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1、BAS 系统 ) 的设计方案3.1BAS 系统的车站级设计方案BAS 系统作为综合监控系统的子系统，车站控制室监控设备、控制中心设备) 配置及主要功能的实现均集成于综合监控系统， 车站级与中央级之间的通信网络也由综合监控系统搭建。 BAS 系统现场设备主要由 PLC 控制器、远程I/O(RI/O)模块、通信接口模块、各类传感器等设备以及现场级网络构成。根据BAS 系统的性能要求和设计原则对BAS 系统的车站级设计如下。3.1.1BAS 系统电源与接地的配置地下车站内A端BAS设备的不间断供应电源(UPS电源)由通信综合UPS 电源提供， 经过综合监控系统配电柜分配后， 为环境与设备监控系统提供
2、路馈出回路， 回路容量为 9k VA ， UPS 电源后备时间为满足最大负荷情况下不少于 1 小时， BAS 控制柜设置配电回路对电源进行分配，提供给车站的 BAS 设备，车站内B端BAS设备的UPS电源由BAS自行设置UPS提供。每个模块箱内部系统 设备工作电源和联动控制电源需分开设置。如图4-1是车辆段BAS系统图。综合监控系统图4-1车辆段BAS系统图3.1.2 车辆段BAS系统的设计在车辆段通风空调机房设置一套 BAS控制柜，内设一套非冗余PLC,对车辆段主要建筑内的动力照明、空调、给排水设备进行监控呷，PLC与远方I/O之间采用冗余总线通信，车辆段主要模块采用与车站 PLC相同的型号
3、。在BAS控制柜设置1套维护工作站，实现对 BAS设备的维护管理功能。PLC通过与车辆段综合监控系统、FAS系统等设备接口，实现综合监控系统对车辆段机电设备的 监控，火灾联动措施的执行等功能。综合监控系统IBP控制室旧p盘PLCFAS控制器PLC维护工作站通信接 口设备事故电源 冷水机组智能照明. I/OI/OI/O通风空给排水动明一照 低力风机/风阀/照明给排水/空调设备/各类传感器/执行器图4-2车辆段BAS系统图3.1.3 高架车站BAS系统的设计高架车站综合监控设备室内设置 BAS控制柜，内设1套冗余PLC、I/O组 件、通信接口组件等设备实现对车站机电设备的监控。在车站的空调机房、照
4、明配电室、各类水泵附近等位置设置远程I/O模块箱，实现对水泵、动力照明配电 回路、各类传感器等设备的监控。冗余 PLC通过冗余现场总线连接远程I/O模 块箱。在BAS控制柜设置1套维护工作站，实现对 BAS设备的维护管理功能。 冗余PLC通过与车站级综合监控系统、FAS系统等设备接口，实现综合监控系 统对车站机电设备的监控，火灾联动措施的执行等功能C风机/风阀/照明给排水/空调设备/各类传感器/执行器图4-3高架车站BAS系统图3.1.4 地下车站BAS系统的设计BAS系统在车站控制室 旧P盘（综合监控系统提供）上设置1套非冗余PLC, 用于实现旧P上的各种模式控制命令、点控命令的下发，机电设
5、备运行状态的显 示等功能。BAS系统在车站两端的环控电控室分别设置 BAS控制柜，柜内配置 冗余PLC、I/O组件、通信接口组件等设备，分别对车站两端的机电设备进行监 控。其中靠近车站控制室的一端（A端）的冗余PLC为主控制器，另一端（B 端）的冗余PLC为从控制器。B端冗余PLC与A端冗余PLC之间通过高速冗余现场总线进行通信， HP 盘PL与主、从冗余PLC之间也通过高速冗余现场总线通信， 此网络独立于综合 监控系统的车站级网络。主控制器（A端冗余PLC）通过与车站级综合监控系统（SISCS）、火灾报警系统（FAS）等设备接口，实现综合监控系统对车站机电 设备的监控，火灾联动措施的执行等功
6、能。在A端的 BAS控制柜设置1套维护 工作站，实现对BAS 设备的维护管理功能。在设备房、公共区、风管等位置设置不同温湿度、温度、二氧化碳浓度等传感器，在空调水系统设置二通调节阀等设备采集环境等参数以及控制阀门开度等。在车站及车站所辖区间的环控机房、照明配电室、各类水泵附近、电扶梯附近，等位置设置远程I/O 模块箱，实现对空调水系统阀门、水泵、动力照明配电回路、各类传感器等设备的监控。主从控制器通过冗余现场总线连接远程I/O 模块箱。区间的远程I/O 通过光纤介质与车站PLC 通信。主、从控制器通过冗余现场总线与智能低压系统、排热风机变频器、冷水机房冷水机组群控系统、EPS等连接，实现对相关
7、设备的监 控。3.2优化 BAS 环控系统设计环控（通风空调）系统主要包括车站冷水系统、车站通风系统和隧道通风系统，是 BAS 系统的主要和重要的监控对象。由图 5 可知，车站、隧道通风系统所需的冷风量是由冷水系统供给的， 环控系统中的通风系统根据地铁环境、 时 间、季节的不同，运行的工况模式也不同，相应冷水系统，所要供给隧道和车站的冷风量也有所不同。 因此， 通过各种先进控制方法使环控系统中的各个设备始终运行在最高效率范围内，是BAS 系统的最优化状态。实现在保障地铁环境舒适的同时， 使地铁的能耗达到最低， 节省不必要的能源消耗， 也顺应了国家提倡的节能理念。图4-4水系统工艺原理图3.2.
8、1 全局优化控制方案设计地铁空调水系统分为冷却水系统和冷冻水系统。冷却水系统：从冷却塔送出 冷量，经过冷却水泵、冷水机组冷凝器、最终回到冷却塔；冷冻水系统：集水器 经过冷冻水泵、冷水机组蒸发器再由分水器发送到各个空调机组， 冷量在各环节 循环后最终回到集水器。在冷水机组蒸发器和冷凝器中有一次热能交换，冷水通过热交换吸收室内环境的热量经冷水循环系统将这些热量传送给蒸发器，然后在制冷剂循环系统的作用下，热量转移到了冷凝器中，载冷剂与冷却水在那里进行 热交换，热量最终进入冷却水循环。环控系统循环共有5个可调节点：冷水机组：冷凝器和蒸发器、二级泵、二 通阀、送风机和回排风机，每个环节点之间都存在紧密联
9、系，相互影响。因此， 只要保证上述各个设备始终运行在最高效率范围，便可使整个环控系统处于性能 最优状态，这是全局最优控制方案的基本思想。设计方案具体如下：应从终端出发，首先保证送风机工作在最高效率区域， 满足车站环境所需，为避免空调区域出现压差，应是回排风机以同样效率运行。 其次，依次使二通阀，二级泵均处于效率最高状态，最后通过调节冷水机组台数 与出水温度来实现所需冷量。因此，将系统分为五个部分：室内温度控制、室内 压力控制、送风温度控制、冷冻水供回压差控制、冷源流量控制，每部分通过不 同的调制方法，实在该部分的性能最优，最终达到全局最优。3.2.2室内温度控制1控制方案室内温度控制采用送风机
10、变风量调节(VIW),变风量调节原理：利用变频 器调节风机转动频率，使风机传送冷量与空调区的温度变化相互持衡，使室温 T w与环境要求温度Ts基本保持一致，从而实现室内温度控制。根据变风量调 节原理可知，变频器内置的限幅比例控制器可实现对送风机风速的闭环控制，其采用了一个温度闭环PID调节回路。阳应信第计十图4-5温室控制框图其中：T0=送风温度设定；ATs=室温偏差：GF目标送风量；f=送风机频率； 6$=送风量：AQ=室内负荷变化扰动：Tf室内温度。2问题关键(1)过程变量选择地铁环境十分复杂，有至少两个楼层，其中站厅、站台在不同层，公共区面积较大，人员流动分散不均，所以地铁室内的实际温度
11、相差很大。 这使测量实际 室温T w变得十分麻烦，对于这种情况有两种方法比较常用，其中一种是以车站 回风混合室的温度Tc作为测量的实际室温值；另一种是测量地铁公共区多处温 度，去其加权平均作为测量的实际室温值。(2) VAV方式下空调区域数学建模地铁属于地下轨道交通，其大部分都在地下(高架铁占很小部分)，车站温 度来源与太阳的辐射无关，除车站内设备发出热量，基本是流动人员所产生。从 而可知，车站室温变化主要是由流动人员所带动的热量和新风量的变化引起的。因此，室内温度控制是非线性、时变系统。由能量守恒定律可知，室内的温度变化值是单位时间进入车站所带来的能量 除去单位时间从车站流出的能量表3-1回
12、排风量调节符号说明符号睨明单位G过温恒灌室的容量系数KJ/qn室内触热量KJ/hr恒温室围护结构的搀阳h/CZKJJ熨内交个温度久p空气密度.可服片12Kg/m1G同风源度可认为9CL送风温度yC送其量mJ/h空气定此比照.IRc-l.CHKj/K&. tc宣外空气潜度X*恒温室附间常数hK1恒温室调节通道的放大系RKM恒温室扰动通道的放大系独i qt恒温常输入安.塞内外干扰出的变生换算成室内抽的变化iG恒温室入量，起调节作用A tn怛温型输出卷数或祉调期，_U综上所述，根据变风量调节环控系统的调节通道和干扰通道的数学模型可得出 图4-6所示的空调区域模型结构图。图4-6 VAV下恒温空调区域
13、模型结构图(3)控制实现通过变风量调速(VIIV)调节送风机的风量，实现室内温度控制，如图 4-7但有点需要注意，使用 VAV控制时，为避免室内的气压降低使组织气流恶化, 不能将送风量调的太小，应保证系统的最小新风量。口由孑林kA*C息即，注中也收茎忸与调1)，士博 LLH冉森也定F戏0巧tfl布击3施令(三IF IX)图4-7送风机变风量回路调节图3.2.3室内压力控制由于人体需要一个合适的大气压，当我们在地铁站里改变送风量时，要注意 保持一个恒定的室内正压。因此，要调节排风机的风机频率，使排风量与送风量 相一致，以达到控制室内压力恒定的目的。室内压力控制依然是一个PID闭环控制回路，由变频
14、器内部的限幅比例控制器完成， 具本质是随动控制系统，控制 思想有三种：1 .风道静压随动控制法(1)控制思想先设定送风量与排风量的比，让排风道内的静压变化根据随送风道内的静 压的变化而改变，使得室内正压恒定。(2)控制算法在排风道和送风道均安装静压压力传感器，算法如下：表3-2回排风量调节符号说明军内底力总限班*）玉内应力隹发青K晌rtUjQJ（即祖14一二-HHLLPV售数叫号名椽说明SFQ送风盘未知支国FF_Q揖国里未知受ftKQ J送推风的比已知常量SF_H送乂口田力已知交鼠PF_H揖国口国力已知变的KH送持讽口用方比已知交量SF_P送国机功率已知需整PF_P搏风机功率已如常量KP送搏网功率比已如常第SF_V送风机转速已知交量FF_V律风机转速恃求变的KV送推风机转递恃求英居图4-8室内压力恒定控制法3.转速随动近似控制法（1）控制思想在实际的工程中，有时并不方便安装压力传感器，这时可采用近似的随动控制法。由于排风阀不能连续调节开度，排风量可基本上与转速成正比。而由图11、12、13可以看出，当送风道末端没有风阀限制、风道阻力特性变化不大时， 送风量能近似看作与转速成正比。 这样，就能采用排风机的转速变化随送风机的 转速变化而按比例改变的近似随动控制法。14000 12000(wee)M区100008000600040002000 05007009001100
