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1、3 楼宇控制系统3.1系统概述楼宇自动化控制系统就是对小区建筑物内的空调制冷系统、变配电系统、照明系统、电梯系统、给排水系统等机电设备的全面计算机管理系统；通过对各个子系统进行监测、控制、信息记录，实现对智能小区的主要机电设备的运行工况监测和优化控制，实现分散控制和集中科学管理，及早发现故障隐患，合理调度运行负载，从而达到节约能耗，延长设备维修周期和使用寿命，为管理人员提供方便的管理手段，同时可减少设备管理人员，最终达到降低运行费用的目的和为物业管理现代化提供物质基础。楼宇自动化控制系统基本包括：供热系统、制冷系统、送排风系统、空调系统、照明系统、给排水系统、电梯系统、变配电系统与自备电源等电
2、力供应系统。根据目前的建筑行业的发展，楼宇自控系统已经不再是单纯的对楼内的中央空调、冷冻站等系统进行监控了，随着楼宇自控系统在现代智能建筑的应用，它的技术已经变得日益成熟，过去我们习惯把楼宇自控系统叫做BAS（Building Automation System）,现在，它不能再单纯地叫BAS，而应该叫BMS(Building Management System),楼宇管理系统。楼宇自控系统除了对本身的内部子系统进行控制外，还能够与消防报警系统（FAS）、安全防范系统（SPS）进行联动，实现对整个小区或大厦的监控。3.2 设计依据资料和规范(1) 智能建筑设计标准DBJ08-47-95(2)
3、民用建筑电气设计规范JGJ/T 16-92(3) 电子计算机房设计规范(4) LonWorks智能控制技术有关规范3.3系统设计家园对智能化管理有着较高的要求，因此为该小区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，该方案采用了江森先进的METASYS智能管理系统，具有以下特点：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。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。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。具备很强的联网能力，可以与任
4、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。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。家园监控范围为：（1）、给排水系统的监控（2）、变配电系统的监控3.4 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
5、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。3.4.1 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
6、控制单元（NCU） 中央控制站 报警打印机及事件打印机3.4.2 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及易于安装的特性。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
7、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（peer to peer）方式，各节点均具备动态数据访问（Dynamic Data Access）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
8、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-22 optimumx 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。）3.4.3 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
9、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。我们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。3.4.4 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
10、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Windows NT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Microsoft Excel 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。M
11、ETASYS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。3.4.5 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。3.4.6 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
12、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RS232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
13、，对NCU 上的操作员接口，也同样使用一致的密码信息。3.4.7 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DX9100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。DX9100的软件功能十分齐全，可实现各种现场控制要求。其操作系
14、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DX9100。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
15、不会影响其操作。3.4.8 现场设备现场设备包括传送器、变送器、水阀执行器等，它们均直接与DDC连接。3.4.9 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。3.4.10 现场控制设备运行环境要求及用电量 DX-9100控制器(DDC)：工作环境要求： 050(32120)，相对湿度 1090% 不结露。用电量：24VAC，50/60Hz，10VA XT及XP模块：工作环境要求： 050(32120)，相对湿度 1090% 不结露。用电量：24VAC，50/60Hz，5.5VA3.4.11 系统运行性能(可靠性分析)1、可靠
