皖北煤电集团办公楼楼宇自控系统个案研究

皖北煤电集团办公楼是安徽北部地区最先进的智能大厦，建筑面积27000平方米，地上二十二层，地下三层。其中楼宇自控系统采用的是由我公司提供系统设计、产品供应、安装调试的美国江森自控METASYS系统，控制范围包括4台风冷热泵机组、3台空调机组、25台新风机组、高低压配电系统、送排风系统、给排水系统、照明系统、电梯系统。系统总监控点数856点，其中模拟量输入（AI）136点 、数字量输入（DI）428点、模拟量输出（AO）34点、数字量输出（DO）258点。

系统包括1个中央操作站、1台NCU网络控制器、18台DX-9100-8454直接数字式控制器、36个XT传输模块、56个XP扩展模块。中央操作站及网络控制器是通过BACnet网（N1网）将各节点连接起来，同时安装在建筑物各处的直接数字控制器（DDC），通过N2现场总线（N2网）连接到网络控制器上，传感器及执行器等连接至以上各直接数字控制器。

系统控制功能

1. 风冷热泵机组

由METASYS系统按每天预先编排的时间假日程序来控制热泵机组的启停和进行监视各设备的工作状态如下：

热泵机组手/自动转换状态；

热泵机组启停控制；

热泵机组运行状态；

热泵机组故障报警；

机组水泵启停控制；

机组水泵故障报警；

机组水泵运行状态；

供回水压差检测；

供回水温度检测；

供回水压力监测；

回水流量检测；

计算冷负荷。

以上工作状况可用文字或图形显示于彩色显示屏上，也可打印出来作为记录。

通过网络控制器（NCU）和安装在热泵机房内的直接数字式控制器DDC将按内部预先编写的软件程序来控制热泵机启停的台数和相关设备的群控：

根据集/分水器的压差来控制平衡调节阀调节水管总供/回水压差平衡；

通过检测水管的总供/回水温度和回水流量，计算出空调系统的冷负荷；

根据实际冷负荷来决定热泵机组的启停组合及台数（相应水路自动转换），以便达至最佳的节能状态；

各联动设备的启停程序包括一个可调整的延迟时间功能，以便配合热泵系统内各装置的特性；

热泵机组、动力泵运行时间累积。

2. 空调机组

回风温度控制

DDC控制器会监测送、回风温度并将它与预设的温度值（可供用户调校）作比较，进行PID运算，然后输出至电动调节水阀，以作温度调节作用。另外，此水阀会与风机状态联锁，在没有风机状态的情况下，将水阀关闭。

送风湿度控制

DDC控制器会监测送风湿度并将它与预设的湿度值（可供用户调校）作比较, 进行ON/OFF运算，然后输出至加湿器，以作湿度调节作用。

室外温度监测

室外湿度监测

风阀控制

此风阀控制与风机的状态联锁，风机开，风阀开；风机停，风阀关。

风机开关控制

风机的开关控制主要是通过BA系统预设的时间表来进行启停控制的。在一些特别的情况，如加班情况，风机有需要在预先设定时间表之外的时间启动，用户可选择在BAS操作站上手动启停风机。 BA系统允许用户自行设定风机状态与控制之间的联锁监测功能。在设定此功能后，BA系统会自动监测风机的状态是否与控制要求一致。如果不一致时，BA系统会同时定义此状态点与控制点是故障的，并以声光报警形式在操作站上显示， 以提醒操作人员做出相应的处理工作。而BA系统也会将有关的事项一一记录，以作日后检查之用。另外BA系统允许用户自行设定测量设备的累积运行时间，以便维修人员在设备运行至一定时间后，进行维修工作。

风机跳闸报警监测

DDC控制器会监测风机跳闸报警。在有报警时，停下风机并以声光报警形式在操作站上显示，以提醒操作人员安排有关人员做检修工作。而BA系统也会将有关的事项一一记录，以作日后检查之用。

风机压差状态监测

BA系统通过压差开关，监测风机的前后压差，以测量风机的实际状态。

过滤网阻塞报警

当过滤网阻塞时，压差开关给出过滤网堵塞报警信号，通知工作人员清理过滤网。

3. 新风机组（控制功能与空调机组基本相同）

送风温度控制送风湿度控制；

风机开关控制；

风机过滤网淤塞报警；

风机跳闸报警监测；

风机压差状态监测；

过滤网阻塞报警。

4. 高低压配电系统（包括变压器、高压柜、低压柜、直流屏）

对于电流、电压的监测，BA 统主要的功能是做监测、记录，报警的用途。系统会对各返回数值做记录，预设值为24小时。如有需要，可用Trend的功能对有关的监测对象作长时间的监测记录，有关数据可输出至其它第三方的软件，如Excel等，以作数据管理及分析用途。同时，系统也允许用户对各监测对象预设上下报警值、上下预警值、报警提示及报警等级。当监测的对象超出预设值，BA系统会以声光报警形式在操作站上显示，以提醒操作人员做出相应的处理工作。而 BA系统也会将有关的事项一一记录，以作日后检查之用。

对于开关状态、电源状态、故障报警等开关量输入点，BA系统主要的功能是做监测、记录、报警的用途。系统会对各返回数值做记录，预设值为对上十次状态改变。对于每个报警点，BA系统允许用户预设报警提示及报警等级。当监测点报警时，BA系统会以声光报警形式在操作站上显示，以提醒操作人员做出相应的处理工作。而BA系统也会将有关的事项一一记录，以作日后检查之用。

本系统采用了5台用直接与N2网连接的INT-1533-L-5-M-010抛弃独立传感器的完整的测量仪表解决方案，是国际著名专业传感器厂家CROMPTON公司专为JOHNSON CONTROL生产的，INT-1533-L-5-M-010系列是应用于商业与工业上的三组可直接上N2BUS的电力测量仪，这种革新后的仪表将电力仪表设备与高精度的工业级别CTS有机结合在一个设备中，消除了对外部电子设备的封装，从而在很大程度上降低了安装时间及费用。依据ANSI CI12.1仪表标准，系统误差仅为＋1％，INT-1533-L-5-M-010电力表是非常理想的计量分表，唯一需要选择的参数是KW（需要量）及KWH（消耗量）。INT-1533-L-5-M-010加强型数据流测量仪可以输出26个电力参数，包括KVAR、VA及功率因素，是电力监视与诊断的理想工具。

5. 照明系统（包括公共照明、建筑立面照明、泛光照明）

对于照明系统的控制，按照预定的时间表、相互的逻辑关系定时通断控制立面照明、泛光照明、走廊照明、公共照明等。BAS可以方便的开、关照明系统的每一组照明和设备，设定和修改时间表，达到了系统最优化管理。

6. 排风机系统

风机开关控制

风机跳闸报警监测

风机运行状态

7. 给排水系统

生活水泵监控

手/自动状态反馈、主回路状态反馈、故障状态反馈、主回路开关控制。

水池水位监控

现场DDC控制器监测有关水池水位，并根据水池的高低水位启停相应的水泵，以保证水位保持在控制的范围内。有关的控制过程，BA系统也会一一记录，以作日后检查之用。

水泵状态监测

BA系统允许用户自行设定水泵状态与控制之间的联锁监测功能。在设定此功能后，BA系统会自动监测水泵的状态是否与控制要求一致。如果不一致时，BA系统会同时定义此状态点与控制点是故障的，并以声光报警形式在操作站上显示，以提醒操作人员做出相应的检修工作。而BA系统也会将有关的事项一一记录，以作日后检查之用。

设备累计使用时间

BA系统允许用户自行设定测量设备的累积运行时间，以便维修人员在设备运行至一定时间后进行维修工作。

水泵故障报警监测

DDC控制器会监测水泵的故障报警。在有报警时，停下此水泵并以声光报警形式在操作站上显示，以提醒操作人员安排有关人员做检修工作。而BA系统也会将有关的事项一一记录，以作日后检查之用。

8. 电梯系统

BA系统对电梯的监测按照该电梯可提供的状态触点来监视，包括电梯运行状态监测和电梯故障报警监测。所有的反馈信号均从电梯的控制箱中接出。