论文部分内容阅读
摘要：楼宇自动控制系统能够实现对楼宇的全面监控和统一管理，并达到节能的目的。因此，它在我国已被广泛应用，成为现代化高层建筑管理水平的重要标志 。基于此，本文结合实例对楼宇自动控制系统的设计与应用进行了探讨。
关键词：楼宇；自动控制系统；设计与应用
Abstract: Building automation and control system able to achieve a comprehensive monitoring and unified management of buildings and save energy. Therefore, it is in our country has been widely applied to become an important symbol of the modern high-rise building management level. Based on this, an example of building automation and control system design and application.
Keywords: Buildings; system; design and application of automatic control
中图分类号：S611 文献标识码：A 文章编号：
楼宇自动化控制系统就是对建筑物内的各种机电设施进行全面的计算机监控管理,如空调制冷系统、给排水系统、变配电系统、照明系统、电梯、消防、安全防范系统等;通过对各个子系统进行监控、控制、信息记录,实现分散节能控制和集中科学管理,为建筑物用户提供良好的工作环境,为建筑物的管理者提供方便的管理手段,减少建筑物的能耗并降低管理成本。
1实例概况
某高层建筑地下建筑面积为126,601平方米，地上建筑面积约180,236平方米。其中包括商业裙房、高层公寓式住宅A、B楼两座以及超高层写字楼C楼一座。商业裙房层数为三层到五层，屋面结构高度15.8-24.0米。公寓式住宅为二十八层，六层以上层高3.15米，屋面结构高度98.8米。写字楼为三十一层，六层以上层高4.4米，屋面结构高度138.8米。其中弱电系统机房（与消防共用）位于地下一层，电信网络机房位于地下二层。本工程是一座商场+办公+住宅的综合性建筑，其智能化建设的要求非常高，在本工程中采用西门子PLC控制系统。
2系统设计
2.1冷热源系统
2.1.1监控内容：（1）DI点：锅炉的运行状态、故障报警、自动/手动状态。（2）DO点：冷水机组、锅炉的启停控制。（3）AO点：供回水总管旁通阀，换热器热水调节阀水量控制。（4）AI点：冷冻水总管供回水温度、水流量和压力，冷却水供回水温度。
2.1.2程序控制内容：（1）程序控制冷冻机组启/停，以达到最低能耗，达到最低的主机折旧。（2）根据业主的要求自动切换机组，累计每台机组运行时间，自动选择运行时间最短的机组，使每台机组运行时间基本平均，以延长机组使用寿命。（3）根据实际负荷，对机组、水泵等进行台数控制，并监测其运行状态。对各台机组水温进行监测。
2.1.3按下列顺序启停系统机组：（1）开车：开冷冻水系统电动蝶阀→开冷冻水泵→流量开关动作→开冷水机组。（2）停车：停冷水机组→停冷冻水泵→关冷冻水电动蝶阀。（3）冷冻水循环泵控制：采集回路的参数(如系统压力、流量等)进行中央数据处理,从而确定水泵的启停台数,使水系统始终处于最合适的运行状况达至节能目的。
2.2空调系统
（1）裙房部分共有32台热转轮空调机组、69台全热交换空调机组、7台新风机组。系统设计40个DO点，217个DI点，101个AO点，117个AI点。（2）塔楼部分共有26台全热交换空调机组。系统设计260个DI点，156 个DO点，52个AI点，26个AO点。（3）采用2管制空调，针对不同区域采用具有针对性的控制方案。采用模块化控制器，依据机组的分布情况和监控点数进行就地相对集中的控制，保证为本工程提供充足的新鲜空气。
2.3送排风机
2.3.1监测内容：（1）各风机手/自动状态、运行状态和故障状态；（2）各风机累计运行时间，定时发出检修提示信号；（3）监测地下车库主要区域的一氧化碳浓度；
2.3.2控制方法：（1）定时控制：按预先编排的时间程序控制送排风机启停；（2）根据地下车库一氧化碳控制相关送排风机启停；
2.3.3控制原理：(1)启停控制：排风机/送风机根据预先设定的时间程序自动启停送排风机。每台机组都有每周工作天数的设定，每天4-8条工作时间通道设定，并另有特殊工作日及节假日的时间设定。因地下车库对特殊气体有浓度要求，因此根据监测的各个主要区域的一氧化碳浓度启停地下车库送排风机。(2)送排风机的监测：监测送排风机的手/自动状态、运行状态、故障状态，各监测参数超限或异常均自动发出声光报警，并同步打印。送排风机每次开机前先行检查机组的状态，符合要求按时序开机，如有异常则发出报警，并同步打印。开机后检测风机的运行状态、故障状态，如异常发出报警信息，并同步打印。(3)运行时间的累计：送排风机的运行状态符合要求，开始累计其运行时间，每满1小时将自动记录，累加的时间自动显示在送排风机、排烟风机的动态画面上。并根据使用需求进行切换，使每台设备的运行累计时间均衡，从而达到保护设备、延长使用寿命的目的。(4)趋势记录：送排风机、排烟风机的各动态运行参数、能量管理参数及能耗均可自动记录、储存、列表，并定时打印，以便管理人员的查询、管理和分析。(5)所有预设程序均可按实际需要和要求，在中央管理工作站上调整修改，以满足用户的使用。
2.4给排水系统
2.4.1系统组成：本工程有4个生活水水箱、生活水泵10台、污水泵142台。楼宇自控系统的给排水系统包括生活给水系统、生活污水系统。系统中的水泵与水箱或水池、集水坑液位状态联动，仅在需要时才投入运转，避免不必要的浪费，节约水源。实现对给排水系统集中管理和自动监测，就能确保每一个液位报警信号及时地反馈到中央监控室，同时联动给排水泵的启停。
2.4.2控制原理：（1）给水系统：监测给水泵运行状态和故障状态，控制生活水泵的启停；水池高液位报警时停泵，防止溢流；水池低液位报警时开泵，补充水。（2）排水系统：监测潜水泵、排水泵等运行状态和故障状态。监测污水池/集水坑高低液位，联动控制潜水泵、排水泵的启/停；当超高液位报警时潜水泵自动开启（同时启动备用泵）并排水，防止溢流，直至到低液位信号时停泵，防止水泵空转。（3）运行时间的累计：水泵运行状态符合要求，开始累计水泵运行时间，每满1小时将自动记录累加的时间自动显示在水泵的动态画面上。当累计到一定時间后与备用泵自动切换，使每台设备的运行累计时间均衡，从而达到保护设备、延长使用寿命的目的。（4）趋势记录：水泵的各动态运行参数、能量管理参数及能耗均可自动记录、储 存、列表，并定时打印，以便管理人员的查询、管理和分析。给排水系统的监测：监测各水泵的运行状态、故障。同时监测水箱、水池、集水坑的高低液位报警及超高液位报警。各监测参数超限或异常均自动发出声光报警，并同步打印。所有预设程序均可按实际需要和要求，在中央管理工作站上调整修改，以满足用户的使用。
2.5照明系统
2.5.1照明系统组成：（1）按照招标文件及图纸的统计共有506路照明回路。系统设计150个DO点，206个DI点，1个AI点。（2）楼宇自控系统对建筑照明实行监控不仅可简化操作，还可以按时间要求或照度要求进行控制，使被控灯具要求点亮或熄灭，利于节约电能。照明系统包括外立面景观照明、泛光照明、室内大堂及公共区域照明等。（3）将照明系统控制纳入BA系统，不仅可以按照需求直接启停照明回路，节省能源，而且可以直接监测故障的发生，将事故的风险降低到最低点，及时地排除故障；还可以大大地节约人力资源，提高工作的效率。
2.5.2控制原理：根据工作时间表进行照明回路的开关控制或操作员开关控制。（1）监测照明回路的运行状态。（2）定时启停照明，并可以分区控制。（3）运行时间的累计：开关运行状态符合要求，开始累计照明时间，每满1小时将自动记录累加的时间自动显示在照明回路的动态画面上。(4)趋势记录：是指在选定的时间间隔内获取并存储测量值，以备随后处理和显示的过程。因此开关的各动态运行参数、能量管理参数及能耗均可自动记录、储存、列表，并定时打印，以便管理人员的查询、管理和分析。
3系统优势
在本工程中采用的西门子PLC控制系统具有以下优势。（1）模块化中型PLC 系统，满足中、小规模的控制要求。（2）各种性能的模块可以非常好地满足和适应自动化控制任务。（3）简单实用的分布式结构和通用的网络能力，使得应用十分灵活。（4）无风扇设计的结构，使用户的维护更加简便。（5）当控制任务增加时，可自由扩展。（5）大量的集成功能使它功能非常强劲
本工程设计的楼宇自控系统可提供对楼宇内各种HVAC等设备运行情况的监视、控制及管理，可节约运行能耗，延长设备的使用寿命，从而达到减少整个建筑生命周期内的费用支出。
4结语
总之，楼宇自动化控制系统是一个涉及面非常广泛的学科，除了要在控制领域下功夫外，在设计和调试过程中认真对建筑、设备等专业工艺进行研究是十分重要的根据被控设备的工艺流程制定出一套科学合理的控制方案，达到节能的效果.可为建设资源节约型社会做出贡献。
参考文献
[1]JOHNSON:Metasys设计手册〔M〕.北京:中国建筑工业出版社,2003.
[2]刘宝林.智能建筑技术资料集〔M〕.北京:中国建筑工业出版社,2003.
[3]涂序彦.智能管理〔M〕.北京:清華大学出版社,1995.
[4]李桂祥.基于SAN结构的PACS系统设计研究〔J〕.重庆建筑大学学报,2002,24(6):96-99.
关键词：楼宇；自动控制系统；设计与应用
Abstract: Building automation and control system able to achieve a comprehensive monitoring and unified management of buildings and save energy. Therefore, it is in our country has been widely applied to become an important symbol of the modern high-rise building management level. Based on this, an example of building automation and control system design and application.
Keywords: Buildings; system; design and application of automatic control
中图分类号：S611 文献标识码：A 文章编号：
楼宇自动化控制系统就是对建筑物内的各种机电设施进行全面的计算机监控管理,如空调制冷系统、给排水系统、变配电系统、照明系统、电梯、消防、安全防范系统等;通过对各个子系统进行监控、控制、信息记录,实现分散节能控制和集中科学管理,为建筑物用户提供良好的工作环境,为建筑物的管理者提供方便的管理手段,减少建筑物的能耗并降低管理成本。
1实例概况
某高层建筑地下建筑面积为126,601平方米，地上建筑面积约180,236平方米。其中包括商业裙房、高层公寓式住宅A、B楼两座以及超高层写字楼C楼一座。商业裙房层数为三层到五层，屋面结构高度15.8-24.0米。公寓式住宅为二十八层，六层以上层高3.15米，屋面结构高度98.8米。写字楼为三十一层，六层以上层高4.4米，屋面结构高度138.8米。其中弱电系统机房（与消防共用）位于地下一层，电信网络机房位于地下二层。本工程是一座商场+办公+住宅的综合性建筑，其智能化建设的要求非常高，在本工程中采用西门子PLC控制系统。
2系统设计
2.1冷热源系统
2.1.1监控内容：（1）DI点：锅炉的运行状态、故障报警、自动/手动状态。（2）DO点：冷水机组、锅炉的启停控制。（3）AO点：供回水总管旁通阀，换热器热水调节阀水量控制。（4）AI点：冷冻水总管供回水温度、水流量和压力，冷却水供回水温度。
2.1.2程序控制内容：（1）程序控制冷冻机组启/停，以达到最低能耗，达到最低的主机折旧。（2）根据业主的要求自动切换机组，累计每台机组运行时间，自动选择运行时间最短的机组，使每台机组运行时间基本平均，以延长机组使用寿命。（3）根据实际负荷，对机组、水泵等进行台数控制，并监测其运行状态。对各台机组水温进行监测。
2.1.3按下列顺序启停系统机组：（1）开车：开冷冻水系统电动蝶阀→开冷冻水泵→流量开关动作→开冷水机组。（2）停车：停冷水机组→停冷冻水泵→关冷冻水电动蝶阀。（3）冷冻水循环泵控制：采集回路的参数(如系统压力、流量等)进行中央数据处理,从而确定水泵的启停台数,使水系统始终处于最合适的运行状况达至节能目的。
2.2空调系统
（1）裙房部分共有32台热转轮空调机组、69台全热交换空调机组、7台新风机组。系统设计40个DO点，217个DI点，101个AO点，117个AI点。（2）塔楼部分共有26台全热交换空调机组。系统设计260个DI点，156 个DO点，52个AI点，26个AO点。（3）采用2管制空调，针对不同区域采用具有针对性的控制方案。采用模块化控制器，依据机组的分布情况和监控点数进行就地相对集中的控制，保证为本工程提供充足的新鲜空气。
2.3送排风机
2.3.1监测内容：（1）各风机手/自动状态、运行状态和故障状态；（2）各风机累计运行时间，定时发出检修提示信号；（3）监测地下车库主要区域的一氧化碳浓度；
2.3.2控制方法：（1）定时控制：按预先编排的时间程序控制送排风机启停；（2）根据地下车库一氧化碳控制相关送排风机启停；
2.3.3控制原理：(1)启停控制：排风机/送风机根据预先设定的时间程序自动启停送排风机。每台机组都有每周工作天数的设定，每天4-8条工作时间通道设定，并另有特殊工作日及节假日的时间设定。因地下车库对特殊气体有浓度要求，因此根据监测的各个主要区域的一氧化碳浓度启停地下车库送排风机。(2)送排风机的监测：监测送排风机的手/自动状态、运行状态、故障状态，各监测参数超限或异常均自动发出声光报警，并同步打印。送排风机每次开机前先行检查机组的状态，符合要求按时序开机，如有异常则发出报警，并同步打印。开机后检测风机的运行状态、故障状态，如异常发出报警信息，并同步打印。(3)运行时间的累计：送排风机的运行状态符合要求，开始累计其运行时间，每满1小时将自动记录，累加的时间自动显示在送排风机、排烟风机的动态画面上。并根据使用需求进行切换，使每台设备的运行累计时间均衡，从而达到保护设备、延长使用寿命的目的。(4)趋势记录：送排风机、排烟风机的各动态运行参数、能量管理参数及能耗均可自动记录、储存、列表，并定时打印，以便管理人员的查询、管理和分析。(5)所有预设程序均可按实际需要和要求，在中央管理工作站上调整修改，以满足用户的使用。
2.4给排水系统
2.4.1系统组成：本工程有4个生活水水箱、生活水泵10台、污水泵142台。楼宇自控系统的给排水系统包括生活给水系统、生活污水系统。系统中的水泵与水箱或水池、集水坑液位状态联动，仅在需要时才投入运转，避免不必要的浪费，节约水源。实现对给排水系统集中管理和自动监测，就能确保每一个液位报警信号及时地反馈到中央监控室，同时联动给排水泵的启停。
2.4.2控制原理：（1）给水系统：监测给水泵运行状态和故障状态，控制生活水泵的启停；水池高液位报警时停泵，防止溢流；水池低液位报警时开泵，补充水。（2）排水系统：监测潜水泵、排水泵等运行状态和故障状态。监测污水池/集水坑高低液位，联动控制潜水泵、排水泵的启/停；当超高液位报警时潜水泵自动开启（同时启动备用泵）并排水，防止溢流，直至到低液位信号时停泵，防止水泵空转。（3）运行时间的累计：水泵运行状态符合要求，开始累计水泵运行时间，每满1小时将自动记录累加的时间自动显示在水泵的动态画面上。当累计到一定時间后与备用泵自动切换，使每台设备的运行累计时间均衡，从而达到保护设备、延长使用寿命的目的。（4）趋势记录：水泵的各动态运行参数、能量管理参数及能耗均可自动记录、储 存、列表，并定时打印，以便管理人员的查询、管理和分析。给排水系统的监测：监测各水泵的运行状态、故障。同时监测水箱、水池、集水坑的高低液位报警及超高液位报警。各监测参数超限或异常均自动发出声光报警，并同步打印。所有预设程序均可按实际需要和要求，在中央管理工作站上调整修改，以满足用户的使用。
2.5照明系统
2.5.1照明系统组成：（1）按照招标文件及图纸的统计共有506路照明回路。系统设计150个DO点，206个DI点，1个AI点。（2）楼宇自控系统对建筑照明实行监控不仅可简化操作，还可以按时间要求或照度要求进行控制，使被控灯具要求点亮或熄灭，利于节约电能。照明系统包括外立面景观照明、泛光照明、室内大堂及公共区域照明等。（3）将照明系统控制纳入BA系统，不仅可以按照需求直接启停照明回路，节省能源，而且可以直接监测故障的发生，将事故的风险降低到最低点，及时地排除故障；还可以大大地节约人力资源，提高工作的效率。
2.5.2控制原理：根据工作时间表进行照明回路的开关控制或操作员开关控制。（1）监测照明回路的运行状态。（2）定时启停照明，并可以分区控制。（3）运行时间的累计：开关运行状态符合要求，开始累计照明时间，每满1小时将自动记录累加的时间自动显示在照明回路的动态画面上。(4)趋势记录：是指在选定的时间间隔内获取并存储测量值，以备随后处理和显示的过程。因此开关的各动态运行参数、能量管理参数及能耗均可自动记录、储存、列表，并定时打印，以便管理人员的查询、管理和分析。
3系统优势
在本工程中采用的西门子PLC控制系统具有以下优势。（1）模块化中型PLC 系统，满足中、小规模的控制要求。（2）各种性能的模块可以非常好地满足和适应自动化控制任务。（3）简单实用的分布式结构和通用的网络能力，使得应用十分灵活。（4）无风扇设计的结构，使用户的维护更加简便。（5）当控制任务增加时，可自由扩展。（5）大量的集成功能使它功能非常强劲
本工程设计的楼宇自控系统可提供对楼宇内各种HVAC等设备运行情况的监视、控制及管理，可节约运行能耗，延长设备的使用寿命，从而达到减少整个建筑生命周期内的费用支出。
4结语
总之，楼宇自动化控制系统是一个涉及面非常广泛的学科，除了要在控制领域下功夫外，在设计和调试过程中认真对建筑、设备等专业工艺进行研究是十分重要的根据被控设备的工艺流程制定出一套科学合理的控制方案，达到节能的效果.可为建设资源节约型社会做出贡献。
参考文献
[1]JOHNSON:Metasys设计手册〔M〕.北京:中国建筑工业出版社,2003.
[2]刘宝林.智能建筑技术资料集〔M〕.北京:中国建筑工业出版社,2003.
[3]涂序彦.智能管理〔M〕.北京:清華大学出版社,1995.
[4]李桂祥.基于SAN结构的PACS系统设计研究〔J〕.重庆建筑大学学报,2002,24(6):96-99.