楼宇自控系统方案.docx

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楼宇自控系统方案

楼宇自控系统

一、系统总体论述

***饭店BA系统工程的设计和实施，以“长期的经营需求为主，充分满足酒店需要”为目标，并遵循统筹规划、分期实施、应用为先、逐步升级。

BA系统要具有技术先进、性能稳定、安全可靠、节能高效等特点，并且操作简单、维护方便、扩展灵活，以满足多种经营业态的需要。

BA系统要成为***饭店建筑水平先进性的重要体现。

我们本着确保系统整体的安全性和可靠性，并符合***饭店运营、管理和发展的需要，在一定时期内保持其先进性，选用江森公司的楼宇管理系统，该系统有如下特点：

Ø先进性：

全新的概念、全新的系统

Ø开放性:

开放式网络、开放式协议、开放式用户界面

Ø兼容性：

兼容多种通信标准及机电厂商设备

Ø经济性：

易于施工、安装、操作和维护

Ø灵活性：

易于扩展

Ø可靠性：

已在全球范围成功应用

绿色

设计充分体现可持续发展的思想，系统采用世界先进可行的环保技术和设备、最大限度地利用自然通风，并充分考虑节省能源和减少污染的应用，树立环保典范。

科技

在节能、智能化、通信、信息等方面，通过采用可靠、成熟、先进的高新技术成果，将该项目建设成为一个具有以人为本的信息服务、方便可靠的通信手段、先进舒适的工作环境、坚实可靠的安全保障等特点，体现酒店及公寓的时代性和科技先进性。

楼宇设施管理系统采用完全集成化、网络化的系统架构，从设计到生产均符合ISO9000质量标准，我们将为您提供：

提供舒适的环境。

最小化的建筑能源消耗。

最小化的运营人员需求。

完善的建筑设备监测和控制。

先进的IT管理技术

标准的基于WEB浏览器的管理界面。

标准的数据库技术。

全方位的报警与事件管理。

支持BACnet及LONWORKS的开放网络设备

先进的系统集成：

利用.NET工具和WebService；

同时考虑到星级酒店的特殊性质，我们不但要考虑选用一套高新技术的系统，更要为此系统设计进行量身订制，使系统能完全发挥自身性能，且更切合此工程的实际需求。

二、系统设计依据

在系统设计中严格遵照如下标准与规范：

《智能建筑设计标准》（GB/T50314－2000）

《建筑与建筑群综合布线系统工程设计规范》（GB／T50311－2000）

《建筑与建筑群综合布线系统工程验收规范》（GB／T50312－2000）

《采暖通风与空气调节设计规范》（GB50019－2003）

《建筑物电子信息系统防雷技术规范》（GB50343－2004）

《建筑物防雷设计规范》（2000年版）（GB50057－94）

《工业企业通讯接地技术规范》（GBJ79－85）

《建筑物防雷设施安装99D501-1、99（03）D501-1》（中华人民共和国建设部）

《等电位联结安装02D501-2》（中华人民共和国建设部）

《利用建筑物金属体做防雷及接地装置安装03D501-3》（中华人民共和国建设部）

《接地装置安装03D501-4》（中华人民共和国建设部）；

《民用建筑电气设计规范》（JGJ/T16－92）

《供配电系统设计规范》（GB50052－95）

《电气装置安装工程施工及验收规范》

（GBJ147～149，GB50168～171，GB50182，GB50254）

《建筑电气安装工程施工质量验收规范》（GB50303－2002）

《继电保护和安全自动装置技术规范》（DL400-91）

《静态继电器及保护装置的电气干扰试验》（GB6162-85）

《微机型防止电气误操作装置技术条件》（DL/T687-1999）

《基本远动任务配套标准》（DL/T634-1997）

《公共建筑节能设计标准》（GB50189－2005）

ISO国际标准化组织

IEEE美国电气电子工程师协会规范

IEC801抗电磁干扰规范

ELA-422/ELA-483电气指标标准

三、设计方案

3.1监控方式

3.1.1冷热源系统

系统通过控制器完成对冷热源系统的监控内容如下：

●监测冷机一次泵，二次泵的运行状态、故障报警、手自动，并控制启停；

●监测补水泵的运行状态、故障报警；

●监测换热器二次侧供回水温度；

●根据二次水温度调节一次侧热水阀开度；

●测量一次市政热水供/回水间的压差；

●测量水处理器两边的压差状态，以确认设备的工作状态；

●测量采暖与空调热水公用之补水箱液位；

●监测集分水器两侧最不利环路的压差；

通过就地控制器DDC完成如下功能：

●根据二次热水的温度与设定值之偏差用比例积分控制来调节一次热水出水管上电动调节阀开度，以保证二次水供水温度二次侧热水供水温度可根据气候条件进行再设定；

●根据建筑物的负荷、室外气象参数等条件，人工或智能选择任何一套热交换系统投入运行。

；

●任何工况下，利用空调热水供回水总管上的压差传感器控制压差旁通阀，满足负荷侧的流量变化要求；

●当其中一台热交换泵出现故障时，备用泵自动投入工作；

●任何一套热交换系统均可由时间程序、中央控制中心及现场手动起停。

任何一套热交换泵停止运行后，电动调节阀恢复全闭位置；

●启动次数、运行时间显示，并自动定期提示检修设备；

●在工作站彩色图形显示、记录及打印各种参数、状态、报警、运行时间、趋势图、动态流程图。

3.1.2通风系统

在整个***饭店中，该通风系统总共包括：

✧空调机

普通空调机组

热回收空调机组

✧新风机

普通新风机组

热回收新风机组

✧送风机/排风机

普通送排风机

事故兼平时送排风机

为保证新鲜的空气，过渡季期间主要以自然风为主；而过渡季过后则应考虑以节能为主要目的，适当引入新风。

故我们在设计时考虑在过渡季期间和过渡季结束后采用不同的控制策略，既满足过渡季期间的舒适性，又在日后的运营期间节约能源控制成本。

3.1.2.1普通空调机组

系统主要监控功能如下：

●监测送风机的运行状态、跳闸报警、手自动状态，并控制启停；

●过滤器过阻报警，提醒运行管理人员及时清洗过滤器；

●测量空调机组送/回风温、湿度；

●通过对安装于水盘管回水侧二通电动调节阀的自动调整，实现对被控温度的控制，DDC控制器会监测被控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，然后输出至冷水或热水阀门，以作温度调节作用。

另外阀门会与风机状态联锁，在没有风机状态的情况下，夏天将冷水阀门关死，冬季保留热水阀门一定的开度。

这样，既满足了节能的需要，又能对水盘管起到保护作用；

●根据被控湿度与设定值的比较，开关加湿阀开关，以满足湿度要求；

●调节新/回风阀门，冬夏季节在保证满足空调空间新风量需求的前提下，尽量减少室外新风的引入，以达到充分节能的目的；在过渡季节，通过调节新、回风阀门，充分利用室外新风，一方面可推迟用冷/热水的时间可达到节能的目的，另一方面可增加空调区域内人员的舒适感；

●通过软件进行时间的累计计量，启动次数、运行时间显示，并自动定期提示检修设备；

●在工作站彩色图形显示、记录及打印各种参数、状态、报警、运行时间、趋势图、动态流程图。

3.1.2.2热回收空调机组

系统主要监控功能如下：

●监测送/回风机的运行状态、跳闸报警、手自动状态，并控制启停；

●过滤器过阻报警，提醒运行管理人员及时清洗过滤器；

●测量空调机组新/送/回风温度；

●根据被控湿度与设定值的比较，开关加湿阀开关，以满足湿度要求；

●调节新/回/排风阀门，冬夏季节在保证满足空调空间新风量需求的前提下，尽量减少室外新风的引入，以达到充分节能的目的；在过渡季节，通过调节新、回风阀门，充分利用室外新风，一方面可推迟用冷/热水的时间可达到节能的目的，另一方面可增加空调区域内人员的舒适感；

●监测机组的送、回风温度，将其温差与设定值相比较，从而控制启动或停止热回收装置，平衡电能与热能的消耗，达到节能的目的。

●通过软件进行时间的累计计量，启动次数、运行时间显示，并自动定期提示检修设备；

在工作站彩色图形显示、记录及打印各种参数、状态、报警、运行时间、趋势图、动态流程图。

3.1.2.3普通新风机组

系统主要监控功能如下：

●监测送风机的运行状态、跳闸报警、手自动状态，并控制启停；

●新风机组送风温度；

●测量水盘管表面温度，当温度低于5℃的设定值（可调整）时触发报警并联动一系列的防冻保护动作，如关闭新风阀并打开水阀等；

●过滤器过阻报警，用以提醒运行管理人员及时清洗过滤器；

●根据送风温度与设定值的比较，调节电动二通阀的开度，以满足温度要求；

●新风阀、水阀与送风机连锁，风机停止时自动关闭；

●通过软件进行时间的累计计量，启动次数、运行时间显示，并自动定期提示检修设备；

●在工作站彩色图形显示、记录及打印各种参数、状态、报警、运行时间、趋势图、动态流程图。

3.1.2.4送排风机

系统主要监控功能如下：

●监视其运行状态、故障报警，并控制启停；

●常规送排风机的程序启/停控制：

楼宇自控系统预先在定时时间表或根据运行计划和动态信息，实时改变控制时间表来安排风机一周内每天的开机时间，因此系统就能根据定时时间表自动启、停风机；

●事故兼平时排风机组的控制由BA控制器将开闭信号送至相应消防模块箱，通过消防模块箱的风机控制二次线路对风机启停和状态监视，消防模块箱二次线路中消防控制优先，即消防动作将BA控制部分切除；

●当送风机发生故障时，程序可自动连锁停止送风机的运行每台风机都已经编制了时间程序，可在要求的范围内自动进行启停控制，该时间段可在中央工作站进行修改；

●电动通风排烟窗由中控室集中控制启停、监视运行状态；

●通过软件进行时间的累计计量，启动次数、运行时间显示，并自动定期提示检修设备；

●在工作站彩色图形显示、记录及打印各种参数、状态、报警、运行时间、趋势图、动态流程图。

3.1.3给排水子系统

给排水系统主要包括生活给水系统、污水系统、雨水系统组成。

污水排水系统则通过动力配电箱端子排所提供的无源接点向楼宇自控系统接驳，由BA系统进行远程监视，根据答疑文件的要求，监控点位包括水泵运行状态、故障报警以及高低也为报警。

自控功能包括：

●监测水池高/低水位报警，以保证水位保持在控制的范围内。

为防止因水泵等故障造成水溢出，设计高、低水位报警，以便相关人员及时处理；

●监视水泵的故障报警。

在有报警时，停下此水泵并在操作站上报警显示，以提醒安排有关人员做检修工作。

●通过软件进行时间的累计计量，启动次数、运行时间显示，并自动定期提示检修设备；

●在工作站彩色图形显示、记录及打印各种参数、状态、报警、运行时间、趋势图、动态流程图。

3.1.4环境系统

系统监测***饭店内外的各区域环境，以次判断被服务区域的环境质量和大气候，从而联动控制相应的机电设备工：

●室内各主要场所空气质量及温、湿度监测；

●室外空气质量及温、湿度监测。

3.1.5电梯子系统

电梯子系统由电梯设备承包商完成自动控制系统，楼宇自控系统只监测运行状态、故障状态。

3.1.6与建筑设备集成系统

管理建筑设备监控系统的网络控制引擎NAE，与管理建筑设备集成系统的ADS集成管理平台，都是江森自控MEA系统架构中的主要组成部分。

双方在以太网上互联通过SOAP协议传递内部信息，并且网络控制引擎NAE定期将有关***饭店的能耗统计、设备故障、维修记录等信息资料传到智能化系统集成的数据接口服务器后，实时复制到中央数据库并转换存储，进行查询、统计分析、打印。

运行ADS集成管理平台的BMS服务器负责管理各BA系统的综合信息，并根据***饭店的运营需求将其他系统的重要信息参与到建筑设备的控制策略中。

实际上，NAE与ADS共同存在于同一个系统架构中，两者之间采用相同的通讯协议、数据存储和应用技术，相互共享、备份信息，ADS是所有网络控制引擎的管理站点也作为与其他系统连接的平台。

Web的Metasys系统拓展架构，如图所示：

从上图可以看出，整个网络由以下几个关键组件构成：

●网络控制引擎NAE

●数据管理服务器ADS

●直接数字控制器DDC

●控制层集成通讯接口Integrator

系统采用分布式集散控制方式的三层网络结构，管理层建立在以太网络上，控制层则采用LonWorks总线技术，各层面均可以自由拓朴，灵活的结构为系统实施和维护带来最大的便利。

管理层网络利用***饭店规划的综合布线信息网，以综合布线为物理链路，通过标准TCP/IP通讯协议高速通讯，主要设备包括服务器、管理工作站、网络控制引擎等提供高速通讯，系统基于浏览器/服务器（Browser/Server）结构。

控制层网络采用开放的标准化现场总线LonWorks，采用FTT-10标准网络，将通用控制器、专用控制器等现场设备连接在一起。

高达78.6K的通讯速率，为***饭店大量的数据通讯提供了硬件条件。

同时还支持自由拓扑结构，易于在网络中添加或减少设备，为组网实施和今后升级改造提供了最大的便利。

其传输距离允许500~2700米的最远端，我方的设计则根据项目实际条件配置相应的中继设备，保障网络的通讯质量和稳定性。

MEA系统架构的核心设备是被称为网络控制引擎的NAE，它是管理现场网络并向操作站发布信息的职能设备。

同时具备多种硬件接口和开放的软件接口，支持目前楼宇控制及信息领域中绝大多数的标准：

能以WebService、TCP/IP、BACnet、LonWorks、ODBC、Modbus等不同技术与其它厂商的设备通讯。

设计时按照危险分散原则，设置多个网络控制引擎分别管理不同区域，使网络上任一节点的故障均不会影响整个系统的正常运行和信号的传输。

在系统的两层结构中，无论是管理层还是控制层，均具有同层资源共享功能（PeertoPeer）。

在系统主机发生故障时，所有网络控制引擎仍保持通讯和数据的交换，而倘若网络控制引擎掉线，其控制网络的全部现场控制器之间亦能保持点对点无主从的方式进行直接通讯，从而保障系统不间断的可靠运行。

4.1网络控制引擎-NAE

网络控制引擎是江森自控MEA系统架构中的核心设备之一，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公司达成合作伙伴关系，并与之合作推出了核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的设计使这个硬件能够作为Web服务器将建筑设备监控管理系统的信息在以太网上发布，并通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。

●基于WEB浏览器的用户界面

这种智能设备抛弃了以往需要安装系统软件的操作站，同时支持多个Web浏览器用户同时访问，提供监控、警告和事件管理、数据交换、趋势分析、能量管理、时间表以及数据储存的功能，并采用了密码授权以及IT行业的安全保护技术。

用户不需要任何专门的工作站软件，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浏览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

作为楼宇控制的核心，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BMS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系统设备、MetasysN2网络和Integrator集成器，从而满足与不同厂商设备和子系统的接入。

●先进的IT通讯技术

网络控制引擎直接连接到综合布线的以太网络中。

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）、对象访问协议（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、动态数据定义。

网络控制引擎还支持动态IP寻址协议，例如动态主机配置协议（DHCP）、域命名服务（DNS）等。

本系统主要在***饭店内部现有的IT架构上运行，也可以通过对外接口的网络设置，通过隔有防火墙的广域网以及公用互联网上实现通信服务。

●系统安全性

网络控制引擎通过在Web浏览器用户界面键入的用户ID和密码识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通过加密处理，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。

从配置整个系统到仅仅浏览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、专门的网络控制引擎数据获取权。

4.2数据管理服务器-ADS

数据管理服务器软件是江森自控MEA系统架构中的集成平台软件，和所有网络控制引擎的管理站点，它通过各种开放接口同时面向控制域和信息域的集成技术，使服务器能够监控并管理整个***饭店各个系统的综合信息，并根据赛事管理系统或办公自动化系统的信息从整体上控制协调BMS众多子系统的有关联动操作。

该软件同样采用B/S的结构，可将BMS集成管理平台的信息通过Web进行发布，并作为协调者和管理者通过SOAP与网络中的控制引擎NAE通讯，同时根据MIS系统的数据库所提供的赛事信息有序的调度建筑设备监控管理系统以及与其他系统间的联动操作。

整个楼宇的设备控制由就地控制器完成，全部的汇总信息由NAE来管理，而ADS的作用是将这些楼宇的信息利用SQL标准数据库，进行扩展的应用和永久的储存。

包括更多的客户端访问量，还管理趋势数据、事件消息、管理员记录和系统设置数据的长期储存。

使用因特网协议和信息技术（IT）标准为网络控制引擎（NAE）所在的网络提供安全的通讯，并且与企业级别的通信网络兼容。

该软件平台的详细信息和管理功能在建筑设备集成系统中做出了详细的介绍。

4.3直接数字控制器-DDC

直接数字式控制器是建筑设备监控管理系统的最前线装置，FX15控制器与其扩展模块共同组成了现场CP盘，它分布于***饭店内各处的设备现场，如空调机房，水泵房，冷冻站等。

控制盘连接于MEA系统架构的LonWorks总线，NAE及操作站均可对它们实现上位机的超越控制。

FX15控制器是一种通用型控制器，它具有16位的处理芯片和256K~1M的内存容量，对于冷冻机组、空调系统HVAC处理过程、工作分布照明及有关电气设备的控制来说，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，FX15的软硬件的功能都可以灵活地适应各种不同的控制过程。

FX15控制器还可以在其扩展总线上连接I/O模块XT/XP，来增加它的输入点、输出点的容量。

控制器的内存容量标准配置为256K，且采用的是FlashMemory，这是一种非电易失性的内存，具有关掉电源仍可保存数据的优点。

同时又具备可重复读写、读写速度快、单位体积内存储容量大，以及低功耗的特点。

从技术角度看，FlashMemory采用内部闭合电路，使之每次可擦写一块或整个芯片，这比传统的EEPROM芯片每次只能擦写一个字节而言，大幅提高工作效率，使控制器性能更加优越。

FX15控制器能够通过扩展总线与I/O模块连接，可根据现场情况配置不同类型的扩展模块。

这些常用的扩展模块包括：

XT-9100：

扩展通讯模块；

XP-9102：

提供6个模拟量输入点，2个模拟量输出点；

XP-9103：

提供8个数字量输出点；

XP-9104：

提供4个数字量输入点，4个数字量输出点；

XP-9105：

提供8个数字量输入点；

FX15控制器的软件功能十分齐全，提供编程、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、特殊功能、除霜功能、冷冻功能、单位转换、输出这十大类别，其中：

输入类，包括如下控制组件：

●模拟量输入

●风扇输入

●数字量输入

●有用户输入（Occupancy）

●临时用户输入（TemporaryOccupancy）

算术运算类，包括如下控制组件：

●平均数

●计算器

●比较器

●事件积累器

●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

●储存资料

●EWMA

控制功能类，包括如下控制组件：

●节约器（Economizer）

●风扇控制

●二位控制；

●比例控制；

●比例加积分控制（PI）；

●比例加积分、微积分控制（PID）；

●夏季/冬季补偿

逻辑功能，包括如下控制组件：

●“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，包括如下控制组件：

●模拟量报警

●压缩机报警

●手动复位（二位元）报警

●限位报警

特殊功能，包括如下控制组件：

●特殊/操作状态

●特殊日子

●二元程序器

●一般设定值

●有用户状态（Occupancymode）

●实时计时器，加强实时计时器

●传感器失效

●系统资源

●温度设定值

●负荷管理

●高峰需求限止

●有用户时间计划

●最佳开停时间

●半封闭式压缩机

●温度补偿工作循环

●出厂状态

除霜功能，包括如下控制组件：

●累积除霜

●冷冻除霜

●冷冻除霜启动

冷冻功能，包括如下控制组件：

●冷媒饱和性质

单位转换，包括如下控制组件：

●转换型式

●UNVT逻辑换至SNVT状态换

●Enumeration转换至UNVT逻辑

●SNVT状态转换至UNVT逻辑

●SNVT_HVAC状态提供

●SNVT_chir状态提供

●SNVT_lev_disc至SNVT_switch

输出，包括如下控制组件：

●模拟量输出

●LED输出

●失效安全继电器输出

●开/关量输出

●DAT输出

●风阀

●PAT输出

●密封式压缩机

FX控制器最大支持多大255个控制组件执行数量，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、调风设备、闭环式控制机组等设备的控制要求。

对于复杂的控制过程，可通过多个控制组件组合编程，最终达到最优化控制。

4.4现场CP盘

现场CP盘是由FX15控制器和扩展模块根据实际需要组合而成的，通常系统承包商会将控制器及扩展模块运往现场由安装单位制造箱体，并完成内部接线，而这种方式往往不能保证盘箱的整体质量、密封性能和内部接线的整齐美观。

江森自控则能够提供产品化的CP盘箱，出厂前整个CP盘将根据现场配置的需求装配，最终以整体化的产品出厂，整个装配过程在流水线上完成，且出厂前经过严格的测试与检验，给用户以最好的质量保证。

一体化的盘箱内包括了FX15控制器