第二章BAS楼宇自控系统设计方案

第二章BAS楼宇自控系统设计方案1、楼宇自控系统设计综述1．1系统设计概述楼宇自控系统(BuildinAutomationSystem，简称BAS)是智能建筑的一个重要的组成部分。BAS是基于现代分布控制理论而设计的集散系统，通过网络系统将分布在各监控现场的系统控制器连接起来，共同完成集中操作，管理和分散控制的综合自动化系统。BAS的目标就是对建筑内部的机电设备采用现代计算机技术进行全面有效的监控，以确保建筑物内舒适和安全的办公环境，同时实现高效节能的要求，并对特定事物作出适当反应。通过BAS对大厦内机电设备的自动化监控和有效的管理，可以使大厦内的温湿度控制达到最舒适的程度，同时以最低的能源和电力消耗来维持系统和设备的正常工作，以求取得最低的大厦运作成本和最高的经济效益。这极大的方便了设备的操作与维修，减少管理和维护人员。取得节约能源和人力资源的良好效益。为了真正实现设备的良好运转、大大地节省电能、保持良好的环境控制精度、降低设备管理及维护的成本，根据先进性和实用性相结合的原则，本方案采用中美合资企业柏斯顿公司（BESTON）的最新一代楼宇自控系统——IBS-5000楼宇自控系统。该系统是目前世界上最先进、可靠性最高、性能价格比最高的BAS系统之一。该系统不仅在图形控制、历史记录、动态绘图、事件安排、报警和远程访问等方面具有优越性，还在系统规模、网络支持、开放性及通讯速度等方面有了很大的提高。该系统是基于微机上先进的WindowsNT4.0操作系统，采用国际上通用的Ethernet网进行数据传输，性能先进，质量可靠，价格合理，中文图形化界面操作使用简便易行，从功能、速度和容量等诸多方面考察都非常适合于本项目。本项目设计的楼宇自控系统是对建筑内的公用机电设备，包括对建筑群内的空调系统、冷水系统、新风系统、排水系统、送排风系统、照明系统等进行集中监测和遥控管理，以提高整个建筑的数字化管理程度，降低设备故障率，减少维护及营运成本。本系统按国家《智能建筑设计标准》（GB50314-2000）甲级标准设计。1．2系统设计原则1．先进性：采用国际或国内通行的先进技术，适应时代发展需要；2．成熟性：以实用为原则采用成熟的经过工程验证的先进技术；3．开放性：采用开放的技术标准，避免系统互联或扩展的障碍；4．按需集成：根据本项目特点，按照需要分层次实现集成；5．标准化：采用标准化的设计和标准化的产品；6．可扩展性：本工程设计应考虑到未来发展，在预埋和线缆布设上留有余量。7．安全性、可靠性：包括系统自身安全和信息传递的安全，以及运行的可靠性；8．设计、施工、运营与服务：强调以人为本的设计思想，为医院大楼提供安全、舒适、方便、快捷、高效、节约的医疗、工作环境，提高效率；9．二次深化设计图纸完成后，需经中元设计院相关专业工程师审核签认，方可进行施工。1．3系统设计依据本系统设计是以贵公司提供的楼宇自控设计图纸以及楼宇自控系统点表为基础，参照以下标准进行设计：¾《民用建筑电气设计规范》（JGJ/T16/92）¾《智能建筑设计标准》（GB50314-2000）¾《采暖通风与空调设计规范》(GBJ19-87)¾《民用建筑照明设计规范》（GBJ133-90）¾《电气装置工程施工验收规范》(GBJ232-82)¾《电子计算机机房设计规范》（GB0174-93）¾《计算机场地安全要求》（GB9361-88）¾《计算机场地技术条件》（GB2887-89）¾《柏斯顿楼宇自控系统应用手册》及其它技术资料2、柏斯顿IBS-5000系统概述IBS-5000楼宇自控系统（或称楼宇管理系统）是由中央管理站、各种现场数字控制器及各类传感器、执行机构组成的、能够完成多种控制及管理功能的网络系统。它是随着计算机在环境控制中的应用而发展起来的一种智能化控制管理网络。目前，系统中的各个组成部分已从过去的非标准化的设计产生，发展成标准化、专业化产品，从而使系统的设计安装及扩展更加方便、灵活，系统的运行更加可靠，系统的投资大大降低。柏斯顿（BESTON）公司推出的IBS-5000楼宇自控系统应用于大楼及能源管理，是国际上先进的BA系统之一。IBS-5000系统适应性非常强，系统组成为模块化，该系统能够方便的同西门子PLC、MBC等下位机系统通信，上位机与下位机构成完整的集散式控制系统。系统可分为不同等级的独立系统，每级都具有非常清楚的功能和权限，这就使IBS-5000既可用于单独的楼宇管理，也可用于一个区域的、分散的楼宇集中管理。2．1IBS-5000系统特点可靠性系统具备长期和稳定的工作能力，系统指标如下：MTBF（平均无故障工作时间或无故障间隔时间）：50000小时MTTR（平均修复时间）：24小时系统可利用率A[A=MTBF/（MTBF+MTTR）]：0.99976IBS-5000在设计上充分体现了分散控制、集中管理的特点，保证每个子系统都能独立控制，同时在中央工作站上又能做到集中管理，使得整个系统的结构完善、性能可靠。IBS-5000系统当中的各级别设备都可独立完成操作，即在同一时刻组成不同级别的集散系统（或不同级别的结构组织形式），使用界面非常亲切，其全套楼宇自控产品、统一的生产管理体系保证了系统的配套性，同时使系统可靠性大为增加。柏斯顿引进技术生产的数字式电动调节阀优质稳定的调节特性和低故障率，大大提高了整个控制系统中最薄弱环节的可靠性。先进性IBS-5000在网络扩展方面提供了强大的功能，可与其他厂家的系统或产品（包括各种形式PLC，消防系统等）联接。IBS-5000优越的远程通讯功能，能够使不同楼宇间的控制系统联系起来组成一个群集系统。IBS-5000网络结构的开放性和兼容性，确保了它和先进通讯技术结合的能力，并且保证系统结构在产品更新换代时的延续性。自从1988年以来，柏斯顿开始发展楼宇管理直接数字控制器（DDC），后来柏斯顿将直接数字控制器引入楼宇控制，公司奉行这样一个政策，所有直接数字控制器系统产品的更新和新型控制器的开发完全后向兼容。由于这样的政策，客户可确保当发展其设施时，柏斯顿提供的产品和系统会随着新系统和产品的开发而壮大。经济性IBS-5000结构形式为模块式，控制方式极其灵活，控制层的维护和扩展极为方便。使得楼宇管理系统可以很方便地扩展，节省初期投资，系统各部分可分别随调试完成投入使用。IBS-5000系统能够满足您在物业管理上节省费用的要求，投入有效的使用能量即能保证房间的高标准和舒适性。2．2IBS-5000系统结构2．2．1网络形式1．管理层网络：可扩充到以太通讯网络（ETHERNET），采用工业标准数据通路及时存取到一个或多个工作站（25个），它为庞大的系统提供10M波特率以上的高速通讯。操作员可以监测、改变设定点和在网络的任何一位置存取信息。通过地区级网络今后完成整个大楼的系统集成（包括本工程要求的消防系统、安保系统的集成）。2．楼宇层网络：采用工业级的具有极强的抗干扰能力及纠错能力的现场总线CANBUS通讯，保证智能控制器之间的高速信息通讯，区别于环网和星网，保证同层控制器与同层控制器之间的高速通讯，而无需汇总到上层工作站去处理大量信息，这样在任何特殊情况下都不会丢失记忆而误操作。具有同层资源共享功能(PeertoPeerNetwork)。在系统主机发生故障时，现场控制器之间仍能保持通讯畅通，传输速率为19.2Kbps。管理层网络IBS-5000的图形工作站（采用DellPC或其他兼容机）可以进入以太网进行数据管理，实现区域性数据联网，提高管理水平。WindowsNT网络用于系统操作员PC控制工作站中央工作站系统由PC主机、彩色大屏幕显示器及打印机组成，是BAS系统的核心，它直接可以和以太网相连。整个大厦内所受监控的机电设备都在这里进行集中管理和显示，内装中文IBS-5000工作软件提供给操作人员下拉式菜单、人机对话、动态显示图形，为用户提供一个非常好的、简单易学的界面，操作简单，操作者无需任何先验软件知识，即可通过鼠标和键盘操作管理整个控制系统。楼宇层网络BS系列直接数字控制器（DDC）是用于所有楼宇自控系统的主要控制装置。PC通过CAN总线（同层总线共享无主从方式），可以连接多达110台DDC，每台DDC并可相应自由插接扩展模块，完成不同点数需要。DDC通过一个安装在每一单个大厦上CAN通讯网络在设施内相互通讯。每个DDC拥有自己的数据库，能对其所控制的大厦系统进行编程。这种设计即便它的通讯中继线在占用，仍能作为一个单独控制装置执行所有正常控制功能。此等级系统控制称为楼宇层网络。2．2．2直接数字控制器直接数字控制器(也称下位机)，通过通讯线与中央管理工作站(也称上位机)构成一套完整的集散式控制系统（DCS系统）。下位机可以就地采集现场各点的温湿度等模拟量和防冻、火警等开关量,实现自动开、关机和自动调节相关阀门,以达到控温控湿或控制其他状态参数的目的。2．2．2．1硬件部分¾先进的技术性能现场控制器的硬件与全汉化软件是在我国空调制冷控制著名专家、清华大学张瑞武教授的指导下,在引进技术基础上由本公司与清华大学电机系、环境系、自动化系、热能系等共同开发的。产品设计参考了多种国外同行业名牌产品,并结合中国国情加以改进。自89年至今应用于多种现场,性能优异,得到了用户的好评,多次被国际知名大公司选做其主控设备的配套控制系统,不仅在国内工程中应用，而且出口俄罗斯、朝鲜、叙利亚等国家。95年又推出采用国际最新技术的一体化超大规模集成电路为主控芯片的多点数控制器,其综合性能达到世界先进水平。¾高抗干扰性能考虑到现场工作环境一般较为复杂、恶劣，尤其在采用变频控制又没有良好接地系统的条件下。该控制器采用了电磁耦合、全光电隔离、电源电压监测、瞬变干扰电压抑制、看门狗等多达十余项抗干扰措施,使系统具有极强的抗干扰能力,可以与强电柜合一并直接挂在被控设备上构成机电一体化系统。¾宽电压工作范围针对国内电源电压特殊条件，现场控制器的电源电路采用了宽电压工作电源,有效地保证了控制器在恶劣供电条件下可靠工作。其正常工作输入电压实测指标达220V+15%至220V-20%,即允许电源电压变化范围内175V-250V，远远超过国内外同类产品。¾可靠的故障分隔及保护措施现场控制器采用了全光电隔离技术,选用了耐压达1500V的光电耦合器件,从而保证了系统的安全运行。不但控制器内部的各主要电路在电气上是完全隔离的。而且系统各子站的通讯接口也是全光电隔离的,电源为多路隔离电源,并具有过压、过流、短路保护等功能。可在出现意外情况时,最大限度地的减小故障影响范围。¾结构合理易于维护由于现场控制器采用了先进的插件结构或单板结构,使维护极为方便。一级维护通过更换插件的方式即可完成,故障产品经替换后送回生产厂进行二级维护。2．2．2．2软件部分现场控制器(DDC)采用了具有通用的组态软件包。可根据不同的控制对象对软件进行组态,实现PID控制、自适应控制及模糊控制。空调控制软件配备了完善的节能多工况分区、判断与自动转换功能,开机后机组自动进入节能工况,自动调节到节能最优运行状态,即在舒适性空调系统中，根据气象条件、室内热湿负荷及舒适度等要求自动整定温湿度设定值自动决定风速,使之达到节能优化运行。当应用对象为工艺空调时,应以实现高精度恒温恒湿为首要目标本系统可实现高能度恒温恒湿控制。当控制对象为舒适性空调时,软件设计上在满足用户对环境要求的同时，能充分考虑节能的要求,当采用IBS系统及多工况分区软件后,系统综合节能可达到25%以上。2．2．2．3控制器功能:现场控制器具有自动和软手动功能,可在控制器处于任意状态(自动或手动)时,通过控制器实现手动开/关机及调节电动阀开度。温度、湿度、压力、流量等模拟量的巡检及显示。防火报警及显示,并自动停机和火警上传.防冻报警及显示,并自动处理上传.过滤器堵塞报警及显示。所有网络上下传信息的接收及执行。自适应控制功能。自动工况转换,过渡季节能运行功能。恒温恒湿高精度控制。CAN-BUS通讯功能。2．3IBS-5000操作系统IB