楼宇自控系统方案

楼宇自控系统方案一.概述区业主对智能化有着较高的要求，要求用先进的、成熟的技术为本园区设计出一套切实可行的优秀方案，我公司经仔细论证为该大厦专门制作了一套能满足其舒适、安全、节能、现代化的楼宇自控方案，该方案采用了江森公司先进的METASYS智能管理系统，具有以下特点：l该系统专为各类建筑中所有设备的监测、控制和集中管理而设计，该系统的开放性、灵活性、可靠性及高质量，集中体现了楼宇管理与控制的最新技术和潮流。l是一个集中管理、分散控制系统，因而它更高效，更可靠，提高了系统的容错能力。l是模块化系统，易于扩展，因而将来的需要并不会损失今日的投资。l具备很强的联网能力，可以与任一家愿意开放其通讯协议的产品或系统实现联网，从而使用户很方便地在任何地方，任一台操作站上，对所有设备或子系统了如指掌，大大提高管理水平及工作效率。l完全符合工业标准，它的设计立足现在，面向未来，适应软件及硬件的不断发展。二.METASYS楼宇自控系统概述METASYS智能管理系统专为各类建筑中所有设备的监测、控制和集中管理而设计，该系统的开放性、灵活性、可靠性及高质量，集中体现了楼宇管理与控制的最新技术和潮流。METASYS是一个集中管理、分散控制系统，因而它更高效，更可靠，提高了系统的容错能力。METASYS是模块化系统，易于扩展。METASYS具备很强的联网能力，可以与任一家愿意开放其通讯协议的产品或系统实现联网，从而使用户很方便地在任何地方，任一台操作站上，对所有设备或子系统了如指掌，大大提高管理水平及工作效率。METASYS完全符合工业标准，它的设计立足现在，面向未来，适应软件及硬件的不断发展。用户投资于江森公司的METASYS是明智及长远的选择。以下从硬件结构及软件功能两方面分别作详细的介绍。2.1硬件结构及网络1、METASYS的硬件系统是由操作站(OWS)，网络控制器(NCU)及各种直接数字控制器(DDC)所构成的一种智能化控制网络。基于以太网的N1总线⊿网络结构⊿动态数据交换及接入⊿网络控制单元（NCU）⊿中央控制站⊿报警打印机及事件打印机2.2、网络通讯以太网(Ethernet/IP)作为一种应用越来越广泛的网络形式已被超过80%的局域网使用。它具有优良的性价比较易于安装的特性。以太网的通讯协议(TCP/IP)为开放式系统提供了物理及数据连接层通讯的参考模式。它的通讯速率为10M/100Mbps，即每秒可传递大约250页文本所包含的信息。使用以太网具有以下优势：数据传输的高效率及稳定性灵活的布线和设备联结方式：可联结高速以太网、FDDI、令牌环网、ATM等低成本可互相兼容的设备及拓补形式：由于以太网的使用广泛性，可以很容易的将其他厂家设备或系统通过它互相联结易于安装及扩展减少维修成本以太网的网络拓补结构可为星型、总线型或混合型。在这三种结构中星型结构适用于NCM与OWS位置较远的系统，总线型结构适用于NCM与OWS位置较近的系统，而混合性结构适用于NCM与OWS位置有远有近的系统。操作站及网络控制单元之间最常用的连接方式是N1通讯网络，其通讯方式为Ethernet/IP。N1网上各节点之间的数据交换采用点对点（peertopeer）方式，各节点均具备动态数据访问（DynamicDataAccess）功能，即无论N1网上任何操作站或任一NCU上，均可以对全部的数据实现检测或控制。在某些场合，用户可能需要用到拔号式（Dial-up）通讯方式，用以监控远处的控制系统，这时可以通过调制解调器，设置远程操作站。N2通讯总线是一种现场存取网络，它连接控制器及接口模块至网络控制器。N2总线使用主/从式通讯协议，NCU是主导，N2总线设备（DDC）是从属。N2总线使用Opto-22optimumx®通讯协议，并且已被证明其优越性。N2总线遵循EIA，RS-485电气标准。）2.3联网能力对于楼宇系统的设计和管理者来说，真正的挑战是：怎样利用所有子系统的能力来有效地管理它们，从而提供一个高质量的和优美的办公环境。METASYS系统使上述问题迎刃而解。各个不相联系，来自不同公司的系统，通过METASYS被恰当地联系在一起，变成一个系统的集成。各系统相对独立，自成体系，必要时相互配合，实现优化联锁控制，从任何地方，任一台操作站上，都可以收集到全部的数据。操作员从一台操作站上，便可以了解全楼各个角落中任一系统的运作情况，一旦有故障发生便可立即作出相应的反应。美国江森公司作为美国Ashear学会发起者之一，其Metasys系统已能与超过75个公司（其中包括Carrier,York,Trane,ABB,Libert等）的子系统实现联网，并已完成2000多个联网项目。随时准备为用户实现METASY与任何愿意开放其通讯协议的公司产品联网。2.4操作站操作站为IBM或其他品牌标准个人电脑，操作站提供视窗化的，高水平人机友好界面，用户可选择中文或英文操作。它以微软公司的WindowsNT为运行环境，允许Windows支持的其他软件同时运行。并可以与他们进行动态的数据交换（DDE）。例如您可以用已熟悉的MicrosoftExcel来处理数据，做出一系列的统计表。它可编程及产生数据库，并直接下传程序至各控制器。它可备份数据库、存储点的历史记录、趋势分析、操作员进入/退出记录、以及报警记录等。METASYS界面操作全部视窗化，无需记忆操作指令。它的网络图犹如一张联络图，表示出所有监控设备及其相互关系，操作员只要调出METASYS应用程序，便一目了然：哪个系统为哪一楼层服务；哪些设备为哪些区域服务等。METASYS使用了一种分布于整个网络、面向目标的软件体系。只依靠鼠标操作，便可走遍整个建筑。它用图形显示建筑物的各楼层平面和设备简图，并通过鲜艳的色彩、动画图形显示，报告所监控的点的信息。网络中任一个操作站均可以存取整个网络的所有信息，各操作站可同时使用。2.5记录/报警打印机打印机用于系统操作的记录。每台打印机的记录内容可根据用户要求设定，而记录格式在调试阶段即可定义。2.6网络控制器（NCU）网络控制器（NCU）是一种高性能的现场盘，它由一系列可兼容的电子智能化模块所构成。它可以实现复杂高性能控制的任何控制程序，同时也可以协调通信网络中各独立的DDC控制器,为它们提供报警监视和综合控制功能。NCU可脱离任何上位机（如个人电脑），独立承担控制及通讯功能。网络控制模块（NCM）是NCU的主要部件，它装备高速80386微处理器，其内存（RAM）可由8MB扩展至10MB，它带有自诊断功能，并有72小时后备电池。NCU上备有多种简单而通用的系统接口，供操作人员使用。第一个接口是标准RS－232连接件，可连接手提计算机或输出打印机；第二个接口是手提网络终端接口，网络终端象操作站一样，能够存取网络中的所有信息；第三个接口可用于调制解调器，用于远程监视或打印。NCU能支持多用户环境，就是说，任意多少位操作员都可同时存取NCU中的信息。METASYS的5级密码口令，不仅对操作站提供保护，对NCU上的操作员接口，也同样使用一致的密码信息。2.7直接数字控制器（DX-9100-8154/XT-XP模块）直接数字式控制器（DDC）是METASYS系统的最前线装置，它分布于建筑物内各处的设备现场，如空调机房，水泵房，冷冻站等。DDC连接于METASYS的N2总线，NCU及操作站均可对它们实现上位机的超越控制。目前最常用的DX－9100控制器是一个模块化，可扩展，在现场具有显示及操作能力的控制器。它的基本配置为8AI，8DI，2AO及6DO，共为24点，根据现场需要可增加各类型点的扩展模块，最多可扩展64个点。DX－9100的软件功能十分齐全，可实现各种现场控制要求。其操作系统包括实时功能，12个可编程模块，及PLC逻辑运算模块。由于它是由一个个功能模块所构成，其图形化的编程工具使得程序设计异常简单。用户只要简单地调用图块，填写参数，控制程序便自动生成。所有的编程均可在METASYS操作站完成，并直接下传至DX－9100。它除了完成各种运算及PID回路控制功能外，还具备多级控制及统计功能；其PLC逻辑运算模块，具备一般PLC控制器的功能；其实时功能可同时设置多达8个时间控制程序，每个时间控制程序，可针对星期一至星期日及特定的一些公众假期，分别设定不同的启动/关闭时间。如此强大的软件功能，决定了DDC具有独立运作的功能，当中央操作站故障，网络控制器故障或通讯线断线，都不会影响其操作。2.8现场设备现场设备包括传送器，变送器，风阀、水阀执行器等，它们均直接与DDC连接。2.9程序存贮器NCU和DX的存贮器采用EEPROM，EPROM及RAM。系统构成和控制程序存贮在EEPROM和EPROM中，在掉电期间，程序仍可保持。实时时钟和功能存贮于RAM中，带有后备电池（NCU中可维持72小时，DX中可维持1年）。存贮器分配的原则是当偶尔在线变更某些参数时，尽量减少对控制器操作的干扰。在METASYS中，许多用户变更，甚至是统计数据分析，均可以在线进行。这种安排使得控制器既能提供足够的内存（从而满足设备管理系统的各种控制功能的需要），又不至于花费太大。假如控制器掉电超过72小时，保存在NCU之RAM中的数据将会丢失，这时，METASYS会自动通过高速N1总线，将数据自动地由操作站下传到NCU中。2.10现场控制设备运行环境要求及用电量DX-9100控制器(DDC)：l工作环境要求：0~50℃(32~120℉)，相对湿度10~90%不结露。l用电量：24VAC，50/60Hz，10VAXT及XP模块：l工作环境要求：0~50℃(32~120℉)，相对湿度10~90%不结露。l用电量：24VAC，50/60Hz，5.5VA2.11系统运行性能(可靠性分析)1、可靠性定义系统可靠性是指给定的一个周期时间减去非工作时间(检修、待料等因素停工时间)与这个周期时间的比值。非工作时间开始于故障被确认时。这个概念可描述为正常运行时间与给定的运行时间的比值。特别指出，正常运行时间是指系统运行时间和可能需要运行（即待命）的时间总和。整个时间由正常运行时间（Uptime）和非工作时间（Downtime）组成，如下公式：系统可靠性=正常运行时间/（正常运行时间+非工作时间）以上等式是可靠性的定义标准。在这里非工作时间是指维修和返修产品所需要的平均时间。这个平均时间通常称为平均修复时间，包括预计的时间及不可预计的时间。在正常的情况下，不论白天黑夜，我们的紧急反应时间不超过四个小时。系统可靠性也被表示为平均修复时间（MTTR）和平均故障间隔时间（MTBF）。平均故障间隔时间是指系统可靠性的一个衡量尺度，平均修复时间是系统可维护性的一个衡量尺度。他们的关系如下：系统可靠性=平均故障间隔时间/（平均故障间隔时间+平均修复时间）2、系统平均故障间隔时间的计算该值等于保修期内系统累计运行时间除以保修故障点总数量。设备装船到安装开通大约二个月的时间未计入累计运行时间。江森公司统计记录在保修期内从现场返修部件的数量。一年故障概率（OYFP）被作为一个指标来描述系统的返修率，同样设备的船期不计入运行时间。系统平均故障间隔时间和一年故障概率的统计学的关系式为：系统可靠性=（1-OYFP）=EXP[（-8760）/MTBF]计算值概括如下表：OYFPMTBFAVAILABILITYNCM(TheCPUboardinNCU)7.52%112053hrs99.9964%PWR(ThepowersupplyboardtoNCM)6.25%135733hrs99.9971%NCMorPWR13.77%59128hrs99.9932%RemoteI/Ounit(DX)6.12%138711hrs99.9971%RemoteManualControlPanel100%注：电机启动盘只包括开关、继电器、接线端子，它的系统非工作时间实际上趋近为0。三.系统方案及配置说明根据烟台创业园区楼宇自控系统的要求，楼宇自动化中央管理系统的监测和控制的系统包括：冷冻