江苏省肿瘤医院病房楼弱电系统技术方案-建筑设备监控子系统.doc

第六章 建筑设备监控系统 一 前言 2 二 系统概况 2 三 系统设计依据和标准 2 四 系统设计目标 3 五 控制范围与内容 4 5 1 控制范围 4 5 2 控制内容 5 5 2 1 空调及通风系统 5 5 2 2 给排水系统 9 5 2 3 变配电与照明监控系统 10 变配电部分 10 照明监控部分 10 5 2 4 电梯系统监控 11 5 2 5 净化空调系统监控 12 六 监控点一览表 具体优化内容见点数分布表 12 七 EXCEL5000EBI 开放型建筑自动化系统方案简介 12 7 1 系统结构概述 12 7 2 系统介绍 12 7 3 大楼系统结构与性能 18 7 4 系统性能介绍 20 7 5 EXCEL5000 EBI 开放型建筑自动化系统设备清单 30 一 前言 江苏省肿瘤医院病房楼作为一座集楼宇自控 消防 安保及诸多子系统于一体 的综合性高层智能化病房大楼 其对于楼宇自动控制系统有很高的要求 它不仅需 要对大楼内的所有的机电设备如 HVAC 设备 供配电及照明设备 给排水设备 电 梯等进行统一管理 而且这些设备还需与其它的智能化子系统进行通讯和必要的联 动控制 以致力于创造一个高效 节能 舒适 温馨而安全的工作环境 为此 我公司对楼宇自动控制系统进行了精心的设计 无论是从系统的宏观规 划 还是局部的细节 都作了精心的考虑 二 系统概况 随着现代电子技术 网络技术 控制技术以及计算机软件技术的高速发展 对 于大楼的结构 系统 服务及管理的最优化组合要求越来越高 要求提供一个合理 高效 节能 舒适的工作和生活环境 设备出现故障时 楼宇设备自动控制系统能 够及时知道何时何地出现几种故障 使故障消除在萌芽状态 由于大楼内机电设备 较多 且分散在楼层各个角落 如果采用就地监测和人为操作 必将占用大量人力 资源 特别是动态调节环节 人工无法实现 当大楼规模较大时 人工管理将很难 实施 如果采用集散式楼宇设备自动控制系统 利用现代控制技术 网络技术等实 现对所有机电设备进行监控 就能确保设备的安全运行 实现自动化管理和节能 同时提高大楼的舒适感以及医护人员的工作效率 三 系统设计依据和标准 为了保证系统的既能适应当今网络技术的发展 又具有极高的可靠性 系统设 计遵从以下标准 江苏省肿瘤医院病房楼弱电系统招标文件 JGJ T16 92 民用建筑电气设计规范 GBJ 232 90 92 电气装置安装工程施工机验收规范 GBJ08 47 95 智能建筑设计标准 GBJ19 87 采暖 通风与空气调节设计规范 DB32 181 1998 江苏省建筑智能化系统工程设计标准 四 系统设计目标 可 行 性 和 适 应 性 我们所选用的楼宇自动控制系统能够保证技术上的可行性和良好的性价比 并 满足今后社会和经济发展的需要 实 用 性 和 经 济 性 楼宇自动控制系统的建设始终贯彻面向应用 注重实效的方针 坚持实用 经 济的原则 先 进 性 和 成 熟 性 采用先进的概念 设计和方法 和成熟的主流技术 不但能反映当今的先进水 平 而且具有发展潜力 并能顺利地过渡到下一代技术 开 放 性 和 标 准 性 为了满足系统的技术和设备的协同运行能力 系统投资的长期效应以及系统功 能不断扩展的需求 便于实现与消防系统 安保系统及其他相关系统的集成 因此 必须要求系统的开发性和标准性 可 靠 性 和 稳 定 性 在考虑技术先进性和开发性的同时 在设计中从系统结构 技术措施 设备性能 系统管理 厂商技术支持及维修能力等方面着手 保证系统运行的可靠性和稳定性 兼 容 性 和 易 维 护 性 为了适应系统变化的要求 在设计中充分考虑以最简便的方法 最低的投资 实现系统的兼容和维护 采 用 楼 宇 自 控 系 统 的 目 的 在 于 确保环境舒适 通过控制系统对各种参数的实时监测与控制 让病房楼内的空气品 质 温 湿度等恒定在一个入驻人员感到舒适的范围 从而保证肿瘤医院病房大楼 内环境的舒适性 提高设备的整体安全水平和灾害防御能力 通过控制系统对肿瘤医院病房大楼内大 型机电运行实时监测 可使值班人员及时发现故障 问题与意外 消灭故障与隐患 之中 保证人员与建筑物的安全 最佳控制达到节能目的 通过软件对全楼的设备进行调整 根据实际负荷对设备进 行在线调节 可大量减少不必要的浪费 从而 达到节能的目的 统计资料表明 可节省能耗 15 25 使设备高效运行 减轻人员的劳动强度 通过计算机对各种设备的实时管理 设备 的操作 维护 管理均由运行程序自动完成 这样不仅节省人力资源 而且避免了 复杂的人事管理问题 可节省 40 60 的人力 也节省了大量的人力开发 设备维护工作自动化 控制系统不断地 及时地提供有关设备运行情况的资料 集 中收集 管理 作为设备管理决策的依据 实现设备维护工作的自动化 延长设备的使用寿命 设备在控制系统的统一管理下始终处在最佳运行状态 即使 报告设备的故障情况并处理 按照设备的运行状况打印维护 保养报告 避免超前 或延误维护 相应延长设备使用寿命 也等于节省资金 经过对江苏省肿瘤医院病房大楼智能化系统工程建筑设备自动化系统部分的认真研 究 我们向贵大楼推出美国 Honeywell 公司的 Excel5000EBI 建筑物自动化系统 Honeywell 公司是国际上最著名的研制自动化系统的专业公司之一 其 Excel5000 EBI 建筑物自动化系统在全球得到了广泛的应用 并已经在中国也拥有一大批成功 工程应用的范例 五 控制范围与内容 5 1 控制范围 设计由楼宇设备自动控制系统监控的主要设备包括 热站系统监控 新风机组系统监控 空调机组系统监控 送 排风机系统监控 高低压变配电系统监控 电梯监测系统 净化空调系统 只提供接口 5 2 控制内容 5 2 1 空调及通风系统 空调机组 监控设备 数 量 监 控 内 容 空调机组 6 台 参考以下说明和空调机控制系统图 监控内容 室内温度控制 根据回风温度与设定温度差值 对冷 热水阀开度进行 PID 调节从 而控制回风温度 在夏季工况时 当回风温度升高时 调节水阀开大 当回风温度 降低时 调节水阀开小 在冬季工况时 当回风温度升高时 调节水阀关小 当回 风温度降低时 调节水阀开大 使室温始终控制造设定值范围内 根据室内温度调节新风阀开度 预热控制 机组启动时新风阀关闭 进行预冷 预热 连锁控制 新风风阀与回风阀比例调节 并与风机 水阀连锁控制 停风机时自动 关闭新风阀和水阀 风机启动前 延时自动打开风阀 新风阀根据维持最小新风量及新回风的比例进行开度调节 中央对系统中各台设备所控空间的温度进行监测和设定 过滤网的压差报警 提醒清洗过滤网 运行状态及故障状态监测 启停控制 监测设备的手 自动状态 编制时间程序自动控制风机启停 并累计运行时间 系统将采集典型室外温湿度参数 供系统作最优启停控制与焓值控制及其他的节能 控制 各空调机组的参数设定值由中央站进行设定 由 DDC 自动控制 空调水系统 详 细 监 控 内 容 如 下 热泵机房部分 监控设备 数 量 监 控 内 容 热泵机组 3 台 程序最优开关控制 运行状态 故障状态 手自动状 态 水泵 5 台 程序最优开关控制 运行状态 故障状态 手自动状 态 压差旁通 1 台 阀门调节 热 泵 机 组 台 数 控 制 根 据 供 水 管 的 流 量 及 集 水 器 分 水 器 的 温 差 计 算 负 荷 对 热 泵 机 组 进 行 群 控 机 组 启 动 后 通 过 彩 色 图 形 显 示 显 示 不 同 的 状 态 和 报 警 显 示 每 个 参 数 的 值 通 过 鼠 标 任 意 修 改 设 定 值 以 达 到 最 佳 的 工 况 机 组 的 每 一 点 都 有 列 表 汇 报 趋 势 显 示 图 报 警 显 示 设 备 发 生 故 障 时 自 动 切 换 程 序 控 制 热 泵 水 系 统 目 的 是 达 到 最 低 的 能 耗 最 低 的 主 机 折 旧 根 据 程 序 或 大 楼 的 日 程 安 排 自 动 开 关 热 泵 机 组 根 据 大 楼 的 要 求 自 动 切 换 机 组 的 运 行 时 间 累 积 每 台 热 泵 机 组 运 行 时 间 最 短 的 机 组 使 每 台 机 组 运 行 时 间 基 本 相 等 目 的 是 延 长 机 组 使 用 寿 命 根 据 热 泵 系 统 总 负 荷 量 一 次 供 回 水 温 差 X 总 流 量 进 行 热 泵 机 组 台 数 控 制 运 行 台 数 需 与 负 荷 相 匹 配 实 现 机 组 最 优 启 停 时 间 控 制 使 设 备 交 替 运 行 平 均 分 配 各 设 备 运 行 时 间 对 各 季 节 的 优 先 使 用 设 备 进 行 指 定 发 生 故 障 时 自 动 切 换 根 据 送 水 分 水 器 温 度 进 行 减 少 回 水 集 水 器 进 行 增 加 的 热 泵 运 行 台 数 补 充 控 制 负 荷 计 算 Q K M T1 T2 Q 负 荷 K 常 数 M 流 量 T1 回 水 总 管 温 度 T2 供 水 总 管 温 度 热 泵 系 统 控 制 方 案 所 有 热 泵 机 组 的 启 停 与 相 关 的 负 荷 控 制 连 锁 用 户 可 以 根 据 现 场 的 具 体 情 况 和 用 户 的 要 求 对 这 些 程 式 中 的 参 数 及 连 锁 点 自 行 修 改 和 设 定 BAS 系 统 通 过 安 装 在 热 泵 机 房 内 的 直 接 数 字 控 制 器 来 完 成 对 热 泵 机 组 的 控 制 要 求 热 泵 机 台 数 控 制 运 行 顺 序 的 转 换 控 制 根 据 水 系 统 的 供 回 水 温 差 和 流 量 计 算 空 调 系 统 的 冷 或 热 负 荷 以 此 来 对 热 泵 机 组 水 泵 热 泵 水 进 水 阀 及 相 关 的 水 阀 实 现 联 动 控 制 同 时 监 视 其 运 行 状 态 及 故 障 状 态 热 泵 水 泵 监 测 运 行 状 态 故 障 状 态 启 停 控 制 取 水 流 开 关 的 状 态 作 为 水 泵 的 运 行 状 态 热 泵 水 系 统 压 差 旁 通 控 制 保 持 系 统 流 量 和 压 力 的 稳 定 监 测 设 备 的 手 自 动 状 态 根 据 室 外 温 度 可 根 据 昨 日 负 荷 对 启 动 负 荷 进 行 预 测 累 计 运 行 时 间 开 列 保 养 及 维 修 报 告 通 过 联 网 将 报 告 直 接 传 送 至 有 关 部 门 中 央 监 控 对 系 统 中 各 种 温 度 设 备 运 行 状 态 和 报 警 及 各 种 设 备 的 启 停 中 央 可 编 制 节 假 日 上 下 班 等 时 间 运 行 程 序 在 不 同 时 间 段 合 理 地 运 行 设 备 节 约 能 源 压 差 旁 通 监 控 内 容 本 大 楼 共 设 有 一 套 压 差 旁 通 系 统 在 总 进 水 管 和 总 回 水 管 上 设 置 压 力 传 感 器 AI 通 过 计 算 供 回 水 之 间 的 压 差 将 压 差 与 设 定 值 进 行 比 较 用 PI 方 式 调 节 电 动 两 通 阀 使 压 差 保 持 在 设 定 的 范 围 内 BAS 系 统 通 过 安 装 在 热 泵 机 房 内 的 直 接 数 字 控 制 器 来 完 成 对 以 上 设 备 的 控 制 要 求 同 时 监 视 其 运 行 状 态 及 故 障 状 态 注 以 上 控 制 手 段 均 为 我 方 按 常 规 提 出 由 于 热 泵 机 组 提 供 RS 232 485 接 口 未 明 确 我 司 待 中 标 后 将 根 据 实 际 情 况 与 甲 方 监 理 设 计 院 热 泵 机 组 厂 方 等 各 方 进 行 具 体 协 调 定 出 具 体 监 控 方 式 送 排 风 部 分 监 控 设 备 数 量 监 控 内 容 送 风 机 6 台 运 行 状 态 手 自 动 状 态 及 启 停 控 制 排 风 机 13 台 运 行 状 态 手 自 动 状 态 及 启 停 控 制 排 烟 机 3 台 运 行 状 态 手 自 动 状 态 及 启 停 控 制 加 压 风 机 3 台 运 行 状 态 手 自 动 状 态 及 启 停 控 制 监 控 内 容 压差设定值 100 压差 旁通阀开启度 风 机 运 行 状 态 和 手 自 动 状 态 进 行 监 测 同 时 对 机 组 进 行 时 间 设 定 的 定 时 启 停 控 制 同 时 累 计 风 机 的 运 行 时 间 中 央 站 用 彩 色 图 形 显 示 上 述 各 参 数 记 录 各 参 数 状 态 报 警 启 停 时 间 手 动 时 累 计 时 间 和 其 历 史 参 数 且 可 通 过 打 印 机 输 出 5 2 2 给排水系统 监 控 设 备 数 量 监 控 内 容 地 下 室 水 池 1 高 低 水 位 状 态 报 警 生 活 水 泵 2 运 行 状 态 故 障 报 警 手 自 动 状 态 开 关 控 制 集 水 坑 污 水 坑 8 启 停 控 制 运 行 状 态 故 障 报 警 排 水 泵 圬 水 泵 15 高 低 水 位 报 警 监 视 水 泵 的 运 行 状 态 故 障 报 警 和 手 自 动 状 态 DI 水 泵 的 启 停 控 制 DO 监 视 废 污 水 池 的 高 液 位 状 态 如 液 位 高 于 设 定 的 高 水 位 时 进 行 高 液 位 报 警 同 时 潜 水 泵 开 启 排 水 达 设 定 时 间 且 液 位 不 高 于 设 定 的 高 水 位 时 潜 水 泵 停 止 监 视 水 池 及 屋 顶 水 箱 的 液 位 状 态 如 液 位 高 于 设 定 的 高 水 位 时 生 活 水 泵 停 止 工 作 水 位 到 达 低 水 位 时 生 活 水 泵 工 作 为 水 箱 补 水 同 时 进 行 高 低 液 位 报 警 中央站用彩色图形显示上述各参数 记录各参数 状态 报警 启停 时间 累计时间和其历史参数 且可通过打印机输出 5 2 3 变配电与照明监控系统 变配电部分 A 监控内容 监 控 设 备 监 控 内 容 高 压 柜 开 关 状 态 电 流 电 压 功 率 因 数 等 低 压 柜 开 关 状 态 电 流 电 压 有 功 功 率 等 监 测 高 低 压 的 电 压 电 流 电 度 功 率 因 数 等 监 视 开 关 状 态 变 压 器 的 温 度 故 障 报 警 和 超 温 报 警 中 央 站 用 彩 色 图 形 显 示 上 述 各 参 数 记 录 各 参 数 状 态 故 障 报 警 累 计 时 间 和 其 历 史 参 数 且 可 通 过 打 印 机 输 出 B 系 统 软 件 可 自 动 满 足 如 下 自 动 控 制 要 求 系 统 启 动 后 通 过 彩 色 图 形 显 示 显 示 不 同 的 状 态 和 报 警 显 示 每 个 参 数 的 值 机 组 的 每 一 点 都 有 列 表 汇 报 趋 势 显 示 图 报 警 显 示 计 算 机 软 件 对 用 电 负 荷 进 行 累 积 计 算 并 打 印 报 表 以 供 物 业 管 理 部 门 利 用 对 高 压 低 压 配 电 的 电 流 电 压 功 率 因 数 有 功 功 率 等 进 行 监 测 与 计 算 机 内 的 参 数 进 行 比 较 有 5 以 上 的 误 差 将 会 报 警 照明监控部分 A 监 控 内 容 监 控 设 备 数 量 监 控 内 容 电 梯 照 明 1 路 开 关 状 态 开 关 控 制 楼 层 照 明 回 路 1 路 开 关 状 态 开 关 控 制 监 视 开 关 状 态 手 自 动 状 态 DI 照 明 回 路 的 控 制 DO 中 央 站 用 彩 色 图 形 显 示 上 述 各 参 数 记 录 各 参 数 状 态 报 警 启 停 时 间 累 计 时 间 和 其 历 史 参 数 且 可 通 过 打 印 机 输 出 B 系 统 软 件 可 自 动 满 足 如 下 自 动 控 制 要 求 按 照 大 楼 物 业 管 理 部 门 要 求 定 时 开 关 各 种 照 明 设 备 达 到 最 佳 管 理 最 佳 节 能 效 果 统 计 各 种 照 明 的 工 作 情 况 并 打 印 成 报 表 以 供 物 业 管 理 部 门 利 用 根 据 用 户 需 要 可 任 意 修 改 各 照 明 回 路 的 时 间 控 制 表 累 计 各 开 关 的 闭 合 时 间 中 央 站 用 彩 色 图 形 显 示 上 述 各 参 数 记 录 各 参 数 状 态 报 警 启 停 时 间 累 计 时 间 和 其 历 史 参 数 且 可 通 过 打 印 机 输 出 5 2 4 电梯系统监控 A 设 备 监 测 内 容 监 控 设 备 数 量 监 控 内 容 电 梯 6 台 电 梯 运 行 状 态 故 障 报 警 紧 急 报 警 监 测 电 梯 的 运 行 状 态 故 障 报 警 紧 急 报 警 B 系 统 软 件 可 自 动 满 足 如 下 自 动 控 制 要 求 统 计 各 种 梯 的 工 作 情 况 并 打 印 成 报 表 以 供 物 业 管 理 部 门 利 用 累 计 各 电 梯 的 运 行 时 间 中 央 站 用 彩 色 图 形 显 示 上 述 各 参 数 记 录 状 态 报 警 启 停 时 间 累 计 时 间 和 其 历 史 参 数 且 可 通 过 打 印 机 输 出 5 2 5 净化空调系统监控 根 据 招 标 文 件 本 次 暂 不 设 计 但 本 系 统 预 留 接 口 以 便 将 来 扩 展 本 次 楼 控 系 统 设 计 为 458 点 六 监控点一览表 具体优化内容见点数分布表 为 了 满 足 以 上 的 监 控 点 数 要 求 我 们 在 控 制 层 配 置 了 以 下 设 备 选 用 美 国 Honeywell Excel5000EBI 建筑物自动化系统产 品 DELL BA 控 制 主 机 1 台 XPC500 C BUS 通 讯 总 线 1 条 XL500 128 点 DDC 控 制 器 4 台 此系统最大的优点包括与众不同的楼宇自动化子系统的兼容性 以及可以灵活地扩 充或缩减 因而能真正满足用户使用功能及经济上的需要 能在许多不同类型的开 放型系统技术下运作 因此系统的灵活性很高 七 Excel5000EBI开放型建筑自动化系统方案简介 7 1 系统结构概述 Honeywell 最新的 EBI 开放型建筑自动化系统是一组高性能 模块化的网络系 统 该系统解决各种建筑物设备管理问题的需求 EBI 系统由一台高效能的 EBI 服 务器兼工作站组成 可根据用户的需求增加工作站 系统使用 WindowsNT 操作系统 和 TCP IP 网络协议 BAS 现场控制器分布在 BA 总线 即 C BUS 上 每条 C BUS 可联接 29 个 Honeywell 目的 EXCEL5000 系列控制器 Excel500 每个服务器或操 作站可连接 3 条 D BUS 其标准数据传输率为 1M 波特率 安装在这些总线上的 Excel500 控制器负责控制大厦内部的设备 7 2 系统介绍 1 系统结构 EBI 系统是一个基于 Client Server 结构的网络 数据库服务器维护着一个高 性能实时数据库 该数据库服务器为各种本地的或基于客户的网络 如操作员站 以及其他应用于如电子制表或相关数据库等 提供实时信息 可使用冗余数据库服 务器和双重局域网等高效率的结构 将会提高系统的安全性 EBI 可以从各种类型 的联网设备上采集数据 一旦联网 数据即可遍及全网 用于 监视 控制 形成 历史数据和报告制度等 EBI 系统是一个灵活的网络结构 即支持本地也可运行高 性能远方操作员站 并支持过程处理设备 从高速 TCP IP 以太网到广域网 根据 需要可以采用多种标准网络拓朴结构 7 2 1 软件结构 EBI 软件在 WindowsNT 操作系统下运行 通过以太网 DDE TCP IP LonMark BACNet 等常用的标准和协议 为建筑物自动化监控提供 了集成式开放系统 为肿瘤医院病房大楼弱电系统的集成提供了基础 EBI 是一个 基于模块化软件的结构体系 由数据库服务器来访问实晨数据库 在需要集成其他 应用程序的地方 应用程序库可用来提供一个标准界面来响应本地或网络客户的访 问 EBI 拥有一个实时的数据库 在网络服务器的协助下 可以与 MicrosoftAccess ORACLE Microsoft SQL Server 等相关数据库联接 历史数据 EBI 实时数据库维护着各种现场数据和派生数据的巨大的历史数据库 历史数 据可按 1 秒到 24 小时的时间间隔作瞬时值或平均值的采集 另外 报警事件信息 和操作员操作变更被自动地记录在报警 事件日报中 以备以后事件一览显示或报 警 事件报表 一经收集 历史数据将可被用于设备趋势 用户图表 报表生成 应用程序 电子制表以及基于网络的应用 报警管理 EBI 丰富的报警管理程序 可使操作员及时注意到过程故障或非正常状况 通过屏幕上专用的系统报警区及音响来通知操作员报警状况 EBI 系统数据库中的 每一点都可有多种报警条件进行组态 报警类型较多 报警优先级有四个 日报 低 高和紧急 所有报警均储存于系统事件数据库 以备日后使用 另外所有低 高和紧急报警汇总显示 并可根据需要按优先级顺序 对报警进行筛选 操作员首先处理最高优先级报警 操作员界面 提供最新技术的 全中文化的人机界面 操作员可使用下拉式菜单和工具棒 可以直观地引导并快速访问关键的过程数据 为维护系统的安全性 EBI 提供各种安全级 控制级和区域的设定 其中安 全级多达 6 种 控制级多达 255 个 EBI 包括了一整套预组态的画面 用来减少建立系统的时间 报表 EBI 提供标准的报表生成工具 这是用填空方式的 易于组态的报表 这些 报表包括 报警 事件查询 使用搜索滤除器列出报警和事件清单 报警持续时间 计算所选报警持续时间 点特性 报告数据库状态 如关掉对点的扫描 报警被禁止等 7 2 2 硬件结构 Honeywell 的 Excel5000 系列的现场控制器平均无故障时间 长达 13 7 年 硬件说明 Excel5000 系列控制器 Excel500 100 50 的性能如下 C BUS 上的控制器可互相通讯 可作为独立控制器使用 也可综合成一个更大的系统 程序储存在快擦除存储器 FLASHMEMORY 中 软件修改方便 不受电源切断影响 Excel5000 系列控制器可用直观编程工具 CARE 编程 用该工具写控逻辑 只需用 鼠标拖拽相关图标即可 Excel 500 控制器 它是一个 128 点的数字控制器 由基本的 CPU 模块 电源模块作为基础 再 任意按照实际需要 加入以下几种模块 可组成一台完整的控制器 并装有快速闪 存记忆体 它的输入 输出模块主要包括以下几种 模拟输入模块 AI 8 个点 0 10VDC 4 20MA PT1000 模拟输出模块 AO 8 个点 0 10VDC 数字输入模块 DI 12 个点 数字输出模块 DO 6 个点 每块模拟输出和数字模块可带超驰控制开关以实现远方自动 手动控制切换 也可 有发光二极管 LED 提供状态显示 和以亮度变化反映模拟量输出的大小变化 Excel 100 控制器是以微处理机为基础的可编程直接数字控制器 Excel 1100 控制 器对模拟信号和数字信号提供 12 个通用输出 另外附加 12 个数字输入 其主要特 性有 独立或联网操作 CARE 生成应用程序 通用输入与输出 有多种操作员接口 报警处理功能 后备电池保护 块擦存储器 Excel 50 控制器可以用于单独的不联网的就地控制 同时它还具有通讯功能 的选择 与 Excel5000 系统集成在同一个网络上 Excel50 控制器的输入输出特性 模拟量输入 AI 8 个点 数字量输入 DI 4 个点 模拟量输出 AO 4 个点 数字量输出 DO 6 个点 由于 Excel 5000 系列控制器之间能相互通讯 他们可以独立工作 一旦中央站出 现故障 整个控制系统仍能正常工作 控制器程序和参数存储于 FLASHMEMORY 中 不需使用备用电池 Excel 5000 系列控制器全部是中国国家标准规定的 DCP I 智能型分站 均是 用物件导向图型化软件 CARE 来作编程 由于每台控制器之编程均储存在快擦除 存储器 FLASHMEMORY 内 即使通信总线中断 亦不会影响控制器之独立运作 7 2 3 操作系统 1 中央监控系统硬件 中央监控中心之主机配有 IntelPentiumIII 处理器的 DELL 机 内置 128MBRAM 中央站通过以太网 Ethernet 与 BA 中央站及打印连接 操作员可通 过工作站监测及 或控制整个监控系统并打印 2 中央监控系统软件 EBI Honeywell EBI 开放型建筑物自动化系统 是一种性能优越 用途广泛的 模块式监控和数据采集网络系统 其主要功能如下 收集 分析和管理分站并处理数据 可自由设置复杂的图形显示功能 可以立即打出用户报告 或进一步分析时 可立即通过 Microsoft Excel 等动态数 据交换设备 DDE 输出数据到 MS Windows 环境的设备 多级报警管理 强大的记录功能 多种趋势表示 如条块图 多线趋势图和 X Y 坐标图 按要求立即生成报告或按预先设置打印报告 可任意指定网络中的打印机作输出打 印机 支持多种控制器 包括 Allen Bradley 和 Modicon 等其他供应商产品 便于对现有 系统扩展和综合 并行多站对话 可扩展至 20 站 EBI 的应用程度接口库 接受用户用 C 语言等高级语言编写的程序 3 系统环境 EBI 在 Windows NT 运行 Windows NT 符合工业标准 是一个真正的多用户 多 任务操作系统 它适用于从 PC 机到工作站计算机 到超大型计算机的各类计算机 及将各大小计算机联网使用 4 人机界面 操作者通过操作站的 IntergratedPersonalStation 软件 IPS 和 EBI 连 接 EBI 使用分级显示结构 包括预设点细目 组 趋势和历史数据显示 另外还 有系统特有的简图显示 这一复合结构使得操作者能够在正常和非正常工作情况下 有效地监控 EBI 有一个可自由设置 图标为主的图形用户界面 EBI 软件包中的一个程序 允许获得授权的用户十分方便地用操作站的鼠标修改或建立新的显示 除了一些程 序附带的作图工具外 该软件还可支持位映象图和一些其他格式的图 用户可以把 一个动态变量 如液位计 数据显示器或目标序列 和一个数据点结合起来 即可 建立起数据的直观动画显示 另外 软件中还有一个预先画好的符号和图标库 可 加快新显示页的速度 简图显示以一种直观形式反映应用程序常用功能 有助于更 好地进行监控 这些简图让用户轻松地观察各分站状况并进行及时控制 一个标准 简图 包括一个静态背景和实况最新数据显示区 该区内显示数字数据 高分辩率 的图形图像 趋势图和坐标图 5 数据采集和处理 系统控制器用反复扫描法或 Excel 5000 之类设备用排除法 可以获得模拟量和触 点状态数据 然后由 EBI 对数据进行处理 这些和系统控制器之间的通讯必须由 EBI 进行监控以确保通讯的完整性 对系统通讯的统计有助于及时排除潜在的连接 故障和评价通讯的严密度 在整个通讯发生故障前 系统会发出高错误率的报警 这一监控功能有利于提前制定通讯维修计划 且方便实施 大大提高整个系统的实 用性 降低了维护成本 并做到尽早解决监控故障 6 历史数据收集和索引 EBI 可连续查询 储存运行情况的历史数据 平均值和瞬值 即时取样 等 收集 频率都可由操作者设置 数据记录存储于硬盘中 便于以后参考 也可用 EBI 的内 部趋势 或用户设置简图中的数字变量和点细目趋势 点细目数字记录显示来索引 另外 数字记录也可用在报告中 输入到便于携带的媒体中长期储存 或输出到 DDE 用户软件 如 MicrosoftExcel 以备日后分析 7 报警探测和报告 EBI 模拟点的警报类型包括超限 高超限 偏移和改变率 数字点的状态 警报 共分为 8 级 所有点都可有相关警报 警报可分别设定为紧急 急 一般和日常警 报 多优先级制使操作者能够首先对付最危急的情况 紧急 急和一般警报可以启 动扬声器以引起注意 7 2 4 通信总线 HoneywellExcel 5000 系列所用的总线 都是以非屏蔽双绞线 FTP 作为传输介质 布线方便 本设计之楼宇自动化系统应用了以下的分站总线 中央通信总线 C BUS C BUS 是以 RS485 作点对点通信 用以联接 Excel15000 系列控制器 介质为 Honeywell 双绞线 AK3744 18AWG 线径 1 毫米带护套 长度可达 1200 米 完 全满足大厦控制需要 每条 C BUS 可连接 29 个 Excel15000 系列控制器 通信点 限制为 1 500 点 通信速度为 1M 波特率 所采用的 EBI 的系统结构完全符合 JGJ T1692 第 26 2 2 6 条 即系统应采用 中央站为核心 DDC 与中央站实现数据 通信 DDC 应设在受控对象附近 采用 LonWork 的模块 且 DDC 间能实现同层通 信 7 3 大楼系统结构与性能 EBI 系统该系统以标准的以太网 IEEE802 3 作为物理标准 TCP IP 为网络通讯协 议 并采用 WindowsNT 作为操作系统 EBI 系统的网络配置遵循分散控制 集中监视 资源和信息共享的基本原则 是一 个工业化标准的集散型控制系统 采用 EBI 服务器软件 该系统的网络符合 标准 选用 XL500 控制器 具有 LonTalk 通讯协议技术 标准模块化结构 具有 标志 江苏省肿瘤医院病房楼楼宇自控系统 EBI 框架示意图 XL500 控制器 EBI 服务器 楼宇管理中心工作站 TCP IP 10M 100M 控制器选用 Lonwork 技术的 XL500 分布式 模块式 控制器 所采用的控制器及 系统软件都是 Honeywell 代表目前世界最新技术的产品 如下图所示 XL500 控制器支持 LonWork 技术 标准的模块化结构 可适应不同现场不同监控类 型和点数需要 Lon 模块可 直接设置在远离控制器主机 而放置在监控设备旁 具有 灵活配置和分布模块的特点 可在总监控点数范围内灵活方便地进行扩充 XL500 控制器可连接操作终端 调制解调器及手提式操作终端 可接受便携式 终端的实时操作 而不影响永久连接在上等调制解调器等的终端的正常工作 监控 点的设定 软件修改可在现场经操作终端直接输入而实现 不需到生产厂家去修改 工业工作生产的 XL500 控制器使用寿命可达 MTBF 13 7 年 C Bus 通讯 速率 达 1M Lon Bus 标准的通讯速率达 76 8kbps 模块化设计使系统易于扩充 在所控设备比较分散的情况下其优点尤其 突出 XL500 控制器 它可将模块放置于不同的设备附近 然后只需通过连接模块靠简单的双层线与控制 器相连 这样既可满足系统扩充的需求 又满足了布线简洁方便的要求 江苏省肿瘤医院病房大楼 BAS 系统共有 458 个左右物理点 考虑与其他系统 的集成 选用 1000 点的 EBI 系统软件 在设计本监控方案时 我司亦根据以上的 原则 对控制器及其控制模块进行了合理安排 并有足够的系统扩充容量 EBI 系统的网络符合 BACnet 协议标准 提供一系列的标准开放性接口 便于与 众多不同的楼宇自动化子系统的通讯 以及可以灵活地扩充或缩减 因而能真正满 足用户使用功能及经济上的需要 能在许多不同类型的前卫的开放型系统技术下运 作 因此系统的灵活性很高 自推出到现在 已在多个国家 地方及多种不同类型 的建筑物上应用过 包括商业楼宇 机场 工业设施 政府设施等 本方案所采用的主要组件中央软件 控制器及主要的现场传感器均是 Honeywell 生 产的标准设备 在世界各国得到广泛的应用 Honeywell 的楼宇控制设备均采用工 业标准 具有极高的可靠性 7 3 1 中央站监控功能 采用 EBI 服务器 将 C Bus 连接至主机 通过服务器的 COM 口与智能化电力 变送器相连 为保证系统正常工作 特为系统配置了不间断电源 UPS 配置的矩阵 打印机可连续记录报警打印输出 保证报警记录的连续性 7 3 2 与相关系统接口 EBI 与其他子系统 OA 系统及上位 IBMS 服务器均通过以太网通讯 通讯采用 的通讯协议为最常用的 TCP IP 传输网络为以太网 速率为 10 100MHZ 7 4 系统性能介绍 7 4 1 中央站功能 A 监视功能 EBI 以 WindowsNT 为操作平台 采用工业标准的应用软件 全中文化的图 形化操作界面监视整个 BA 系统的运行状态 提供现场图片 工艺流程图 如空调 控制系统图 实时曲线图 如温度曲线图 可几根同时显示 时间可任意推移 监控点表 绘制平面布置图 以形象直观的动态图形方式显示设备的运行情况 可 根据实际需要提供丰富的图库 并提供图形生成工具 DisplayBuilder 软件 绘制 平面图或流程图并嵌以动态数据 显示图中各监控点状态 提供修改参数或发出指 令的操作指示 可提供多种途径查看设备状态 如通过平面图或流程图 通过下拉式菜单或 十个特殊功能键进行常用功能操纵 以单击鼠标的方式可逐及细化地查看设备状态 及有关参数 画面的转换不超过两键 画面全部数据刷新小于 2 秒 EBI 系统软件能提供一个多任务的操作环境 使得用户可同时运行多个应用程 序 在运行多个实时监控程序的同时可同时运行如 Word 或 Excel 软件 也可浏览 Internet 网页 通过使用工业标准的软件来支持并行访问和系统监控操作 B 控制功能 能在 EBI 中央通过对图形的操作即可对现场设备进行手动控制 如设备的 ON OFF 控制 通过选择操作可进行运行方式的设定 如选择现场手动方式或自动 运行方式 通过交换式菜单可方便地修改工艺参数 EBI 对系统的操作权限有严格的管理 以保障系统的操作安全 EBI 对操作人员以通行字的方式进行身份的鉴别和管制 操作人员的根据不同的身 份可分为从低到高 6 个安全管理级别 EBI 软件能自动对每个用户产生一个登录 关闭时间 系统运行记录报告 用 户自定义的自动关闭时间 以防操作员而然离开的时的系统安全 C 先进的报警功能 当系统出现故障或现场的设备出现故障及监控的参数越限时 EBI 均产生报警 信号 报警信号始终出现在显示屏最下端 为声光报警 可选择 操作员必须进 行确认报警信号才能解除 但所有报警多将记录到报警汇总表 中 供操作人员查 看 报警共分 4 个优先级别 报警可设置实时报警打印 也可按时或随时打印 D 综合管理功能 EBI 对有研究与分析价值 应长期进行保存的数据 建立历史文件数据库 采 用流行的通用标准关系型数据库软件包和 EBI 服务器硬盘作为大容量存储器建立 EBI 的数据库 并形成棒状图 曲线图等显示或打印功能 EBI 提供一系列汇总报告 作为系统运行状态监视 管理水平评估 运行参数 进一步优化及作为设备管理自动化的依据 如能量使用汇总报告 记录每天 每周 每月各种能量消耗及其积算值 为节约使用能源提供依据 又如设备运行运行时间 起停次数汇总报告 区别各设备分别列出 为设备管理和维护提供依据 EBI 可提供图表式的时间程序计划 可按日历定计划 制订楼宇设备运行的时 间表 可提供按星期 按区域及按月历及节假日的计划安排 E 通信及优化运行功能 EBI 中央站采用 WindowsNT 操作系统 以太网连接和 TCP IP 通信协议 通过 ODBC API 等接口方式与其他子系统及 IBMS 服务器通信 传送综合管理 能源计 量 报警等数据 并接收其他系统发出的联动及协调控制命令 以便控制整个大厦 设备的优化运行 EBI 中央站与 DDC 间可直接通讯 无需采用其他任何的转接设备 提高了整个 系统的可靠性及运行的速度 C Bus 的通讯速率为 1Mbps 能够满足画 面刷新对通 讯速率的要求 7 4 2 DDC 功能 系统方案采用 EBI 现场直接数字控制器采用 Excel5000 系列控制器 DDC 的 硬件及软件配置均能保证分站按独立方式运行 真正实现危险分散的集散型控制 分站软件包括系统软件 含监控程序和实时操作系统 及所需的一系列应用软件 提供编程用的 CARE 软件 以方便用户日后的修改程序 DDC 所配置的软件支持现场各种控制功能 支持最主要的 HVAC 节能控制 同 时也能实现与 EBI 中央及 DDC 间的同层通信 A Excel500 DDC控 制 器 简 介 使 用 有 LONBUS的 DDC Excel500控 制 器 是可自由编程 并可现场进行独立控制的直接数字控制器 也可经 C BUS 1Mbps 总线连接最多 15 台控制器的网络进行中央控制 该控制器为模块 化设计 使系统及易于扩展 又能根据用户的实际需要配置 Excel500 控制器又 可经二线 LONBUS 78kbps 连接现场扩充式 I O 模块实现较为分散的控制 Excel500 共由 5 个机箱组成 由 CPU 模块 电源模块 通讯模块及最多 16 个 I O 模块 包括扩展型模块 128 个输入输出点 每个控制器相同功能 I O 模 块最多为 10 块 Excel500 除了在 HVAC 控制方面的应用 在能源管理上也有广泛应用 包括 优化的设备启 停 夜间净化 最大负荷控制等 已解决 2000 年问题 主要特点 经 C Bus 进行最多 15 台控制器的网络通讯中央控制 经 LONBUS 扩充式 I O 模块和内部的插入式 I O 模块可一起使用 控制方便 并带 6 行 LED 显示 可通过手动操作器查看或修改单个 DDC 内或整条 CBus 上的 DDC 内的数 据 参 数 设口令保护 挂墙式或控制面板式安装 通过调制解调器进行通讯 FlashMemoryEPROM 程序或 CARE 工程系统运行 操作系统及控制程序可下载 金制电容缓冲器 72 小时数据缓冲 后备锂电池数据缓冲可大于 60 天 模块故障 发出报警 可选手动超弛带反馈 MTBF 13 7 年 B 输 入 输 出 点 处 理 软 件 1 A D D A 转换 刻度及偏差设定 检测值线性化 检测器失效与无反应均能检测出 数值转 换分辨率 模拟 数字 A D 分辨率 模拟输入 12 位 数字 模拟 D A 分辨率 模拟输出 10 位 2 工程单位 对全部模拟量赋予工程单位 对各类受控对象系统及其所属设备 或电气 回路 赋予状态标志符 3 模拟量报警警报 分别设定 警告报警 与 实际报警 限 并和实际检测值比较 超越时 发出相应的警报 设有防止瞬态过程中某模拟量振荡瞬时值进入或脱离报警 状态 引起误报的子程序 4 命令优先级 每个来自中央站 同层 DDC 远方站等操作终端的命令以及来自程序的命令 均赋予一个后效的优先级 以防止多个命令对一点同时访问所引起的 竞争 应符合以下规定 1 操作员手动高于自动 2 事件启动的状态诱发程序高于时间诱发程序命令 3 报警状态诱发程序命令高于其他事件启动诱发程序命令 5 命令执行延时 为防止负荷同时激励 命令延时时间 0 30s 可调 6 执行信息反馈 可将各种命令是否已执行信息反馈到中央站 存储并在 CRT 上显示或打 印 显示或打印以逻辑组方式连同其他点一起进行 7 操作口令保护 控制器通过现场手动操作终端操作时也可设操作口令来保护 只允许授权人可 以查看系统数据 共有 4 个操作员级别 每层都有本身的口令保护 8 报警锁定 9 时间锁定 可把一个时间锁定周期加于空调机 风机等设备上 使其在起动之后 进入稳 定运行状态之前 不执行报警比较程序 以防止无意义的报警 锁定周期以 1mim 为增量 自 0min 至 90min 可调 10 硬锁定 可根据情况在设备停止运行或相关点根本不可能引起真正报警时锁定该处的报 警信号 由系统操作员 或程序员 现场在线操作实现硬锁定 11 积算软件 可根据开关量状态变化进行时间积算 含接通时间积算和分断时间积算 并与设备运行极限时间比较 实现设备管理自动化 功能 设定设备运行时极限积算值 超过极限值时给出要求维修的打印输出 积算时间以 1min 的精度计算 应达 1X104h 以上 起停次数积算 累计间隙运行设备或部件的启停次数 并设定极限值 超出此值时自动发出要 求维修的信息 实现设备管理自动化 功能 1 设定极限值 超出此值 超出此值自动打印出要求 维修信息 2 可累计开关次数大于 60 万次 C 直 接 数 字 控 制 DDC 软 件 每个分站均内设 2x512k 或 2x512k EPROM 驻留存储器 永久存储过程控制的 DDC 算法和完成顺序控制所需要的控制算法 算术算符 逻辑算符和相关算符 功能 1 DDC 程序包括对全部输出量所指定的初始值 2 中央站能完成对全部 DDC 设定点的程序显示和修改 事件起动的诱发程序 诱发源 器 包括 Excel500 系列控制器可由以下几种诱发程序 时间诱发 按指定时间导引 诱发程序 执行 状态诱发 按指定的 诱发状态 如报警 开关量状态变化等 导引 诱发 程序 执行 手动诱发 操作员发出手动命令导引 诱发程序 执行 诱发程序 功能是按诱发源的导引起动下列事件 1 模拟控制点设定为某一恒值 实现恒值控制 2 开关控制点切换到某一指定状态 如启动 停止 分断 开启 关闭 等 或进行一系列的逻辑程序控制 主要功能 诱发程序命令留有后效的有优先级的结构 相连的命令有防止电流浪涌的时间延迟 其值为 1 15s 能逐个安排时间和状态诱发源进入或退出工作 能逐个诱发源的 诱发程序 导引起动规定的事件 能与时间表程序相连接 D DDC能 量 管 理 程 序 软 件 除以下各分项列出的程序功能外 全部能量功能应用程序还具有 应用程序及其相关的数据文件存放于金制电容及备用锂电池支持 30 天以上的 RAM 中 从 EBI 中央站或 DDC 手动操作终端可对此类程序实现 访问 进入 退出工作操作 修改 局部或全部程序启停 EBI 中央站及现场控制器能在线 从中央站或现场控制器的手动操作终端完成 对全部 DDC 的上述功能 E 时 间 管 理 方 式 1 时间程序 对需要的被控对象系统编制独立的启 停程序时间表 控制空调机组 通排风 机 加热或制冷系统 灯光照明等 时间程序可以在任何时候给任何数据点设定值或状态制定如下时间程序 每日程序 每周程序 年年程序 当天活动 例外日程序 临时时间程序 功能 每个 DDC 可提供 20 组时间程序 每组可控制多台设备起停 而总起停 次数多达 254 次 2 例外日时间程序 提供一组例外日时间程序 用以容纳例假日和法定假日的启 停程序时间表 主要功能 1 可容纳 16 个以上例外日时间表 2 程序驻留在 DDC 中 可提前一年编程 3 临时时间程序 提供临时时间程序 供特殊情况下 可用临时时间程序代替事先已编程排定的启 停时间程序 主要功能 临时时间程序能适用于所有被指明的一天 能提前安排长达一周的临时程序 执行完毕的临时时间程序将自动删除 系统转入执行正常的时间程序 4 自动时制转换 可充分利用日光节能 功能 1 按预先设定何日 何时系统的实时时钟向前或向后调整一定时间 成为新的时 间 2 时间转换及时间程序调整无需人为干预地自动进行 F 节 能 及 能 源 控 制 软 件 主要控制功能 焓值控制 对每种空气源进行全热值计算 并进行比较决策 自动选择空气源 使 被冷却盘管除取的冷量或增加的热量最少 来达到所希望的冷却或加热温度 最佳启动 根据人员使用情况 提前开启 HVAC 设备 在保证人员进入时环境舒适 的前提下 提前时间最短为最佳启动时间 最佳关机 根据人员使用情况 及航班动态 在人员离开之前的最佳时 间 关闭 HVAC 设备 既能人员离开之前空间维持舒适的水平 又能尽早地关闭设 备 减少设备能耗 减小再加热控制 对于使用集中供冷 分区再加热方法进行温度控制的多区单位空 调系统 根据区域状态计算再加热需要量 并据此进行优化 重 新设定冷冻水最佳温度 或冷盘管出口最佳温度 的控制算法 最大程度地减 少冷热抵消所引起的能源消耗 设定值再设定 根据室外空气的温度 湿度的变化对新风机组和空调机组的送风或 回风温度设定值进行再设定 使之恰好满足区域的最大需要 以将空调设备的 能耗降至最低 负荷间隙运行 在满足舒适性要求的极限范围内 按实测温度和负荷确定循环周期 与分断时间 通过固定周期性或可变周期性间隙运行某些设备来减少设备开启 时间 减少能耗 分散功率控制 在需要功率峰值到来之前 关闭一些事先选择好的设备 以减少高 峰功率负荷 夜间循环程序 分别设定低温极限和高温极限 按采样温度决定是否发出 供热 或 制冷 命令 实现加热循环控制或冷却循环控制 在凉爽季节 夜间只送新风 以节约空调能耗 夜间空气净化程序 采样测定室内 外空气参数 并与设定值进行比较 依据是否 节能效果 发出 或不发出 净化执行命令 零能量区域 设置冷却和加热两个设定值 有一个既不用冷也不用热的区域 实现 空间温度在该舒适范围内不消耗冷 热能源的控制 循环启停程序 自动按时间循环启停工作泵及备用泵 维护设备 非占用期程序 在夜间及期他非占用期编制专门的非占用期程序 自动停止一些可 以停止运行的设备 以节约能源 例外日程序 为特殊日期 如假日提供时间例外日程序安排计划 中断标准系统处 理 只运行少数必须运行的设备 临时日编程 如遇特殊情况可编制临时日编程 提前一天编制好下一天的临时日程 序 停止运行一些不必要运行的设备 或运行一些必须运行的设备 临时日程 序优先于其他时间程序 7 5 Excel5000 EBI 开放型建筑自动化系统设备清单 序号 名 称 型 号 生产 品牌 数 量 单 位 1 DELL 工作站 DELL Pentium 933 厦门戴尔 1 台 2 高速宽行打印机 LQ1600 日本 1 台 3 EBI 集成平台及 BA 接口 EBI 1000 点 霍尼威尔 1 套 4 计算机网络接口器 BNA 1C 霍尼威尔 1 个 5 XL500 控制器 CPU XCL5010 霍尼威尔 4 台 6 通信模块 XLS511 霍尼威尔 8 个 7 I O 模块 AI XFL521 霍尼威尔 10 个 8 I O 模块 AO XFL522 霍尼威尔 7 个 9 I O 模块 DI XFL523 霍尼威尔 23 个 10 I O 模块 DO XFL524 霍尼威尔 15 个 11 端子排 XLS513 霍尼威尔 40 个 12 端子排 XLS514 霍尼威尔 15 个 13 水管温度传感器 T7413A 霍尼威尔 8 个 14 压力传感器 242PC 霍尼威尔 2 个 15 电动蝶阀 DN150 加拿大KEYSTONE 3 个 16 电动蝶阀 调节型 DN100 加拿大KEYSTONE 1 个 17 水流开关 HFS 霍尼威尔 5 个 18 液位开关 FFS 2A 霍尼威尔 38 个 19 电磁流量计 8512 美国 SIGNET 1 个 20 三相电流变送器 M100 AA3 霍尼威尔 5 个 21 三相电压变送器 M100 VA3 霍尼威尔 5 个 22 有功功率变送器 M100 WA5 霍尼威尔 4 个 23 变压器 220 24V 国产 48 个 24 控制箱 定制 国产 8 个