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1、楼宇用电智能测控系统 摘要 测控系统主要由传感器、测量控制电路（简称测控 电路)和执行机构三部分组成。在测控系统中电路是最灵 活的部分,它具有便于放大、便于转换、便于传输、便于 适应各种使用要求的特点。测控系统乃至整个机器和生 成系统的性能在很大程度上取决于测控电路。测控电路 主要包括信号放大电路、信号调制解调电路、信号分离 电路、信号运算电路、信号转换电路、信号细分与辨向 电路、电量测量电路、连续信号控制电路、逻辑与数字 控制电路等。实际上，测控电路是模拟电子技术和数字 电子技术的进一步延伸与扩展，主要讨论一些典型常见 的电路。因此学好模电和数电是基础，其中运算放大器 是测控电路的一个核心部
2、件。 关键词:自动化控制系统；电气自动化；楼宇自动化;智能 建筑; 目录 1.绪论错误错误! !未定义书签。未定义书签。 1.现状发展及前景错误错误!未定义书签。未定义书签。 1.2 概述.错误错误!未定义书签。未定义书签。 1.论文工程背景介绍.错误错误!未定义书签。未定义书签。 .4 本论文主要完成的工作.错误错误!未定义书签。未定义书签。 2.系统错误错误! !未定义书签。未定义书签。 2.1系统概述.错误错误!未定义书签。未定义书签。 21.2 基本组成错误错误!未定义书签。未定义书签。 21.3 组成形式.错误错误!未定义书签。未定义书签。 子系统.错误错误!未定义书签。未定义书签。
3、 2.子系统概述.错误错误!未定义书签。未定义书签。 2.2.2 系统基本组成及特点错误错误!未定义书签。未定义书签。 2.23 系统报警原理错误错误!未定义书签。未定义书签。 23 控制系统.错误错误!未定义书签。未定义书签。 2.31 控制系统概述.错误错误!未定义书签。未定义书签。 2.3.常见的控制的方式.错误错误!未定义书签。未定义书签。 23.3 系统结构原理图.错误错误!未定义书签。未定义书签。 4 系统概述.错误错误!未定义书签。未定义书签。 3.类型错误错误! !未定义书签。未定义书签。 3.1 控子系统硬件设计.错误错误!未定义书签。未定义书签。 3.1.系统硬件选型原则.
4、错误错误!未定义书签。未定义书签。 3.2 系统硬件选型设计错误错误!未定义书签。未定义书签。 3.2 系统硬件设计与选型.错误错误!未定义书签。未定义书签。 .2.1 无功优化的目标函数系统工作原理错误错误!未定义未定义 书签。书签。 致谢错误错误! !未定义书签。未定义书签。 参考文献.错误错误! !未定义书签。未定义书签。 1.绪论 楼宇自动化是运用一定的电子技术、计算机技术、自动化 控制技术、网络通讯技术及消防、安全防范、建筑电 气、给水排水、通风与空调等系统专业知 识对现代化建 筑及住宅小区 进行安装、调试及维护其设备自动化系统 、办公自 动化系统、通讯网络系统。楼宇自动化系统是 智
5、能建筑的重要组成部分，而电 气自动化 系统控制又是 楼宇自动化的核心内容。智能建筑中的空调系统、新风 机组、制冷机组、冷却 塔、风机盘管、水箱水位、给排 水、变配电、照明回路 等系统是通过电气自动化系统进 行信号采集和控制的,进而实现了大厦设备管理自动 化，起到集中管理、分散控制、节能降耗的 作用。下面 就浙江某一大厦的楼宇自动化控制系统来展示楼宇自动化 控制的应 用。2. 工程概况 浙江某大厦总 建筑面积 51250 2， 总投资为 .15 亿元， 楼宇 自动控制投 资 为 95 万元。大厦地上 20 层, 地下 2 层。其中, 地下 2层为停车场,地上 1 层 为门市,49 层为办公及会议
6、, 1 层为高级写 字间。 3需要控制的机电设备情况 .1 冷 冻冷却水系统。 冷冻站系统共有5 台冷水机组、5 台冷却泵、台冷冻泵、1 个分 水器、1 个集水器位 于地下2 层；还有 5 台冷却水塔（每台有 3 个风机） 位于楼顶屋面。 . 换热站在地下 层,有2 台平板式换热器， 台空调热水循环泵。 3.3给排 水。有 2 个生活水池,7 台生活水泵位于地下 2 层， 个积水坑12（每个积水坑有2 个污水泵,一用一备) ,分 布于地下 1 层和地下 2 层。 .4 空调机组共 24 台 ， 分布于 19、 层、 层和地下 层。 15 采用组合 式空调机， 室内回风与新风混合， 经过滤器 加
7、热 (或冷却)加湿后送入室内。 35新风机组共 2 4 台， 、分布于 9-20 层, 将新风经过滤器加热 (或 冷却) 、 加湿后送人室内。 3.6送风机组共 9 台,分 布于地下1 层和地下 层,夏天送自然风，冬天 送 热风,将新风经过滤器加 热（仅限于冬天) 后送人室内 。3.7 风机盘管共有363个, 分布于920 层 。 3.8排 风机共有 17台, 分布于地下 1层和 地下 2 层。39 热风幕共 35 台, 分布于地下 1 层、 地2 层和 层。 3.0 照明分为楼内照明 和泛光照明,楼内照明控制 87 个回路，泛光 照明 控制 1 个回路。3.11 变配电。变电所在地下1 层
8、，共有 4 台变压器。需要监 测每台参数。 4. 电气自动 化控制的具体情况 本工程选用了两台 MC、 台E C、台 28 DU 及若干模块和前端设备。 中 MC 和模块分别用于冷站和变电所， 其每台 ME 用 来控制 两台空调机组。PU用来控制排污泵、照明回 路、排风机等。前端设备分别用于空调机、新 风机、 冷/热站、积水坑等处。为了便于对各种设备的集中管理 ，在楼宇控制中心安 装了一台电脑、一台打印机。 按有关标准和规定完成布线和设备安装工作以后,就可以 实施对各种设备 的监控了，下面分别说明各种设备的 监控情况。 4. 冷冻冷却水系统的监控。冷冻岭 却水系统由冷却塔、冷却水泵、冷冻水泵、
9、分水 器、集 水器和冷冻 机组等组成。要监控的数据点数量多、类型 复杂。我们利用一台 MEC-40、 若干 模块、 若干前端设 备加上我们在 Inih 基础上开发的软件完成这些设备 的监控 工 作,具体控制情况如下: 41. 冷冻岭却 水系统由软件控制，严格按规定的顺序和时间间 隔启 停 各种设备，控制顺序如下：开机：开冷却水阀门 开冷却塔风机开冷却水泵开冷冻水阀门开冷 冻水循环泵开冷冻机组;关机:关冷冻机组关冷冻水 循环泵 关冷冻水阀门关冷却塔风机关冷却水泵 关冷却水阀门。 4.1.2 冷冻机组运行时， 随时检测 冷冻/冷却水的水流状态，一旦有冷冻或 冷却水停止流动, 立即停止冷冻机组运行,
10、 以免结冰，造成冷冻机组损坏的 严重后果。我们的程序不但可以控制每台冷冻机组的启 停， 而且还可以使整个冷站达到最低能耗，达到最 低的主机折旧率。 在管道的适当位置设置温 度传感器, 以测量空调水供回水温度， 根据程序或管理的日程安 排自动开关冷冻机组， 根 据管理的要求自动切换4 台机组的运行次序，累计每台机组运行时间,自动 选择运 行时间最短的机组运行,使每台机组、运行时间基本相 等,以延长机组使用寿命。自动监测各关键 设备的运行 状态，故障报警,并按照实际情况自动 启动备用设备。根 据总管水流量及供/回 温度,计算系统总负荷来控制空调 机 组的运行台数。当负荷大于一台机组的15%，则第二
11、 台 机组运行。 我们在分水器和集水器之间安装了旁通调节阀, 并在供/ 回水管路上分别 安装了压力传 感器， 根据冷冻机组供/ 回水压力差来调节冷冻水旁通阀开度。 确保冷冻水系统 供水压力稳 定。 我们在冷却水的供/回水总管之间安 装了旁通调节阀， 通过调整冷却塔风机 运行台 数和冷 却水供回旁通阀开度, 使冷却水供回水温度保持在设定的 范围内。 补水泵的启停 也是由程序控制的。监测膨 胀水箱水位,当水位降到低限时 启动补水泵,当水位上升 到标准 水位时停补水泵。 在实现自动控制的同时， 中 央控制计算机上显示膨胀水箱的水位和补水 在 泵的运行 状态,并可做到超低水 位报警。 4.热换站的监控
12、 。 热换站与冷冻系统共用一 个 MBC-40,在管路的适当位 置安装了温度传感器 和热水调节阀。监测热换器二次测 的供水温度,程序将此温度和设定值进行比 较, 采用 比例积分微分算法闭环调节换热器一次测的供 水流量。 在保证供热要 求的情况下,尽可能地节约能量。 . 给排水系统的监控。 用水 位开关监测生活水池的水位， 根据设定的高低水位控制供水阀的开 关。水位降到低 水位时 开阀，升到高水位时关阀。并做到超低水位（水 池将无 水）和超高水位（水将溢出)报警。 根据供水 管路的压力，控制供水泵的启停，监测供水泵的运行状态 ，故障时报警。 用水位开关监测各积水坑的高低 水位， 当达到高水位时启
13、动排污泵, 当水位下降到 低 位时停泵。每个积水坑中有两个排污泵,程序每次都选择 累计运行时间少的泵运行,以确 保设备使用均衡。为防 止因排污泵等故障造成的污水溢 出,监测了超限报警水位 ，当达到此水位时，系统将报警,以便工作人员及时 处 理。.4 空调机组的监控。 当空调机组工作 时,控 制程序将利用风道温度和湿度传感器 FM6 采集的 回 风温度和湿度与设定的温度和湿度进行比较，利用先 进的比例积分微分 （PI)算法闭环调节盘管供水阀门 的开度（按冬季模式和夏季模式分别调节）和加湿 器 。由于算法先进,可使振荡最小,并保持精密的控 制, 始 终使室内的温度和湿度接近于设定值。因为室外新风
14、温度在大多数情况下都与设定值相差较多, 无论升温还 是降温， 都要消耗能量， 为此, 我们根据空气质量检测 的结果， 程由 序自行调节新风阀的开度, 既可保证室 内空气质量， 又可避免几能量的浪费。 在春秋过渡 季 节,因无需温度调节，可将新风阀全开，以获得尽可能多 的新鲜空气。通过网络和软件， 可以实现在中央控 制室对各空调机组进行控制和管理， 还可以将各空调机 组的风机运行状 态、风机故障报警、过滤阻塞报警、盘 管低 温报警等传到中央控制室的控制主机上，一旦有 报 警发生，程序将使现场控制 器发出关机和开水阀等保护 动作，以免设备受损。 4.5 新 风机组的监控。因为 新风机组和送风机组无
15、回风，所以风道温度和湿度传感器 G65 安装 在送风管道上。对新风机组和送风机组来 说，只要机组工作,新风阀就得全开， 不需要调节，因此 选用开关式风阀驱动器。因为进来的都是新风，所以不用 监 测空气质量。 4.送风机组的监控。送风机 组工作情况与新风机组大体相同。区别只有两点：其 一 ，送风机是 为地下车库送新风的，不需要调节湿度；其 二,送风机组在发生火灾事故时必 须启动,当消防系统启 动送风机时，新风阀必须随之全开。.7 风机盘管 的监控。 由于 风机盘管在空调系统中只起微调作用， 各个房间对温度的要求也不统 一，很难集中控制。而 且, 可通讯的风机盘管控制器的价格是普通型的数倍 （36
16、2 风机盘管控制器将增加相当多的投资） 从性能价格比来 看, ， 现阶段采用连网 集中管理分散控制风机盘管方式 的意义不大。所以在风机盘管所在房间安装了手动风 机盘管控制器, 由各房间人员自行调节。 但考虑到节 能，我们将这些风机盘管分为四组，每组由计算机来控 制其电源和水阀。免得楼内无人时还有许 多风机盘管 开着而造成浪费。 4.8 排风机系统的监控。 这些排风 机平时用作排风， 火灾时用作排烟。为了便于设备的集 中管理， 在不影响消防系统的情况下，对每台排风机进 行启停控制,使其按一定的时间 间隔,定时启/停。必要的 时候,在现场和楼控计算机上都可让每一台风机进行 手 动启/停。计算；机上可对每一台风机的运行状态和故障 状态进行监 视,累计 运行时间。 4.9热风幕的监控 。本大厦采用的是电热幕。这种电热幕要求电热器关闭 后,风扇要继续工作 23min,以 免余热散发不出来而造成 损坏。厂家提供的电热幕有两个按键,分 别控制电热器和 风扇,可 在现场手动操作。 楼控系统若想控制热风幕有 两种方法: 其一是用控制器分别控制电热器 和 风扇 。从技术上讲是很容易的，但要增加一倍的控制点
