下面,通过原建立的一个楼宇系统工程介绍C-bus总线在楼宇自控系统工程中的应用。
1 工程概况
粤东信息大厦位于市区龙眼南路与海滨路交界处,是飞机进入市区航空港的必经地段,地理位置重要,环境优美。总建筑面积94180平方米,包括主楼、机楼和裙楼三部分。
楼宇自控作为智能化系统的重要组成部分,其目的是对楼宇机电设备和能源进行智能化管理,来创造安全、舒适的生活与工作环境。所以BAS系统必须具备对楼宇内空调通风系统、变配电系统、给排水系统、电梯系统、照明系统、泛光照明、自动灌溉等大量机电设备进行有条不紊综合协调、科学地进行管理及维护保养工作的能力。
2 系统功能
根据工程的技术要求,所选用的BAS系统既要具备技术先进性和经济合理性,又要能够满足大厦对设备的群控和节能的要求。故BAS系统可实现如下控制功能:
(1)空调冷源系统
主要对4台冷水机组、8台冷冻/冷却循环水泵、集水器、分水器、膨胀水箱、冷却塔等进行控制。
1)自动监测冷水机组、冷冻/冷支循环水泵的运行状态、故障状态、手自动选择状态、电动蝶阀的开关状态以及水泵的水流状态,并给出运行时间累计和维修警告。
2)自动监测冷冻水供回水温度、流量、压力,并计算出大厦的冷(或热)总负荷。
3)自动监测冷却塔进/出水的温度,并确定冷却塔冷却风扇的启动或停止要求。
4)根据冷冻水供回水压差,控制压差旁通阀的开度,以维持供回水压差平衡。
5)根据大厦的冷负荷完成对冷水机组台数控制,运行顺序的转换控制,并对相关的水阀和水泵进行联锁控制,即联动起动顺序:冷水机组电动碟阀开→判断电动蝶阀状态正确→冷却水泵开→水泵状态正确3分钟后→冷冻水泵开→水泵状态正确5分钟后→冷水机组启动;联动停止顺序:冷水机组关(5分钟后)→冷冻水泵关(5分钟后)→冷却水泵关→电动蝶阀关。
6)根据时间程序、各冷水机组运行时间累计等确定各机组的运行顺序。
7)自动监测膨胀水箱的高、低液位,并根据液位的高低产生相应的告警信号。
(2)空调机组和新风机组
1)自动监测新风机组的送风温度、风机的运行状态、手自动状态和故障信息。
2)自动监测滤网两边的压差,当两端压差加大,自动产生报警,以提醒更换滤网。
3)根据业主的需要或时间表控制新风机组的最优化启停,并可对设备进行远程操作。
4)根据回风温度的监测,自动控制机组的调节阀的开度,来维持送风温度的恒定。
5)根据回风二氧化碳的浓度,自动控制机组的新风补充量。
6)联锁控制:新风风阀与风机和水阀联锁控制,停风机时自动关闭新风阀及水代,风机启动前,延时自动打开风阀。新风阀必须维持最小新风量以保持空气清新。当回风防火阀门发生动作时,自动关闭风机,并发出告警信号。
7)复位控制:在系统停机时或者在电网故障时,具有弹簧复位功能的执行器或通过DDC将使阀门关闭。
(3)送排风系统
主要实现自动监测送排风机运行状态、故障信息和手自动状态,并能够远程对电机进行控制,并按照业主需要,根据时间表自动控制风机的启停,以节约能源。
(4)给排水系统:主要对地下水池、楼顶水箱的水位和各类水泵的工作状态进行监控。
1)监视水泵的启停以及运行状态,故障报警。
2)监视楼顶水箱的高低液位状态,与相应的水泵进行联锁控制。即:当水位降至低限时,联锁启动相应的水泵,直到水位降至低限时,联锁停泵。
3)水泵发生故障时,自动启动备用泵。
(5)照明系统
1)对大厦中公共照明、泛光照明系对公共区域的照明可根据时间表进行分区,分时控制,以节约能耗。
3)对泛光照明系统根据要求改变照明模式。
(6)电梯系统:主要包括垂直电梯和自动扶梯的监控。监控电梯的运行状态、故障报警,并根据消防系统和安防系统对电梯进行相应的联锁控制。
(7)变配电系统
1)监测高/低压的电压、电流、频率因数及有功功率、大容量开关状态、故障情况等参数。
2)监视变压器和应急发电机的运行状态和故障告警。
3)监测发电机的电压、电流和频率等参数。
4)监测发电机需要的柴油补充系统的工作情况。
5)变压器的状态、故障告警和超温告警。
3 系统组成
针对该大厦的特点和系统功能,我们为大厦的BAS系统选用美国Honeywell公司的EXCEL5000EBI系统。该系统以标准以太网(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,是一种工业标准的基于现场总线的控制系统。
该系统由中央工作站、现场控制器和所需监控的机电设备组成。中心控制站用彩色图形显示监测参数,记录状态、报警、启停时间、累计时间和其历史参数。为了适用于大夏的先进的控制和管理要求,并根据大厦内机电设备分布较为分散的特点,工程共设一台工作站,三条C-BUS总线,67台直接数字控制器(DDC),其中,EXCEL500大型DDC14台,EXCEL100中型DDC2台,XL10盘管控制DDC1台,EXCEL50小型DDC50台以及5套LON子站。全系统分3条C-BUS,BUS1主要负责主楼的新风机、电梯、生活水及泛光照明等的监控,全线共515个监控点;BUS2主要负责西机楼、及西营业厅的空调机、新风机、照明及电梯、室外照明、自动灌溉等监控,全线共530个监控点;BUS3主要负责东机楼及西营业厅、地下室的空调机、新风机、照明、电梯及冷冻站等的监控,全线共575个监控点。由于部分照明、防火阀等的变更,实际总监控点为1620点。全工程受监控的设备为:新风机、组合空调机、吊装空调机共计133套,盘管空调20台,冷冻机组4套,生活水系统1套,自动喷灌系统1套,泛光照明点55组,室外照明3组,地下室照明48组。在中央工作站计算机的ISA插槽中插入三块XPC500卡,每卡提供一个C-BUSXD508通讯模块,利用C-BUS总线将中央工作站与各现场DDC串接在一起,并以9600波特的速率在DDC、设备装置和中央工作站之间进行数据传输。同时现场DDC支持LONMARK技术,通过LON-BUS总线将扩展的I/O模块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,并可在总监控点数范围内灵活方便地进行扩充。
在该系统中,由于所有的设备不可能选用同一厂商的产品,为了实现对大厦内所有机电设备统一集中进行管理,以实现真正意义上的智能化,我们采用了不同方法进行集成。如:对冷水机组、电梯、发电机组、高低压变配电系统、机房内各恒温恒湿机组等,我们针对设备厂商提供开放的BACnet智能接口和通讯协议标准,使用各通讯转换器或转换程序,将系统所要监测的参数,传送给中央工作站;同时BAS系统开发平台EBI对于ActiveX、DDE、ODBC、API、Access等标准技术均可实现无缝连接。在该平台上,EBIServer提供API接口接口,安防系统(SA),提供API软件接口,这样EBIServer与SA系统工作站就可以实现资源的共享和集成;与消防系统(FA)可采用AdvanceDDE或OPC等方式接入,实现BA、FA、SA系统之间的通讯,从而产生相应的联动控制以及方便物业管理和系统集成;如持卡人读卡进入某个区域时,可自动打开相应区域的照明;如果发生火灾时可关闭火灾层的空调机组等。