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1、第一章 设备管理自动化系统 目录11概述21.1.1 系统设计标准2一、系统目标2二、系统设计原则31.1.2 系统设计依据31.2 系统功能及技术要求31.2.1 BAS监控范围及技术要求4一、中央空调系统4二、通风系统7三、电梯系统7四、给 排 水 系 统7五、变 配 电 系 统8六、照 明 系 统9七、消防报警系统91.2.2 能量管理系统EMS的节能功能91.3 系统设备选型101.4 系统总体设计方案141.4.1系统特点141.4.2 JOHNSON CONTROLS BAS 系统网络结构161.4.3 系统硬件功能17一、中央操作站17二、网络控制器(NCU)17三、直接数字控制
2、器(DX-9120/DX-9100)18四、第三方系统集成控制器（Integrator）191.4.4 系统软件说明20一、图形中心软件20二、能量管理系统（EMS）软件22三、系统操作221.5 设备配置方案231.6 设备清单及工程预算3111 概述设备管理自动化系统是建筑技术、自动控制技术与计算机网络技术相结合的产物，使大楼具有智能建筑的特性。现代建筑内部有大量电气设备， 如环境舒适所需的空调设备、照明设备、给排水设备、电梯设备等，这些设备多而分散。多，即数量多，被控、监视、测量的对象多，多达上千个点以上；散，即这些设备分布在各楼层和各个角落。如果采用分散管理，就地控制、监视和测量是难以
3、想象的。为了合理利用设备，节约能源，节省人力，确保设备的安全运行，自然地提出了如何加强楼内机电设备的现代化管理问题。近年来，设备管理自动化向着开放系统的方向迅速发展，引人注目。代表着现场总线控制技术的Lonworks产品纷纷面市，它追求网络的全面控制，体现了实时控制由集中型到集散型再到现场总线型的发展趋势。但从目前来看，Lonworks产品在工程实际应用中存在一定的困难，例如：1. 应用Lonworks控制器来实现实时控制的工程实例少，特别是与第三方系统集成方面的工程实例更少。2. 本项目中央空调系统规模大，仅空调末端设备监控点达3700个，有的一台空气处理机有43个监控点，而目前LonWor
4、ks大点数的控制器不够系列化，因此对大型设备的控制会产生困难。3. 目前Lonworks产品未形成大批量的应用及生产规模，价位较高。因此，现在楼宇自控行业的知名厂商，如Johnson Controls、Honeywell都推出了一种传统集散型与Lonworks技术相结合的混合型系统，它汇集了集散型和现场总线型控制系统的优点，前者由于CPU的功能强大，存取器容量大，实现了点对点的通讯，而后者在数据的采集和传输速度上大大提高，并可在Lonworks总线上实现控制器的信息共享及可互操作性。根据本项目的标书的总体技术要求，我们选择以上这种混合型系统作为优选方案，同时考虑到传统集散型控制系统的低价位及技
5、术成熟的优点，我们将之列为侯选方案，供业主选择。体育馆由主场馆、训练馆、大众体育活动中心、餐厅、行政楼、车库、能源中心等组成。楼层最高为行政楼(七层),其余为低层建筑。主要机电设备有中央空调系统、通风系统、照明系统、给排水系统、游泳池水系统、电梯系统和变配电系统等。消防报警系统、保安闭路电视监控及巡更系统、出入口控制系统设在主馆首层消防中心，BA中央站设在地下一层弱电机房，BA系统与上述各系统按标书要求进行联网集成，由BMS工作站统一管理，协调运作。1.1.1 系统设计标准设备管理系统是通过中央计算机系统的网络将分布在各监控现场的区域智能分站连接起来，共同完成集中操作、管理和分散控制的综合监控
6、系统。一、系统目标设备管理系统的目标就是对大厦内所有机电设备采用现代计算机控制技术进行全面有效的监控与管理，确保大厦内所有设备处于高效节能、安全可靠的最佳运行状态，从而更好地发挥建筑物的潜能。二、系统设计原则除满足业主提出的“简单、实用、适当超前”的总体设计原则外，还应满足以下原则：1) 技术先进、成熟、功能实用性强。系统采用国际标准通信协议及现场总线技术，保证了系统的可靠性，开放性及互操作性。2) 模块化结构，组态方便，扩展容易，能为今后系统的扩展留有充分的余地，为升级提供便利。3) 开放性与兼容性良好，要求各系统设置的DDC均有RS232/RS485接口和标准协议，能实现系统的软、硬件连接
7、，做好界面的细节设计，使系统之间充分开放，容错性好，能安全可靠地进行信息交流。4) 经济、节能，能显著节省能源，减少维护、管理人员，优化设备运行。人机界面良好，运行管理方便，现实形象，内容丰富，数据准确，反应迅速，操作简便，易于开发，全部汉化，具有历史数据纪录，标表统计，计划管理和趋势图分析功能，对大楼内的中央空调系统、电梯系统、给排水系统。照明及变配电系统等进行监控管理。1.1.2 系统设计依据中国标准 JGJ/T16-96 对建筑物自动化实时控制域规定选用集散型系统，也就是说,建筑物自动化在JGJ/T16-96中没有涉及正在迅速发展的现场总线控制系统 FCS 。同时，中国标准 JGJ/T1
8、6-92 对管理信息域只提出了原则要求，没有进一步给出详细的规定。因此,中国标准主要解决实时控制，没有涉及不同系统之间的集成。而 BACnet 则考虑了集散系统和现场总线系统，为智能建筑的信息变换和共享提供了开放性的规定和标准，使智能建筑的自动控制设备和系统实现信息的变换和共享，从而达到互连和操作的目的，为智能建筑实现智能提供了基础，因此我们在本项目方案设计中，以 BACnet及TCP/IP 作为构造系统网络架构，因此，在实时控制层采用通用的现场总线的LonTalk通讯协议（优选方案）或RS-485总线（后选方案）。而在信息管理域及第三方子系统与BAS集成上，采用TCP/IP、BACnet国际
9、标准协议，作为实现系统集成的设计依据。1.2 系统功能及技术要求根据招标书的功能及技术要求结合本项目的实际情况，我们在进行方案设计时着重考虑了以下基本功能：l 机电设备运行的监控功能l 中央空调系统的节能功能l BAS系统与第三方系统的集成l 通过图形软件实现管理维护的可视化 1.2.1 BAS监控范围及技术要求本方案严格按照标书中监控点数表所设定的监控范围，并留有10%的预留点。按标书配置监控点共计7209点，其中空调末端3694个点，（详见标书体育馆BA控制点表）具体包括：l 中央空调系统的监测，记录及控制、调节。l 通风设备的监测，记录及控制。l 电梯系统之运行状态的监测及记录。l 给排
10、水设备、消防水系统和热水锅炉系统的监测及记录及控制。l 变配电设备运行状态的监测及记录。l 照明设备开关状态的监测，记录及控制。l 其它系统之干接点的监测及记录。一、中央空调系统包括冷冻站及空调末端设备,冷冻站的冷冻机组由空调供应商提供的控制器单独控制并通过RS232/RS485接口与BAS系统联网,空调末端设备是非标准设计，包括空气处理机、新风处理机、下送风空气处理机，同时还包括冷热水循环泵、显热交换泵、变频器、起动箱等配套设备。总的来说，存在设备台数多，单台设备控制点多的特点。根据招标书上的要求，空调末端设备按自带DDC和不带DDC两种形式报价。在空调末端设备不自带DDC的情况下，对于空气
11、处理机及新风处理机，我们均采用了单台设备配置一台DDC的方式，以满足标书提出的“单台控制点数在10点以上的，不宜由一台DDC控制多台该类设备”的要求。在空调末端设备自带 DDC 的情况下，可以有两种集成方式：一. 通过楼宇自控供应商提供的集成设备，在 BAS系统内部进行集成。二. 以空调末端控制中心作为服务器，在其上运行 SQL数据库程序，以 BMS中央站作为客户机、以 Client/Server方式通过网络向空调末端控制中心读写数据。前一种方式因为集成设备数据库容量有限，通常在800个点以下，而空调末端设备控制点多（约3700个点），这就需要几台集成设备联网运行，因而造价较高。同时，招标书中
12、明确指出“空调自控系统能够在本系统联网的基础上，在设备中心提供统一的监控设备”。因此我们最终决定以第二种方式，将空调末端系统集成到整个楼宇管理系统 BMS中。同样，保安闭路电视监控及入口控制系统也是通过这种方式集成到 BMS中。1、 冷冻水和冷却水系统本项目的冷冻水和冷却水系统,均集中在能源中心的冷冻站系统中。其监控内容如下：A. 冷水机组的运行状态、手/自动状态及故障报警B. 冷冻水泵运行状态、手/自动状态及故障报警 C. 冷却水泵运行状态、手/自动状态及故障报警D. 冷却塔风机运行状态、手/自动状态及故障报警E. 冷冻水泵、冷却水泵和冷却水塔的启/停控制F. 冷却塔水阀开关控制G. 冷冻机
13、供水温度监测及系统供回水温度监测H. 系统供水流量监测I. 系统供回水压差监测J. 室外温/湿度监测K. 冷冻水/冷却水总供回水过滤器堵塞报警L. 冷却塔水阀状态M. 冷却塔低水位报警N. 冷冻水泵变频调速控制O. 冷却塔风机变频调速控制P. 冷负荷计算：通过冷冻水供回水温度差和回水流量计算出冷冻水系统的冷负荷，并根据实际冷负荷及时调整投入运行的冷水机组及相关设施的数量，以达到最佳的节能状态。Q. 联锁控制：为了确保冷水机组及相关设备的正常运作，控制程序在设备启停次序上将作以下编排。i. 启动：冷冻水泵冷却水泵冷却塔风机冷冻机ii. 停止：冷冻机冷冻水泵冷却水泵冷却塔风机R. 故障转机制冷系统
14、中，各台冷冻机/冷冻水泵/冷却水泵/冷却塔互为备用。当任何一台设备出现故障时，DDC控制器会停止该设备运转，并根据有关设备的运行时间累计，启动运行时间最短的同类设备，以保证整个系统的连续运作。S. 水流开关检测当系统检测到任何一台冷冻机的冷却水或冷冻水的水流开关报警后将停止有关机组的运行，并投入另一机组运行。T. 压差旁通调节阀控制冷冻水系统中总供回水压差值与BA系统中的差压设定值进行比较后，控制压差旁通阀的开度，以维持冷冻水系统压差在合理的水平。U. 冷却塔风机启动/停止控制冷却塔风机采用分级控制的方案，冷却水回水温度与BA系统中的冷却塔回水温度各级设定值进行比较后，DDC控制器决定冷却塔风
15、扇的启动/停止的数量。V. 冷冻机的优化运行控制DDC控制器根据制冷机组的运行累积时间，每次启动累积时间最少的一台制 冷机组，以达到机组运行时间的平衡。BAS通过集成设备与冷水机组控制单元通讯，可以对以下数据进行检测和控制： 冷冻负荷数据； 蒸发器压力过低/过高； 油压过低； 冷凝器压力过高； 排气温度过高； 油温过高/过低； 液流温度过高； 水流开关故障；水温过低； 水温过低； 线电压过低； AC电压过低； 防止重复启动； 热电偶开路； 蒸发器的传感器故障； 电源故障； 机组周期性停机；2、 组合式空气处理机组合式空调机由送风机、排风机两大部分组合而成，应用在训练馆、大众活动中心和餐厅中。根据这些场合人员容量大，负荷变化大的特点，我们通过变频控制送风机、排风机，还有控制冷冻水阀，热水阀，新风、回风阀，以及开机台数来达到舒适、节能的目的。A. 控制内容如下 ：B. 新风、送风、回风
