楼宇自动化控制探讨

【摘要】：楼宇自动化控制是日益流行的智能建筑的重要组成部分，也是社会发展到一定阶段的必然产物，本文以下内容将对楼宇自动化控制进行简要的探讨，仅供参考。

【关键词】：楼宇；自动化；控制；智能建筑；网络

[ Abstract ]: Building automation control is increasingly popular as the important part of intelligent building, is also the social development to a certain stage of the inevitable product, the following contents briefly discussed building automation control, for reference only.

[ Key words ]: building; automation; control; intelligent building; network

中图分类号：TU71文献标识码：A 文章编号：2095-2104（2012）

1、前言

改革开放以来，随着经济的不断发展和科学技术的不断进步，我国的楼宇自动化控制得到了很大的发展。楼宇自动化系统是利用现代计算机及网络技术、自动控制技术和通信技术构建的高度自动化的综合管理和控制系统，通过楼宇自动化系统，可以将大楼内部的各种设备连接到一个控制网络上，通过网络对其进行综合的控制，这些设备包括空调、照明设备、电梯、消防设备、安防设备等等。楼宇自动化控制可以确保建筑物内具有舒适和安全的办公环境，同时还可以实现建筑高效节能的要求。楼宇自动化控制是日益流行的智能建筑的重要组成部分，也是社会发展到一定阶段的必然产物，本文以下内容将对楼宇自动化控制进行简要的探讨，仅供参考。

2、楼宇自动化控制的组成

根据笔者多年的实践经验，并参考其它资料，认为楼宇自动化控制系统的组成主要有如下几个方面：第一，通讯网络，操作站及网络控制单元之间最常用的连接方式是N1通讯网络。这构造采用以太网(ETHERNET)技术,通过一张ETHERNET卡(网络界面卡),在N1线上通讯。METASYS N1总线执行各种通讯,包括分享监控点讯息、数据库的上传和下载、对现场设备之指令、摘要、状态改变讯息。N1支持METASYS系统之分布特性,每一个枢纽都有特定功能,其互相联系以分享讯息。如一个在地连负责冷冻机的枢纽。N1 ETHERNET采用由传送控制协议/协议(TCP/IP)符合工业标准的用户数据协议(UDP)。第二，操作站，对操作站的界面,特性,功能进行改进,增加许多更直观的视觉显示效果,并且通过OPC(OLE for Process Control)软件技术使所有的设备管理系统均可在简单明了的图形显示下集中完成。第三，网络控制器(NCU)，其是一种模块式，智能化的控制盘,为METASYS网络的心脏。在单一网络控制器中即可将办公大楼管理情况的每一个侧面进行全面综合的管理。通过相互共享整个网络中的所有信息,每个NCU能用高级控制算法提供全建筑物范围的最优控制。网络控制器具有多种统计控制功能。网络控制器可配置手提终端检测器,该检测器完全可以代替操作站的功能,存取整个系统中所有信息和发出控制指令。第四，直接数字控制器(DX-9100)，METASYS 数字式控制器对于冷冻机组、空调系统HVAC处理过程、工作分布照明及有关电气设备的控制来说,都是一种理想的控制器。DX-9100控制器可以在扩展总线上连接I/O扩展模块,来增加它的输入点、输出点的容量。DX可通过内置的LED来监控这些点。当这条网连入完整的METASYS网络时,DX控制器可将所有监控点情况和各种控制信息准确地提供给整个METASYS网络或控制站。DX是Metasys系统的最前端装置,直接与联想研发中心内有关的设施连接起来,再通过N2总线与网络控制器相连,网络控制器与中央操作站均可对其实现超越控制。 直接数字式控制器能够支持以下不同性质的监控点: 模拟量输入(AI) 、两态输入(DI)、模拟量输出(AO)、两态输出(DO)具有12个可编程控制模块及PLC逻辑运算模块,除能完成各种运算及PID回路控制功能外,还具有多种统计控制功能,可同时设置多达8个时间控制程序。控制器具有独立运作的功能,当中央操作站及网络控制器发生问题时,控制器不受影响,继续进行运作,完成原有的全部监控功能。可通过传输模块(XT)接多达8个扩展模块(XP),增加控制输入输出点容量,配置灵活,并可通过内置的LED来监控这些点。第五，楼宇自控系统DDC配置，如何合理的配置DDC就成为方案设计中最重要的问题。JOHNSON CONTROLS根据实际特点,结合多年的工程经验,设计中不仅保证系统功能全面实现,又减少施工中的不必要浪费,并且DDC的配置为以后的扩展留有足够的余量。考虑到楼宇机电设备的分布每一层都布置了相应的直接数字控制器,一般情况下,空调主机设备增加的可能性不大,因此对于其他设备监控点数的增加只需采用增加扩展模块的方式即可解决。

3、楼宇自动化控制的作用

楼宇自动化控制对于楼宇具有非常重要的作用，根据作者多年的实践经验，总结出了其主要具有如下几个方面的作用：第一，采用先进的管理手段，实现设备的高效管理和安全可靠运行，系统使用先进的网络技术、计算机技术和现代控制技术，对建筑物内各类楼宇设备进行集中监视、自动化控制，实现建筑物内各类楼宇设备的高效管理和安全可靠运行。第二，实现最优控制和节能管理，节省能耗，楼宇设备自控系统通过对大楼设备进行监视和控制，实现最优控制和节能管理。特别是对空调系统的用电和公共照明用电等楼宇设备的进行节能控制实现节省大楼的能耗。第三，减少管理维护人员，降低管理费用，通过先进的自动化监控，可以大量减少各类楼宇设备和系统的运行操作人员和维护人员，降低管理费用。第四，延长设备的使用寿命，楼宇设备自控系统可以：实时反映设备和系统运行情况，及时发现系统存在的问题并能及时处理；定期打印出维护、保养通知单，这样可以保证维护人员不超前、不误时地进行设备保养；实现使用和备用设备的定期互换工作。从而实现延长设备的使用寿命，也就降低了建筑的运行费用。第五，提供舒适的办公环境，楼宇设备自控系统对环境空气质量、温湿度、照度等进行检测和有效的控制，为大楼创造一个舒适的环境。

4、楼宇自动化控制的实际应用

楼宇自控系统主要从以下几个方面满足建筑的智能设计标准：对空调系统设备、通风设备、环境及监测系统等运行工况的监视、控制、测量、记录；对供配电系统、变配电设备、应急（备用）电源设备、直流电源设备、大容量不停电电源设备进行监视、测量、记录；对动力设备和照明设备进行监视和控制；对给排水系统的给排水设备、饮水设备及污水处理设备等运行工况的监视、控制、测量、记录；对热力系统的热源设备等运行工况的监视、控制、测量、记录；对公共安全防范系统、火灾自动报警与消防联动控制系统运行工况进行必要的监视及联动控制；对电梯及自动扶梯的运行监视。

河南省国家大学科技园地处郑州市西北部的郑州高新技术开发区内，占地面积近600亩，规划建筑面积40余万平方米，预计总投资16 亿元。园区内重点发展信息科学与技术、新材料与纳米技术、光机电一体化及生物医药等高新技术领域。河南省国家大学科技园是一座现代化的复合式多功能建筑群体。为了满足健康、舒适、安全、节能的绿色建筑需要，本项目通过应用楼宇设备管理系统对建筑物内的空调、通风、照明、变配电、给排水系统等设备进行优化设计，采用分布监控、集中管理的楼宇监控系统，并与建筑物内的冷热源、变配电等各设备进行系统集成。在设计中尽量采用标准化、具良好开放性、遵循国际通讯协议的OPC开放接口的控制器，应用通用的ASIExpert软件，减少二次开发的工作量，利于日后的使用及维护。根据河南省国家大学科技园项目的特点，运用计算机技术和变频技术，依据外部条件变化自动调节中央空调末端的负荷变化。在满足舒适性的条件下，最大限度地降低系统运行能耗。楼宇自控系统在浙江大学国家科技园项目一期中，主要设置监控点数为1000 多点，应用ASIC/2-7540 控制器29 台。

4、结尾

楼宇自动化控制是社会发展到一定阶段的必然产物，其具有的非常大的优势决定了其必然能得到很广泛的应用。作为一名技术人员，应该在实践中不断学习，并注重借鉴国内外先进的经验，不断提高自身的专业素养和综合素质，为楼宇自动化控制做出应有的贡献。

【参考文献】

[1]《楼宇自动化系统原理与应用》王再英等，电子工业出版社

[2] 《低压电气装置的设计安装和检验》王厚余等，中国电力出版社

[3] 《建筑智能化系统及工程应用》杨志等，化学工业出版社