自动化课程设计设计说明书

重庆大学本科学生课程设计任务书课程设计题目某综合大楼建筑设备自动化系统（BAS）设计学院城市建设与环境工程学院专业建筑环境与设备工程年级2007已知参数和设计要求：某综合大楼设中央空调系统、建筑给排水系统、变配电系统等，中央空调系统见条件图，所用空调末端方式包括新风+风机盘管系统、定风量系统、变风量系统（VAV）；设计要求：设计该大楼的建筑设备自动系统（BAS），包括空调系统(含机房冷热源系统)、建筑给排水系统、变配电系统、电梯等监控子系统。项目实施后，要求能对上述几个子系统的机电设备实行有效的监控和管理；提高室内空气品质并使室内温湿达到最佳舒适程度；降低能源消耗和节省运行、维护费用。学生应完成的工作：(1)绘制全空气空调系统、风机盘管加独立新风系统、变风量系统监控原理图；要求统计监控信号（I/O）点数，选择控制电缆。(2)绘制冷热源系统监控原理图；要求统计监控信号（I/O）点数。(3)绘制给排水系统监控原理图；要求列写监控功能表，统计监控信号（I/O）点数。(4)绘制变配电系统监测原理图；要求列写监控功能表，统计监控信号（I/O）点数。(5)绘制电梯监测原理图；⑹统计BAS监控点表(7)编写课程设计说明书。目前资料收集情况（含指定参考资料）：[1]卿晓霞.李楠建筑设备自动化.重庆：重庆大学出版社，2008.[2]智能建筑设计标准GB/T50314-2006.北京：中国计划出版社，2006.[3]采暖通风与空气调节设计规范GB50019-2003[4]暖通空调制图标准GB/T50114-2001[5]建筑设备监控系统设计与安装，03X201-2.北京：中国建筑标准设计研究所.[6]空调控制系统.02X201-1.北京：中国建筑标准设计研究所.[7]智能建筑弱电工程设计施工图集，97X799(上，下).北京：中国建筑标准设计研究所.[8]楼宇自控产品样本.（西门子、霍尼维尔等）课程设计的工作计划：序号内容日期方式1布置任务，熟悉设计任务书及有关资料、图纸10.12.20讲课2某教学大楼暖通空调系统设计介绍10.12.21讲课3BAS设计方法流程及BAS工程表达常用图形及文字符号介绍10.12.22讲课4冷热源控制系统设计介绍10.12.23讲课5空调系统自控图绘制10.12.24~31讲课结合学生绘图6BAS监控子系统原理图及控制器接线原理图11.1.4~11.1.9讲课结合学生绘图7制作BAS监控点表11.1.10~11.1.11讲课结合学生绘图8整理说明书11.1.12~11.1.139提交设计成果（包括图纸7－10张、设计说明书1份）11.1.14任务下达日期2010年12月10日完成日期2011年1月14日指导教师（签名）学生（签名）工程概况：某综合大楼设中央空调系统、建筑给排水系统、变配电系统等，中央空调系统见条件图，所用空调末端方式包括新风+风机盘管系统、定风量系统、变风量系统（VAV）。设计任务:设计该大楼的建筑设备自动系统（BAS），包括空调系统(含机房冷热源系统)、建筑给排水系统、变配电系统、电梯等监控子系统进行初步设计。项目实施后，要求能对上述几个子系统的机电设备实行有效的监控和管理；提高室内空气品质并使室内温湿度达到最佳舒适程度；降低能源消耗和节省运行、维护费用。设计内容：冷热源系统监控冷热源的监测与控制包括冷冻机或锅炉主机及各辅助系统的监测控制。这个系统采用2台离心式制冷机，1台螺杆式制冷机，2台锅炉，5台冷冻水泵，3台热水泵。其监测内容：制冷机和锅炉进出口温度；冷热源侧总流量；旁通管上的流量；冷机和锅炉的启停控制；运行/停止状态监测，正常/故障状态监测；一次泵的启停控制；手/自动状态监测，运行/停止状态监测，正常/故障状态监测，远程/就地控制监测；水流开关打开关闭监测。控制原理：启停控制在冷冻水系统中，要求系统在启动或停止的过程中，冷水机组应与相应的冷冻水泵、冷却水泵、冷却塔等进行电气联锁。冷水机组启动顺序为：选定冷水机组：开冷却塔阀——开冷却塔风机——开冷却水阀——开冷却水泵——开冷冻水阀——开冷冻水泵——开冷水机组；冷水机组停止顺序为：选定冷水机组：关冷水机组——关冷冻泵——关冷冻水阀——关冷却水泵——关冷却水阀——关冷却塔风机——关冷却塔阀。根据相关联锁设备发给控制器的开关信息，发出命令让冷冻机，水泵启停。冷机（锅炉）台数控制目的：根据冷负荷情况适当地确定冷冻机的运行台数使冷量满足用户要求，系统更节能高效。原理：利用冷机（锅炉）前后的温度传感器，冷机（锅炉）前的流量传感器，旁通管上的流量传感器，分水器的各支管流量监测，集水器各支管的温度监测，将反馈信号送入控制器，通过运算得出实际产冷（热）量，以及用户侧需要的冷（热）量，通过控制器进行冷机（锅炉）台数控制。一次水泵台数控制：根据监控的冷冻水（热水）流量控制水泵台数冷冻水系统的检测与控制冷冻水系统监控任务的核心：1、保证冷冻机蒸发器通过足够的水量以使蒸发器正常工作，防止冻坏；2、冷冻水用户提供足够的水量以满足使用需要；3、在满足使用要求的前提下尽可能减少循环水泵电耗。其控制单元测量内容：用户侧供回水干管水温差；用户侧各干管水流量；二次泵频率数。其监控内容：二次泵的启停控制，变频控制；手/自动状态监测，运行/停止状态监测，正常/故障状态监测，频率监测。水泵变频控制原理通过变频器改变电动机的供电频率，进而改变水泵的转速n-为转子转速，；60为换算系数，；f-为电源频率，；s-为定子与转子之间的转差率；m-为电动机绕组的极对数。定压差控制：控制供、回水干管压差保持恒定。供、回水干管压差不变时水泵提供的扬程保持恒定，故定压差控制又称为定扬程控制。此控制方法做法是：根据冷热水循环泵前后的集水器和分水器的静压差，控制冷热水循环泵的转速，使此静压差始终稳定在设定值附近。定末端压差控制：控制末端(最不利)环路压差保持恒定的控制方法称为末端压差msfn1603mmQQNN控制。此控制方法的做法是：根据空调水系统中处于最不利环路中空调设备前后的静压差，控制冷热水循环泵的转速，使此静压差始终稳定在设定值附近。最小阻力控制：最小阻力控制是根据空调冷热水循环系统中各空调设备的调节阀开度，控制冷热水循环泵的转速，使这些调节阀中至少有一个处于全开状态的控制方法。温差控制：控制供、回水干管水温差保持恒定的控制方法，称为温差控制。当负荷下降时，如流量保持不变，则回水温度下降，温差相应变小，要保持温差不变，可通过控制温差控制器、变频器来降低水泵转速，减少水流量，此时水泵能耗以转速三次方的关系递减。从这个图可以看出，温差控制节能效益最显著，其次是最小阻力控制，节能效益最差的是定扬程控制。定扬程控制的测量目标非常明确，扬程设定值几乎与水泵选型无关，因此在实际工程压差传感器的选型与安装、检修等是非常方便的。但是水泵的变工况和额定工况不相似。也就是说，水泵转速改变时，其流量、扬程、功率不能简单采用相似定律来计算。定压差控制系统节能效果不是很理想。定末端压差控制法应用能取得较好的节能效果。但在实际空调水系统中，末端装置常用电动二通阀控制，在负荷调节过程中，流量减少并非仅由水泵的转速降低所致，而是由水泵转速和电动二通阀共同作用的结果，致使管路特性曲线发生改变，水泵的相似定律不成立，且在实际应用中,其末端位置及压差设定值也不好确定。最小阻力控制网路虽然节能效果比较好，但是系统较复杂，初投资比较高。需要控制冷热水循环泵转速的控制器与控制各个空调设备的控制器组成控制通讯网络，冷热水循环泵转速控制器可以通过该网络获得空调水系统中各调节阀开度的信息，再把风机盘管单元的控制并入楼宇自控网络系统，实施最小阻力控制的条件就完全具备了。本次设计选择定末端压差控制水泵的变频：把有可能是最不利环路的末端安装上压差计，通过压力反馈信号控制水泵变频。冷却水的监测与控制冷却水系统监控系统的作用：•保证冷却塔风机、冷却水泵安全运行；•确保制冷机冷凝器侧有足够的冷却水通过；•根据室外气候情况及冷负荷，调整冷却水运行工况，使冷却水温度在要求的设定温度范围内。其控制单元测量内容：制冷机进、出口温度；室外温度。其监控内容：1、冷机、冷却水泵和风机的启停控制；手/自动状态监测，运行/停止状态监测，正常/故障状态监测；远程/就地控制。2、冷却塔电磁阀的开关控制；状态监测。控制原理：冷却塔、风机、冷却水泵控制目的：通过启停冷却塔台数、改变冷却塔风机转速等措施调整冷却水温度。冷冻水变频对系统和主机的节能都有帮助,冷却水最好不变频.主机的换热器支持实际流量与额定流量有一定波动,一般流量变频调节到额定流量的70%就定频运行了.负荷降低时流量减少,蒸发温度提高,对主机效率的提高和水泵节电运行有利.冷却水减少会造成机组散热和冷却塔散热都不足,冷凝温度,压力的提高,机组不能够提供足够的冷量,所以冷却水还是采用定频会合适些。风机存在同样的问题。所以冷却水泵的启动台数和冷源处的冷冻水泵相同，风机台数和冷却水泵台数相匹配。冷冻机主机的控制单元往往提供冷却水系统的控制接口，可以直接控制冷却水循环泵和冷却塔。每台冷却塔风机的启停台数控制，根据冷冻机开启台数、室外温湿度、冷却水温度、冷却水泵开启台数来确定。通过DO输出通道控制以上设备的启停。空调末端的监控本次系统所用空调末端方式包括新风+风机盘管系统、定风量系统、变风量系统（VAV）；新风机组的监测控制：1】监测功能：检查风机电机的工作状态，确定是处于“开”还是“关”；测量风机出口空气温湿度参数，以了解机组是否将新风处理到要求的状态；测量新风过滤器两侧压差，以了解过滤器是否需要更换；检查新风阀状况，以确定其是否打开；加湿阀、水阀的阀位反馈，用以调节阀门开度。2】控制功能：根据要求启／停风机；控制空气一水换热器水侧调节阀，以使风机出口空气温度达到设定值；控制加湿阀的开度、水阀的开度。3】保护功能：冬季当某种原因造成热水温度降低或热水停止供应时，为了防止机组内温度过低，冻裂空气-水换热器，应自动停止风机，同时关闭新风阀门。当热水恢复供应时，应能重新启动风机，打开新风阀，恢复机组的正常工作；设置低温开关，在0度以下时关闭，防止盘管冻裂，南方地区冬季盘管不会结冰，可以不设低温开关。4】集中管理功能：一座建筑物内可能有若干台新风机组，这样就希望采用分布式计算机系统，通过通讯网将各新风机组的现场控制机与中央控制管理机相联。中央控制管理机应能对每台新风实现如下管理：显示新风机组启／停状况，送风温湿度，风阀水阀状态；通过中央控制管理机启／停新风机组，修改送风参数的设定值；当过滤器压差过大、冬季热水中断、风机电机过载或其它原因停机时，通过中央控制管理机报警。其监控内容：新风阀的启闭控制，水阀的连续控制；送风机的启停控制；手/自动状态监测，运行/停止状态监测，正常/故障状态监测；压差开关的状态监测，低温开关的开闭监测。根据功能要求确定硬件配置：目的：选择合适的传感器、执行器，并配置相应的现场控制机。监控原理图如下：阀门开度控制压差监测阀门开大阀门位置监测阀门调小运行状态监测故障报警远程就地控制起停控制压差监测温度监测手/自动控制防冻低温开关监测温度监测湿度监测阀门开大阀门位置监测阀门调小监控点数布置：1、新风阀采用2路DO控制，一路开大阀门，一路开小阀门。采用一路AI输入通道来反馈阀门的阀位信号。2、新风过滤器的微压差开关通过一路DI输入通道接入DDC，监视新风过滤器两侧压差。当过滤器阻力增大时，微压差开关吸合，从而产生“通”的开关信号，通过一个DI输入通道接入DDC。微压差开关吸合时所对应的压差可以根据过滤器阻力的情况预先设定。3、换热器水盘管出口的温度变送器，测量的出口水温，采用一路DI输入通道接至DDC。水盘管进口采用连续可调的电动调节水阀以控制风温，采用2路DO控制，一路开大阀门，一路开小阀门。采用一路AI输入通道来反馈阀门的阀位信号。4、加湿阀采用两路DO，一路AI监控，DO分别控制阀门开大或关小，AI反馈阀位信号。5、风机采用一路DO控制其启停，采用四路DI输入信号分别监测其手/自