热以除湿。

冷水阀控制

工作于夏天工况，DDC控制器会监测回风温度并将它与预设的温度值（可供用户调较）作比较,进行PID运算,然後输出至冷水阀,以作温度调治作用。

如：

回风温度＞

20℃时阀门开大；温度＜20℃时阀门开小。

别的此冷冻水阀会与风机状态联锁,在没

有风机状态的情况下,将冷水阀关死。

60度冷水阀控制

工作于冬天工况，DDC控制器会监测回风温度并将它与预设的温度值（可供用户调

较）作比较,进行PID运算,然後输出至热水阀,以作温度调治作用。

如：

回风温度＞

20℃时阀门开小；温度＜20℃或时阀门开大。

别的此热水阀会与风机状态联锁,在没

有风机状态的情况下,将冷水阀关死。

新回风阀控制

DDC控制器会监测回风温湿度并计算含值,进行PID运算,并具此自动调治新回风阀开度,新回风阀开度互锁。

别的此风阀会与风机状态联锁,在没有风机状态的情况下,将风阀关死。

滤网状态监察

BA系统经过压差开关,监测初效和中效过滤网的前後压差。

当压差高出压差开

关的预设值（在压差开关上可调）,BA系统会以声光报警形式在操作站上显示,以提

醒操作人员安排相关人员做滤网冲刷工作。

而BA系统也会将相关的事项一一记录,

以作日後检查之用。

新风空调机组系统

（1）控制设施内容

依照标书要求结合设计图纸，暖通空调自控系统将会对建筑新风机组设施进行以下监控：

监控设施监控内容

风机的启停控制、风机变频调治、运行状态、故新风空调机组障报警、手自动状态、初效中效过滤网拥堵报警、

（共4台）回风温湿度、送风温湿度、加湿器启停，冷冻水两通水阀调治、新风风阀控制，送风静压

相关系统的详细点位情况可参照所附的系统监控点表。

（2）控制说明

本自控系统针对新风机组主要监控功能以下：

风机启停

风机的启停控制主若是经过BA系统预设的时间表来进行启停控制的。

在一些特其他情况,如加班情况,风机有需要在起初设准时间表之外的时间启动,用户还可选

择在BAS操作站上手动启停风机。

BA系统赞同用户自行设定风机状态与控制之间的

联锁监察功能。

在设定此功能後,BA系统会自动监察风机的状态可否与控制要求一

致,若是不一致时,BA

系统会同时定义此状态点与控制点是故障的

并以声光报警

形式在操作站上显示,

以提示操作人员做出相应的办理工作。

而BA系统也会将相关

的事项一一记录,以作日後检查之用。

别的BA系统赞同用户自行设定测量设施的累

积运行时间,以便维修人员在设施运行至一准时间後,

进行维修工作。

风机变频控制

DDC控制器会监测送风静压,并与设定值做比较,

并具此自动调治风机频率。

当

尾端投入使用的设施增加时，风管静压降低，

DDC会自动调高风机频率。

当尾端投入

使用的设施减少时，风管静压高升，DDC会自动调低风机频率。

冷水阀控制

工作于夏天工况，DDC控制器会监测回风温度并将它与预设的温度值（可供用户调

较）作比较,进行PID运算,然後输出至冷水阀,以作温度调治作用。

如：

回风温度＞

20℃时阀门开大；温度＜20℃时阀门开小。

别的此冷冻水阀会与风机状态联锁,在没

有风机状态的情况下,将冷水阀关死。

60度冷水阀控制

工作于冬天工况，DDC控制器会监测回风温度并将它与预设的温度值（可供用户调

较）作比较,进行PID运算,然後输出至热水阀,以作温度调治作用。

如：

回风温度＞

20℃时阀门开小；温度＜20℃或时阀门开大。

别的此热水阀会与风机状态联锁,在没

有风机状态的情况下,将冷水阀关死。

新风阀控制

新风阀与风机状态连锁

滤网状态监察

BA

系统经过压差开关

监测初效和中效过滤网的前後压差。

当压差高出压差开

关的预设值

（在压差开关上可调

）,BA

系统会以声光报警形式在操作站上显示

以提

醒操作人员安排相关人员做滤网冲刷工作。

而

BA

系统也会将相关的事项一一记录

以作日後检查之用。

BAS系统结构和硬件介绍

依照重庆博腾精巧化工的系统要求，我们本着集中管理、分别控制这种集散式监控结构的设计原则来实现整体功能。

其系统整体参照表示图以下：

从以上BAS结构表示图可知此系统是由中央操作站、网络地域控制器、直接数字

控制器（DDC）等组成，中央操作站及网络控制器是经过Ethernet网（管理层）将各节点连接起来，同时安装在建筑物各处的直接数字控制器（DDC），将经过自动化层连接到网络控制器上，与中央操作站保持亲密联系。

传感器及执行器等连接至以上各直接数字控制器内。

系统之主要组件以下:

通讯网络

管理层

自动化层

网络地域控制单元（NCE/NAE）

直接数字式控制器（DX）

以下分别就重庆博腾精巧化工楼宇自动化控制系统所配置的硬件设施做详细说

明：

二层通讯网络

BAS系统采用控制层和管理层两层网络结构，服务器、操作站、网络通讯设施等

经过管理层网络相联，管理层网络采用100MBASE-T以太网，以标准TCP/IP协议互相

通讯，在物理连接上利用现有的综合布线路由，经过网络设施的设置将管理层网络连

通；全部控制器能经过控制层网络以现场总线方式通讯。

采用分布智能式控制系统，

控制层网络中任一节点故障时均不致影响系统的正常运行和信号的传输。

管理层网络

管理层网络除了将系统自己的管理设施连接起来外，还将建筑物中其他相关系统和独立的智能化系统连接起来，实现各系统之间的数据通讯、信息共享以及其他厂商设施和系统的通讯。

同时管理层网络还将建筑设施监控系统中的全部监控信息实时地反响到信息共享管理系统中的中心数据库，并获守信息共享管理系统的相关运行信息，实现相关信息的双向通讯。

管理层采用TCP/IP协议，中央操作站及分站，数据管理服务器，网络控制引擎等

设施分布其上。

网上各节点之间的数据交换采用点对点（peertopeer）方式，各节

点均具备动向数据接见（DynamicDataAccess）功能，您只需在网络的任意节点增加计算机，经过标准的WEB阅读器，即可以您的用户名和密码轻松接见您权限范围内的被控设施。

甚至可以在全世界任何地方经过内联网或互联网进行显示和控制操作。

自然，灵便的模块化网络结构也为您未来的扩展供应了保证。

自动化层网络

采用分布智能式控制系统,实现各控制节点之间，控制节点与中央控制中心之间，

以及它们与专用控制、接口设施之间的数据通讯。

控制层每个现场控制器DDC采用分

散控制的原则，分布在被控设施的周边，现场工作人员可以经过DDC上的显示面板和

操作面板就近操作或监测被控设施。

每个DDC由控制器及其扩展模块组成，①当现场被控设施的监控点位需要增加时，

只需增加相应的扩展模块即可，不会影响其他被控设施；②当需要增加其他被控设施

时，只需在控制层网络上增加控制器，同样也不会影响其他控制设施。

中央控制中心经过控制层网络将信息传达到任何指定的控制节点。

网络控制器（NCE）

网络型DDC控制器（NCE）位于控制管理层网络，是一种基于Web的网络控制器，

它内置了MicrosoftWindowsCE操作系统和楼宇自控系统软件，负责监控安装在其现

场总线上的扩展控制器，扩展控制器可以是BACnet控制器或N2控制器。

NCE经过嵌入

式网络用户界面进行系统导航、系统配置及系统操作。

当网络型DDC控制器（NCE）与

IP网络相连时，可以为其他大型网络型DDC控制器和数据管理服务器供应数据信息。

这种智能设施抛弃了过去需要安装系统软件的操作站，它支持多个Web阅读器

用户同时接见，供应监控、警告和事件管理、数据交换、趋势解析、能量管理、时间

表以及数据储蓄的功能，并采用了密码授权以及IT行业的安全保护技术。

网络控制引擎向建筑控制市场供应工业级的高可靠性，包括：

工业用单片机

Windows?

CEembeded内嵌式操作系统

128MB非易失性固态闪存，用于储藏全部的程序和数据

128MBDRAM用于动向数据储藏

可充电数据保护电池，保护DRAM上的数据，在断电后将其存入闪

存，电池寿命为5～7年

采用后备电池的实时计时装置

电源配有发光二极管用于提示，出现问题后易更换

可拆式螺丝固定终端24VAC电源，

SA总线网络

BACnet总线网络连接、Lonwalk总线网络、N2总线网络供选择用于RS-232-C的标准9针D型串行接口

标准USB串行接口

用于内置调制解调器的RJ-11型电话线连接装置

用于连接以太网的RJ-45型连接装置

内置33个输入输出点位，并可扩展

数模变换精度16Bit

网络控制器（NAE）

NAE网络控制引擎是江森自控MSEA系统架构中的中心设施之一，也代表了业界最

新的技术和发展趋势。

2003年江森自控与美国微软企业完成合作伙伴关系，并与之合

作推出了中心控制楼宇的智能硬件。

它在硬件中内置了WindowsEmbedded操作系统和楼宇自控系统的监控管理软件，基于Web的设计使这个硬件可以作为Web服务器

将建筑设施监控管理系统的信息在以太网上宣布，并经过嵌入式网络用户界面进行系统导航、系统配置及系统操作，而不需要安装任何专用程序。

1）性能特点

■基于WEB阅读器的用户界面

这种智能设施抛弃了过去需要安装系统软件的操作站，同时支持多个Web阅读器

用户同时接见，供应监控、警告和事件管理、数据交换、趋势解析、能量管理、时间

表以及数据储蓄的功能，并采用了密码授权以及IT行业的安全保护技术。

用户不需要任何特地的工作站软件，就可以实现局域网内或远程的管理、配置和诊断等功能。

另

外还内置有必要的编程软件，任何一台配有标准网络阅读器的工作站或便携终端都可以对系统进行配置、逻辑编程、试运行、数据存档等工作。

■开放接口能力

作为楼宇控制的中心，位于管理层的网络控制引擎NAE收集和管理整个楼宇的设

备信息，并向IBMS的集成管理平台提交。

在控制层面上支持多种开放式标准网络，

包括LonWorks网络、BACnet系统设施、MetasysN2网络和Integrator集成器，从

而满足与不同样厂商设施和子系统的接入。

■先进的IT通讯技术

网络控制引擎直接连接到以太网络中。

网络间的数据传输采用标准IT协议、服务

以及格式，包括网际协议（IP）、超文本传输协议（HTTP）、对象接见协议（SOAP）、网

络时间协议（SNTP）、邮件传输协议（SMTP）、网络管理协议（SNMP），并支持超文本链

接标示语言（HTML）和可扩展链接标记语言（XML）的静态、动向数据定义。

网络控制

引擎还支持动向IP寻址协议，比方动向主机配置协议（DHCP）、域命名服务（DNS）等。

本系统主要在江苏广电中心内部现有的IT架构上运行，也可以经过对外接口的网络设

置，经过隔有防火墙的广域网以及公用互联网上实现通佩服务。

■系统安全性

网络控制引擎经过在Web阅读器用户界面键入的用户ID和密码鉴别用户的合法

性以及相应的权限。

用户获取的数据在传输过程中经过加密办理，同时由用户安全管

理员来管理网络控制引擎数据库以及用户资料和帐户。

从配置整个系统到不过阅读某

系统或站点的某一部分，都需要授权。

系统管理员向每位用户的帐户分配用户ID、密

码、特地的网络控制引擎数据获取权。

扩展DDC控制器（DX）

Metasys系统BACnet扩展控制器为Metasys楼宇自动化系统（BAS）带来了崭新一

代的硬件设施。

本系列扩展控制器DX、输入输出模块IOM与Metasys系统的高级组件之

间拥有无与伦比的兼容性。

DX系列控制器进一步延伸了JohnsonControls企业采用开放标准的承诺。

为控制

暖通空调（HVAC）设施供应了全方向的标准应用。

DX控制器是一种通用型控制器，它拥有16位的办理芯片和1.25M的FlashROM

以及520K的RAM，对于冷冻机组、空调系统HVAC办理过程、工作分布照明及相关电气

设施的控制来说，都是一种理想的控制器。

无论是独立工作或是连入通讯网络时，DX的

软硬件的功能都可以灵便地适应各种不同样的控制过程。

DX控制器还可以在其扩展总线

上连接I/O模块MX，来增加它的输入点、输出点的容量。

作为通用型控制器，DX可接受并供应多种输入、输出种类，同时更拥有通用输入

输出点，可以经过软件设定该点位为数字量也许模拟量种类。

详细输入输出点数量和类

型以下表所示：

种类

数有源（MaxAC24V）或无源触点

字100Hz脉冲计数

输

入

通

模拟量输入，电压模式：

0

-10VDC

用

模拟量输入，电流模式：

4

-20mA

输

模拟量输入，阻值模式：

0

-2kohmRTD

入

1kohm镍元件

1kohm铂元件

A99电子元件

10k/NTC热敏电阻

无源触点数字量输入

保护模式

数24V可控硅输出

字

输

出

模

模拟量输出，电压模式：

0

-10VDC

拟

模拟量输出，电流模式：

4

-20mA

输

出

通

模拟量输出，电压模式：

0

-10VDC

用

模拟量输出，电流模式：

4

-20mA

输24V可控硅数字量输出

出

MX是该系统的I/O扩展模块，拥有N2通讯接口，可直接挂在系统总线下，也可以

挂在DX控制器下作为该控制盘的扩展。

可见该模块的连接自由度很高，系统结构灵便。

IOM扩展模块可依照现场情况配置不同样的型号。

这些常用的扩展模块包括：

种类

MX23

MX53

MX25

MX55

数字输入

8

8

16

模拟输入

6

6

数字输出

8

8

模拟输出

2

2

通用输出

继电器输出

DX控制器的软件功能十分齐全，供应编程、测试和下载的全面性功能，且可以使用

多至255个控制组件，每一个控制组件负责一个基本的控制功能。

控制组件可分为输入、算术运算、控制功能、逻辑功能、报警功能、特别功能、除

霜功能、冷冻功能、单位变换、输出这十大种类，其中：

输入类，包括以下控制组件：

■模拟量输入

■风扇输入

■数字量输入

■适用户输入（Occupancy）

■临时用户输入（TemporaryOccupancy）

算术运算类，包括以下控制组件：

■平均数

■计算器

■比较器

■事件累积器

■Butterworth过滤器

■积分器

■最大或最小值选择

■热焓计算

■Ramp

■Sample&Hold

■选择器

■段距器

■线分段功能

■计时器

■实时计时器

■储蓄资料

■EWMA

控制功能类，包括以下控制组件：

■节约器（Economizer）

■风扇控制

■二位控制；

■比率控制；

■比率加积分控制（PI）；

■比率加积分、微积分控制（PID）；

■夏天/冬天补偿

逻辑功能，包括以下控制组件：

■“与”逻辑

■“或”逻辑

■步径超越逻辑（EnumerationOverride）

■步径逻辑（EnumerationLogic）

■输出超越逻辑（Outputoverridelogic

■程序逻辑控制（PLC）

）

报警功能，包括以下控制组件：

■模拟量报警

■压缩机报警

■手动复位（二位元）报警

■限位报警

特别功能，包括以下控制组件：

■特别/操作状态

■特别日子

■二元程序器

■一般设定值

■适用户状态（Occupancymode）

■实时计时器，加强实时计时器

■传感器无效

■系统资源

■温度设定值

■负荷管理

■巅峰需求限止

■适用户时间计划

■最正确开停时间

■半关闭式压缩机

■温度补偿工作循环

■出厂状态

除霜功能，包括以下控制组件：

■累积除霜

■冷冻除霜

■冷冻除霜启动

冷冻功能，包括以下控制组件：

■冷媒饱和性质

单位变换，包括以下控制组件：

■变换型式

■UNVT逻辑换至SNVT状态换

■Enumeration变换至UNVT逻辑

■SNVT状态变换至UNVT逻辑

■SNVT_HVAC状态供应

■SNVT_chir状态供应

■SNVT_lev_disc至SNVT_switch

输出，包括以下控制组件：

■模拟量输出

■LED输出

■无效安全继电器输出

■开/关量输出

■DAT输出

■风阀

■PAT输出

■密封式压缩机

DX控制器是一个高性能的可编程式控制器，特别适用于冷水机、屋顶机、空气处

理柜机、水冷热泵机