楼宇自动化控制范文

时间:2023-03-06 14:02:04

楼宇自动化控制

楼宇自动化控制范文第1篇

【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

楼宇自动化控制范文第2篇

关键词:住宅:环境;布线;设计

系统概述

随着信息化社会的到来,人们的工作和生活与通讯和信息的关系日益紧密。电话、计算机等相继进入家庭。在住宅室内环境设计中。无疑应满足这些功能需要。于是在小康住宅概念的基础上,提出了智能化的要求。智能住宅主要体现在通讯自动化、家庭办公自动化,为人们提供舒适、安全、宜人的家庭生活空间,提供全方位的信息交换,提供丰富多彩的业余文化生活,提供包括儿童教育、成人教育在内的多层次家庭教育,提供家庭保健等服务。

通讯自动化包括可连通公众电话网、公用数字数据网、公用计算机互联网来完成语音、数据和图像的信息传输。家庭办公自动化包括室内及社区内Internet接口、共享办公系统等。

综上所述。智能住宅不仅应有安全、便利、舒适、节能和娱乐性等特点。并通过各种独立而先进的自动化电子设备,把这些繁杂的功能集成到人们日常的环境之中,再由一个家庭网络连接起来,该家庭网络的基础是家居布线系统。

该布线系统采用ANSI/T IA/E1A 570-A家居电讯布线的标准(Residential Telecom-munications Cabling Standard)。主要用于规划新建筑、更新增加设备、单一住宅及建筑群等。

系统的组成

(1)一般分布装置,每一个家庭安装一个交叉连接的配线架作为分布装置,主要端接所有的电缆、跳线、插座及设备连接等。

(2)线缆,作为家属布线系统的一部分,主要包括五类四对水平电缆、75欧姆同轴电缆和室内2芯多模光纤电缆。

(3)模板。视频模板用于集成整个家居内有线电视、卫星电视、保安系统,内置的进程控制板可以最大限度地澄清视频信号。

(4)跳线,五类数据接口跳线为连接设备提供极好的性能保证,满足高速网络数据传输速率和信号完整性的要求。

(5)安装箱,是家居布线系统的心脏,统一分配和管理到各个房间的传输介质,依次为整个家居提供视听、家居自动化、Internet访问、家庭办公等。在安装箱内还可以固定各种配线架面板。

(6)插座模块,主要用于一般家庭的通讯信息插座。包括光纤模块、视频模块、同轴模块、音频模块、数据模块与面板组台和匹配,适应实际使用中任何安装的配置和功能的需要。

系统环境适配要求

(1)通讯中心的种类和型号应满足外线和分配的信号,并在不同的房间提供一个增加的能力。安装通讯中心的最佳位置为地下室、车库、总配电箱旁等,并要求有足够的照明、电源插座和维护空间。

(2)通讯中心所需要的模块板、配件及用户插座的种类和数量。

(3)在每一户住宅中的墙内预埋过线盒,采用RG6U75欧姆同轴电缆,从有线电视或卫星接收装置所提供的视频信号与每户的通讯中心端接。同时,采用非屏蔽双绞线从邮电部门所提供的外线与每户的通讯中心端接。

系统的应用

(1)视频应用,采用SYV-75-5同轴电缆,支持卫星电视、有线电视、天线、闭路电视和电缆调解器。

(2)通讯应用,采用五类水平电缆至每一个需要话音或数据服务的用户插座。通过ISDN、VDSL或ADSL连上互联网和网络电视。在无边的信息海洋中漫游。

(3)利用安保系统确保室内防火、防盗的要求。在紧急情况时自动向管理处发送报警信号。通过连接到局域网的闭路电视系统观察室外环境,及时了解住宅附近的情况。甚至还可以连接传真的办公设备,配合正在逐渐兴起的家庭办公的需求。

系统的优势

智能化住宅家居布线系统配合各种电子设备可以提供一个完美的在家工作和生活的环境。能带给用户即插即用的便利,支持多种接入,包括传真、电话、高速数据网络、Inter-net接入以及ADSL接入等。支持多种家庭娱乐。包括全方位有线电视、视频点播、网上购物、远程教学等。并可提供音频视频设备,避免重复投资。此外还可通过监视系统对幼儿、老人远程监护;通过闭路电视监视住宅内外的安全情况。

家居自动控制系统可在远方用电话自动控制照明、空调等家电设备。总之智能家居布线系统可以提供一个面向现在和未来的高标准住宅,对于室内环境设计各方面的功能都会大大地延伸,满足人们越来越高的和复杂多样的需求。IT业的发展是如此迅速,一个合理的布线系统,以最少的投资支持未来出现的任何新应用,管理与维护也非常简单。

从投资成本上看,该布线系统大约占到整个工程投资的1%左右。从房地产开发商的角度来讲,安装智能化布线系统并不比给每家都安装上空调的花费更多,但安装上智能化家居布线系统的住宅楼却从本质上改变了住宅楼的性质,使其真正成为了一个智能化的住宅楼,可以得到更多用户的认可,这对房地产开发商来说也是划算的。

结束语

楼宇自动化控制范文第3篇

【关键词】楼宇;自动化控制;网络;以太网;OPC

伴随着我国经济的快速发展和科学技术的不断进步,近些年来我国的楼宇自动化控制技术得到了长足的提升。所谓楼宇自动化控制系统是一种基于科学技术进行高度自动化管理和控制的系统机制,通过这样一个网络控制平台实现对楼宇内各种设备的一键管理。这里的科学技术包含了计算机网络技术、自动化控制以及网络通信技术等,能够统一管理的设备则包括空调系统、温度系统、电梯、消防系统、照明设备等等。楼宇自动化控制系统可以大大减轻管理难度和人工成本,具有高效率性和环保节能性。可以说自动化控制网络系统的发展在一定程度上决定了智能楼宇未来的发展方向。

1 楼宇自动化控制系统的发展历程

1.1 楼宇自动化系统的发展历程

楼宇自动化控制系统紧握科学信息技术的发展潮流,在三四十余年时间里一共经历了四个阶段的发展历程。第一阶段是始于1970年代的CCMS中央监控系统。其原理为通过设置信息采集站于建筑物各处,然后将总线与中央站连接起来,创建CCMS中央监控系统。系统的枢纽是中央计算机,通过接收处理信息采集站的信息,做出相应的决策并发出命令,调节楼宇内设备的各项参数。第二阶段是1980年代的DCS集散控制系统。其实年代的信息采集器进化成了80年代的科技产物:数字控制器。通过为每一个数字控制器配置集散式控制系统计算机,每一个独立的数字控制器都可以显示、处理采集到的信息,只需要在其上布设一个起到监视作用的中央电脑,就可以实现分站完全自主处理信息的功能。第三阶段是1990年代的开放式集散系统。通过应用ON现场总线,布设三层结构的BAS控制网络系统,形成中央站、DDC分站、现场网络层的输入输出结构,这就使得整个系统更加具有开放性,对于系统的配置和管理也更加灵活。第四阶段是进入21世纪之后的网络集成系统。网络系统中具有一个中央主控站,将子系统进行优化组合,诸如消防、安全、照明、温度等,然后统一集成管理,更加方便快捷。

在跨越四十年的发展历程中,楼宇自动控制系统最大的变化就是现场总线控制系统(FCS)取代了分布式控制系统(DCS)。虽然DCS拥有较好的模拟、操作和管理性能,但是费用高、可靠性差、系统开放性差是制约其发展的瓶颈。而现场总线控制系统随着科学技术的发展而兴起,其上烙印了典型的现代科技,具有更高更强的可控性和科学性。它最大的优点就是简单了系统布线方法,提高了操作性和维护性,优化了实时性,并且降低了成本。

1.2 以太网开始进入楼宇自控领域

以太网一直都是局域网构建中的核心技术网络,而随着科技的进一步发展,以太网中的站点完成了单独收发数据信息的进化,这就减少了物理层数据的碰撞、拥塞和缓存,为楼宇自动化系统的开发设计提供了独特的思路。而在IEEE802.3af标准颁布之后,基于以太网的工业交换机产品大幅增加,基于现场总线的开放式以太网标准也纷纷涌现。比如ODVA、CI、HSE、Profinet等。以太网和现场总线控制系统的结合,弥补了各方的缺点,使得工业自控系统的设计逐渐成形,而其在工业控制领域的成功应用直接促成了其在楼宇控制系统中的快速发展,从最初的信息层道控制层,以太网被越来越多的应用。

太网的优点很明显,那就是实现了从信息网到控制层的完美过渡,实现了各层统一,对这样系统的开发和管理也就更加便捷,也实现了和智能楼宇中其他系统的快速完美融合。但是同时需要认识到时,以太网技术和现场总线控制系统的集成研究还处于起步阶段,因为科研成本较高,产品较少,就会导致用户选择不多同时推广性也会受到阻碍,还有就是以太网的维护性、实时性还需要时间的考证。

2 楼宇自动化系统的组成与基本功能

2.1 楼宇自动化系统的组成

楼宇自动化控制系统通常包括空调、消防、供电、电梯、安全管理、给排水等子系统。可以通过以太网技术,建立通讯网络,集成现场总线控制系统,建立控制层、管理层和设备层,实现操作站和网络控制单元之间的连接。采用传送控制协议/协议,建立用户数据协议,构建OPC服务器,既集中完成控制端对所有设备的管理,也可以实现用户对客户端的自由访问,而避免了亲自查看设备的繁冗过程。通过增加网络控制单元可以实现楼宇内每一个子系统的监控、共享和管理,通过相应的多种统计计算功能,可以在一定的情况下可以代替操作站功能,完成手提式应急信息处理和指令控制。

2.2 楼宇自动化系统的功能

楼宇自动化控制系统的基本功能有以下几点:

(1)实现对众多子系统启动和停止的控制、设备运行状态的监控。

(2)收集设备运行的历史数据,完成设备一生运行的技术性数据分析;

(3)根据外界环境的变化,自动调整设备运行参数;

(4)监视楼宇各系统运行中可能出现的故障及突发事件,并配置一整套处理方案;

(5)实现对水电、煤气等科学管理,节能高效自动;

(6)针对各子系统中的设备,保存一份包含运行档案、历史、维修情况的设备管理报表,以供参阅。

3 楼宇自动化控制网络系统设计方案

3.1 自动化控制系统设计总则

楼宇自动化系统的最主要功能还是实现对楼宇内各个子系统的监控,采集运行数据,对比分析运算,保证在任何情况下设备都能正常运行,并且实现快捷简单的远程监控。最显著的优点就是大大减少了事故发生的概率,也就相应地延长了设备的使用寿命。通过这样集约化的控制和管理,实现对各子系统统一而有序的管理,使其健康运行,充分发挥各个系统的功能,为智能楼宇的建设打下坚实基础。这里以最具有代表性的高层、现代化智能大楼作为设计对象,就自动化控制网络系统的创设关键技术作简要阐述。

如同前文所述,楼宇自动化控制系统必须要首先保证子系统的高效运行,实现子系统有序运转和灵活自动运转,从而减轻人员管理,节约劳动力资源和资金成本。这里设计的系统主要是基于一般业主的要求和极高的性价比,采用最优化的方案设计出一套可以同时实现集中管理和分散管理的自控系统。比如著名的BACTalk楼宇管理系统,它是一种基于BMS的自控系统,可以将消防系统、保安系统、照明系统、电梯等集中在一个平台上进行控制,并且具有先进的现场控制器以及和其他系统设备的开放性接口。根据现代高层大楼的特点,设计一下需要主要监控的子系统:电梯系统、中央空调系统、照明共点系统、给排水系统等。

3.2 楼宇自动化控制网络系统设计的原则和依据

在设计一个楼宇自动系统时,必须遵循以下的原则。首先是可靠性。可靠性是检验一个自控系统是否合格的第一标准,优先采用分布式的控制系统,将自动控制的任务交给很多现场处理器完成,这样可以避免因为单独的处理器出现故障而影响整个系统健康运行的情况。可靠性的另一个表现就是系统数据采集和记录的准确性,不能误报,也不能有故障而不报,所以对于系统硬件和软件的要求极为严格。其次是灵活扩展性。楼宇自动系统和其他的网络系统一样,都会伴随着科学技术的发展而进行进化和升级。我们在建立了初始系统之后,应该考虑到伴随着科学信息技术的发展,原始系统势必要进行优化和升级,所以这对系统的可扩展性提出了一个新的要求。当然灵活性也很重要,主要表现在现场控制器的增减不能影响整个系统的性能,系统的组成和功能应用都必须具备灵活性,便于随着外界环境的改变而改变系统。第三是实用性。设计的系统总归是要应用的,这要求设计人员从高深的科学信息技术中提取出便于应用的普通知识,系统可以根据楼宇的多功能性实现不同需求的给予和完成。是否方便快捷是实用性是否合格的另一个标志。管理方式是否合理简约是检验一个系统是否成熟的重要标志,一个好的楼宇控制系统可以实现楼宇各子系统资料内容的完美综合,并且统一呈现在中央层,减小了管理难度。最后是经济性。我们要求系统的设计采取最为精准和尖端的技术,但是也要考虑到实际需求高度。采用现场处理器应该可以满足相当长时间之内的系统运转,所以要合理规划,切不可盲目投资。

楼宇自动化控制系统的设计首先要以相应的电气图纸和标准规范作为基础,然后需要满足国家及其他国际标准。比如建设设计防火系统、照明设计标准、电梯设计标准、空调安装及采风设计标准、工民建供电系统设计标准等等,对于需要设计的每一个子系统都应该按照国家相应的规范指导系统设计。

3.3 系统功能设计

设计的系统方案以以太网技术为基础,以此来实现各总线的集成。包含网络层、控制层和设备层三层结构。其中设备层网络技术依托CAN总线和Lonworks等,用以太网技术来实现管理层和控制层之间的通信。

依据前文所述,现场总线控制系统(FCS)更加开放、集散,同时便于维护、成本低,所以更加适合楼宇自动化控制系统的设计,辅以以太网技术,实现楼宇自动化控制。详细设计图见图1。

图1 以太网构成的楼宇自动化控制系统简图

3.3.1 自控系统的网络结构

设计的系统主要包括管理层、控制层和设备层。现场控制器之间的点对点通信构成的智能监控区域层就是控制层,CAN总线、Lonworks总线上都布设有监控节点;管理层则包括中央主控机和分系统的计算机系统,以太网技术构建管理层,管理层中的操作站可以控制中央计算机,对各子系统进行集成统一指令管理,并对系统中所有的数据进行分析和处理;设备层就是楼宇内的各机电设备,在控制层的管理下按照预设程序运转。

3.3.2 自控系统集成技术

OPC技术可以标准化控制层和管理层之间的设备数据信息交换,并且加快数据传输速度和可靠性,同时降低成本。在楼宇自动系统中选择OPC,需要根据不同的子系统以及需要实现的功能来开发相应的OPC服务器,完成设备层的独立数据采集。

一个完整的OPC服务器包括标准接口和用于通讯的接口两部分。利用2005对两个接口进行开发,也就实现了OPC服务器的开发。标准接口的开发因为数据库而变得简单,用于通讯的接口开发需要特定的通信协议和数据采集模式来编写特定的动态链接库。以此来构建的OPC服务器结构如图2。

图2 OPC服务器总体结构简图

通过该结构调用API函数,记录、注销服务器数据信息,并且按照特定的接口模块,读写交换数据,随即封装读写的信息来满足客户端的需求。该设计的关键是函数的调用来建立动态链接库,通过2005的DLL调用来构建API函数原型。常用的通信协议一般为TCP/IP协议,通过通信接口来读写封装的信息可以实现计算机端和客户端的数据共同访问,操作者在进行数据管理控制的时候不需要到每一个硬件设备中进行采集,只需要查看子系统相应的OPC服务器就可以实现数据的自主收集。有了这些数据也就有了自控各子系统的基础资料,通过一定的分析和处理,就可以实现子系统运行数据和运行状态的统一呈现,极大方便了后续的自动化控制管理。这就是一个完整的楼宇自动控制过程。

4 结论

智能建筑正在成为未来建筑的发展方向,实现楼宇设备系统的集中有序管理是实现社会节能理念和劳动力节约的关键环节。科学信息技术的发展为设计一个可靠实时成本低的楼宇自动控制系统提供了可能。利用现场总线控制系统、以太网技术可以实现系统设计,本着可靠灵活使用的目标,以以太网技术为基础,集成CAN和Lonworks总线技术,利用OPC技术创设服务器,可以快速且准确的实现诸如消防、照明、电梯、空调、温度、供电等系统的信息数据集成,同时也可以集散控制楼宇中的子系统,实时监控设备运行状态,及时调整故障,减少人员管理成本,保证楼宇健康安全高效运行。在建筑面积越来越大、高度越来越高的现代社会,自动化控制网络系统必定可以大大完善楼宇内部功能,提供安全舒适的生活工作环境。

【参考文献】

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[2]林黄龙.楼宇自动控制系统(BAS)中空调系统的监控软件设计与实现[D].华东交通大学,2009.

[3]吉顺平.网络控制系统的控制器与通信协议的研究与设计[D].南京航空航天大学,2009.

[4]张翰禹.Lonworks在楼宇控制系统中的应用[J].电子制作,2014,04:48.

[5]李丹.现场总线控制网络的比较解析与发展[J].装备制造技术,2014,04:240-242.

[6]智淑亚.浅论LonWorks技术在楼宇自控系统中的应用[J].金陵科技学院学报,2013,01:34-37.

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楼宇自动化控制范文第4篇

随着时代的不断发展,楼宇的设计中也逐渐加入了智能的因素,在智能化发展的趋势下,楼宇自动化控制系统在建筑行业得到了广泛的应用。在实际的建工工程中,自动化系统不断走向发展与完善,但是关于楼宇自动化控制系统的失败案例也有不少,这就要求我们在实际工作中对自动控制系统进行进一步的完善。本文就对楼宇的自动化控制系统进行了深入浅出的分析与探讨,希望能为楼宇建设的自动化系统控制的相关设计提供一些参考。

【关键词】自动化 控制系统 完善

近年来我国的经济建设得到高速的发展,楼宇的建设开始全面开展,同时也带动了楼宇自动化系统控制建设的发展。楼宇自动化控制系统主要包括四大部分,包括主机、现场监控器、通信网络和仪表。楼宇自动化系统对建筑内的何磊设备进行监控,保证了运行的安全、可靠,同时还能节省人力和物力。但是,因为我国的楼宇自动化控制的发展比较晚,在设计和施工等方面还只是处于初级发展阶段,在具体的设计和施工方面还存在着很多不合理的地方,所以会有运行不良、使用寿命短等问题的出现。所以,根据实际情况,我们要针对楼宇自动化设计的特点对相关的管理功能进行选择,同时还要在实际的工作中积累关于自动化控制的相关经验,使系统设计得到相应的完善,使楼宇自动化控制系统真正的发挥出相应的功能。

1 简述自动化控制系统有哪些基本的功能

在楼宇自动化系统设计中采用的数据通常情况下都是根据自动采集而来的数据,这些数据可以作为系统运行的一种参数,对运行情况进行自我监控,对系统中的各个指标进行全方位的调动,进而实现和创造经济效益和相应的社会效益。

1.1 自动化系统具有数据自动采集的功能

对现地控制单位之间传送的数据进行的处理和存储要建立在系统数据库的基础之上,用上位计算机对系统的相关参数进行分析,从而形成系统运行的参数。在数据库中提取的数据资料可以对自动控制进行调节,通过本身的记录、检索等功能为系统的工作人员的灵活调用作为参考。

1.2 自动化系统具有自动监控与调节的功能

想要提高系统的监控水平和调节水平,可以达到减少对系统操作失误的目的。但是,系统具有本身的复杂性,人工的监控是难以达到要求的,所以就需要自动监控和调节功能的开发与利用。对各种功能设置模拟操作系统,这个系统的设置要建立在数据科学合理的基础上。将自动系统的指令设置在屏幕显示器上,根据计算机屏幕显示执行的步骤,这样就可以对系统运行进行一目了然的监控了。

1.3 总动画系统具有现地控制单元的功能

这个功能应该在自动化操作系统中某个环节的后面,进行现地的现实和处理,同时将操作的具体情况传到主控层。主控等再根据指令对是否满足指令的条件进行分析。最后按照发出的指令将硬件运行到相应的位置上。现地控制一般都会设置权限开关,根据开关实现远程的切换,同时依然可以使用手动的方式进行辅的操作,手动操作还可以解决特殊情况下的燃眉之急。

2 对数据采集的设计

在对自动化系统进行上述三项基本功能的设计的时候,一定要体现出系统基本功能之间的共通性,还要对这些功能进行合理的处理,使自动化控制功能的适用性能够得到相应的提高。

2.1 对数据采集的设计

在对系统数据进行采集之前要做到有针对性的进行采集,对自动化控制系统数据进行采集之后,要及时将数据传送到上位计算机中,实现系统运行的实时监控,这些数据可以作为盘点系统运行是否正常的重要依据。对系统的数据采集可以用单端隔离的模拟量进行输入卡,用波形检测的方式对系统自动收集的数据进行分析与监控,同时,必须要设置好采集范围和输出通道。

对数据进行采集设计时要做到对数据保存情况的实时显示。在对软件进行设计的时候还要对校本程序进行编译,同时用人机界面对数据的几率、存储等情况进行显示,最后将软件和数据可连接起来。这种功能使数据记录和存取的便利性得到大大的提高,同时还完成了对数据可的属性设置。

值得一提的是,对数据进行采集的时候要遵循一个重要的原则,探测元件与要采集的内体要尽量靠近,以减少传导中的误差,避免这些误差对数据真实性的影响。在传输中还可以使用光纤等新技术,这种新技术的应用可以达到准确的目的同时又不会使误差造成系统的误动作。

2.2 监控设计

在自动化系统中的监控最常见的方式有三种:远程监控方式、集中监控方式和现场总线监控方式。其中几种监控方式便于系统运行的维护管理,对系统的设计比较容易,也没有较高的要求和标准。远程监控方式的优点主要有对资源能够起到节约监控的目的,同时具有较高的可靠性,并且在实际的应用中可以体现出组态灵活的优势,还可以实现对电缆、附属材料的节约利用。现场总线监控方式是当今条件下一种比较符合时代特征的监控方式,它可以实现远程监控,使监控的连接线路缩短,在这种方式上可以很好的体现出智能化的特点。同时为网络控制系统的发展奠定了基础。

2.3 现地控制单元

自动化系统现地控制单元的实际采用了计算机软件和硬件等先进的技术,确保了各项标准都能符合指标要求。随着科技的不断发展,计算机在不断的更新换代,系统的规模也应该随着计算机的更型换代得到扩展与升级,维护方面要具备自我诊断和自我恢复的功能,避免因为人员操作失误造成的损失。现地控制单元的设计主要包括对机组设备的调节和将控制;对机组控制单元顺序的控制;数据通信要保持通畅;要有自我诊断的功能。

3 结语

综上所述,对自动化控制系统进行设计的时候,要将采集到的数据及时的输送到上位计算机中,对整个运行流程实现实时监控,根据数据对系统运行状况进行判断。还要根据各种方式的运用,使系统工作的效率得到提高,减少维护故障率,在新技术的帮助下,实现计算机对整个系统的配置与设计。

参考文献

[1]张雪峰.楼宇自动化控制系统的IP化发展分析[J].智能建筑电气技术,2012(6).

[2]杨慕铁.浅析如何完善楼宇自动化控制系统设计[J].福建建材,2013(6).

[3]何宇红.楼宇自动化控制系统工程设计探析[J].科技与企业,2012(10).

作者简介

汪诗雯(1985-),女,安徽省歙县人。大学本科学历。现为柳州市人民医院助理工程师。主要研究方向为电子信息工程。

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楼宇自动化控制范文第5篇

关键词:智能楼宇;自动化控制系统;应用;发展趋势

中图分类号:TP311 文献标识码:A 文章编号:1009-3044(2015)29-0149-02

进入 21 世纪,智能化楼宇的概念逐渐清晰,并正在建筑领域中产生着越来越大的影响。楼宇自控系统以它优越的条件在智能建筑中得到了广泛的应用。因此研究楼宇自动化控制系统是十分必要的。智能建筑通过楼宇自动化系统实现建筑物(群)内设备与建筑环境的全面监控与管理,为建筑的使用者营造一个舒适、安全、经济、高效、便捷的工作生活环境,并通过优化设备运行与管理,降低运营费用。

1 智能楼宇的发展

什么样的建筑才算是智能楼宇?智能楼宇是现代建筑技术与当代信息技术、计算机技术和自动控制技术等有机结合的产物。

从1984年在美国康涅狄格州哈特福德市中世界上第一个智能楼宇的产生,随着中国上个世纪90年代房地产市场的繁荣,智能楼宇开始进入中国市场。从二十一世纪初发展至今,这十几年是房地产业的黄金十几年,也是智能楼宇飞速发展的十几年。十几年间,规划更合理,建筑更智能,城市更宜居。行业发生了翻天覆地的变化,实现了立足建筑、面向城市,立足国内、面向国际的跨越式发展。

2 楼宇自控系统的概念与特点

楼宇自控系统综合运用计算机网络技术、传感器技术和自动控制等多种技术对建筑中的机电设备如空调、通风、照明、供配电、给排水以及电梯等设备进行有效的自动化控制,最终达到建筑设施更有利于人们居住的要求。

楼宇自控系统的特点:①节省能源。现代建筑物消耗能源非常大,建筑物的能耗占整个能耗的三分之一以上。楼宇自控系统充分利用了先进的焓值最佳控制、自动照度控制、最优设备启停控制等有效节能措施后,极大地减少了建筑物的能耗。②节省运营成本。楼宇自控系统是通过计算机集中控制的,可以大大减少操作人员和设备维护人员数量,节省了大量的人力。通过一些节能管理方案,在满足建筑环境舒适性的条件下,还可以进一步降低日常营运支出,节约建筑的运行成本,提高效益。③延长设备的使用寿命。楼宇自控系统可实时监测建筑设备的运行状况,通过程序控制实现机电设备的使用时间,及时发现设备故障和定期提示维护、保养,从而延长设备的使用寿命,降低维护费用,进一步提高投资回报效果。

2 楼宇自动化系统应用的优势

楼宇自动化系统将各个控制子系统集成为一个综合系统,其核心是集散控制系统,它是由计算机技术、自控技术、通信网络技术和人际接口技术相互发展渗透而产生的。集散控制系统的核心是中央监控与管理计算机,它通过信息通信网与各个子系统的控制器相连,组成分散控制、集中监控和管理的功能模式,各子系统间也能通过通信网络相互进行信息交换和联动,实现优化控制管理,最终形成统一的由建筑自动化运作的整体。

采用视频通话应用系统,通过卫星电视、有线数字电视、天线、闭合电路、电缆调试调解器对视频信号进行同步调节,确保同种电缆的视频信号传递效果。采用语音数据用户服务插座控制系统,通过ISDN、VDSL技术将其连接到互联网上,通过通信网络的数据漫游,提高无线通讯的实施信息载体。

设置火灾报警系统,使其完成自身所具有的防灾和灭火的功能。通过建筑物内不同位置的烟火控制装置提供的信息进行确认后报警,同时启动火灾联动系统,包括关闭空调、开启排烟装置、启动消防专用梯并且启动消防系统运作、紧急广播疏散人群,从而使得尽可能地减少生命、财产损失。

智能化自动化局部配线系统,选用电子设备提供完善的家庭工作环境,实现用户即插即用的方便效果。支持多种接入方式,例如电话、网络数据同步、传真、宽带、Internet接入网等等。采用有效的多方位数据家庭娱乐技术,提高有线电视、视屏点播技术、网络购物、远程教学等等多种音频视频设备的使用效果,避免出现反复投资的问题,及时通过视频系统完成对老幼的远程监护,同时监控住宅内外的情况,确保楼宇的安全。

3 我国楼宇自动化系统发展的方向及建议

节能是楼宇自动化系统发展的主要功能及目的,也是未来发展的主要方向。在各类智能建筑设备能耗比例中,照明和空调设备占据了主要位置,因此做好照明和空调设备的节能设计是提高楼宇自控系统节能效果的关键。

1)照明系统

设计时应尽可能用节能灯代替高能耗的白炽灯,荧光灯等。根据室内照明、公共区域照明和泛光照明三大类型设计的不同照明策略,比如:室内照明和公共区域照明可以根据人员活动情况进行开关灯智能管理,做到人走灯灭,按需开灯;一些公共区域如走道等需要某时间段固定开灯的,可以设计按时间段开关灯,按场景状况开灯,保证亮度需求的同时严格控制开关灯的数量来达到节能;而在泛光照明和部分照度受外界影响明显的区域,可以加入自动调光技术,在保证亮度的情况下全自动调光,降低灯具能耗;还可以结合一些控光设备如百叶窗之类,充分利用室外自然光补充室内亮度,配合自动调光控制达到减少灯源耗能的目的。

2)空调系统

空调系统是建筑的另一个耗能超级大户。目前,在大型建筑中一般多采用分层和分区的全空气集中式空调系统。一个中央空调系统主要由末端空气处理设备如新风机组、空调机组、变风量控制(VAV)以及冷热源系统组成。当前流行的新风系统节能设计,一般在室外焓值小于室内焓值(制热方式)、室外焓值高于室内焓值(制冷方式)时,根据 CO2浓度值控制风阀,其他情况下完全依靠室外和室内的焓值差来控制风阀,采用夜间扫风,间歇性控制策略等。这种设计充分考虑了建筑物所处的外部环境气候因素以及内部实际用风量,是目前最有效的节能手段。这样可以在保证环境舒适度的情况下,缩不必要的空调启停时间,达到变风量控制(VAV)是一种新型的空调方式,它被证明与传统中央空调系统相比可节能 40% 左右。变风量控制的基本思路是,动态控制,按需提供风量,目前有变静压控制、总风量控制、定静压控制三种。

3)楼宇自控系统IP化

楼宇自动化系统未来发展的另一个重点是BA系统的IP化。一直以来,以太网都是信息网络的主流技术,BA系统采用以太网作为现场设备之间的通信网络平台,可以实现从管理层到控制层的“一网到底”,使 BA 系统的网络结构得到

实质性的简化,也能解决目前 BA 系统中控制网络多种现场总线技术并存、彼此兼容性差的问题。使用透明以太网,可使 BA 系统非常方便地以有线或无线方式介入 Internet。虽然Lonworks网、MS/TP 总线等控制网络也能实现与 Internet互联,但必须经过第三方网关或中间部件才能实现,实现过程也复杂得多。未来 BA 系统可采用基于 Web 的 BS 架构,通过 Internet 对分布在现场的 I/O 进行访问,实现对远程设备的检测和控制。参考当下新兴的智能家居市场发展方向,未来的 BA 系统也必将是可以通过移动智能设备来监控的新型楼宇自动化系统,可以说谁最先拥有完善的 BA 系统 IP 化技术,解决使用 Internet 网络所存在的安全、可靠及实时性问题,谁就能在未来的楼宇自动化市场中占导。

4 结束语

近年来,智能楼宇已经从写字楼发展到了智能社区,随着中国智能楼宇市场的竞争格局的打开,跨行业的合作更加广泛,一批批新技术新产品进入建筑智能化领域,无线技术,数字化技术产品被广泛采用,使智能建筑的实用价值得到了广泛提升,楼宇自动化系统也将朝着网络化、数字化、集成化、生态化方向发展。

参考文献:

[1] 汪海杰.楼宇自动化控制系统的应用和设计[D].电子科技大学,2012.

[2] 张超敏.DDC在楼宇自动化控制系统中的应用[J].网友世界,2014(15).

楼宇自动化控制范文第6篇

关键词:楼宇自动化控制网络现场总线控制系统以太网楼宇自动化系统

目前日益流行的智能建筑(InteUigentBuidings)是建筑技术与计算机信息技术相结合的产物,是信息社会的需要,也是未来建筑发展的方向。智能建筑主要由楼宇自动化系统(BuidingAutomationsystem,缩写为BAS)、通信自动化系统(CAS)和办公自动化系统(OAS)三大系统组成。其中,楼宇自动化系统是智能建筑中最基本和最重要的组成部分。楼宇自动化系统是利用计算机及其网络技术、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,将大楼内部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。它确保建筑物内的舒适和安全的办公环境,同时实现高效节能的要求。

2现场控制系统FCS的出现以及在楼宇自控中的应用

上个世纪七八十年代,伴随着计算机可靠性提高,价格大幅下降,出现了由多个计算机递阶构成的集中、分散相结合的分布式控制系统(DistributedControlSystem,简称DCS)。DCS是利用计算机技术对生产过程进行集中监视、操作、管理和分散控制的一种综合控制系统。它的测量变送仪表一般是模拟仪表,因此它属于一种模拟数字混合控制系统,这种系统较以前的各种控制系统有了较大的进步。DCS在工业自动化控制领域获得了广泛的应用,也开始应用到楼宇自动化控制领域。但是DCS存在如下一些缺点:

(1)安装费用高。采用一台仪表、一对传输线的接线方式,导致接线庞杂、工程周期长、安装费用高、维护困难;

(2)可靠性差。模拟信号传输精度低,而且抗干扰性差;

(3)系统封闭。各厂家的产品自成系统,系统封闭、不开放,难以实现产品的互换与互操作以及组成更大范围的网络系统。

上个世纪90年代以来,随着控制技术、计算机技术、通信技术的发展,出现了基于现场总线的控制系统(FCS),FCS克服了DCS的缺点,它是一种全数字化的、全分散的、全开放、可互操作和开放式互连的新一代控制系统。目前,现场总线技术已经成为自动化技术中的一个热点,备受国内外自动化设备制造商与用户的关注。FCS极大地简化了传统控制系统繁琐且技术含量较低的布线工作量,使其系统检测和控制单元的分布更趋合理。与传统的DCS(分布式控制系统)相比,FCS具有可靠性高、可维护性好、成本低、实时性好、实现了控制管理一体化的结构体系等优点。现场总线的出现,为工业自动化带来了一场深层次的革命,从而开创了工业自动控制的新纪元,被誉为自动化领域的计算机局域网。鉴于FCS的许多优点,控制专家们纷纷预言“FCS将取代DCS成为2l世纪控制系统的主流。”现在,FCS已经被应用到楼宇自动化控制领域。

2.1应用于楼字自动化领域的几种现场总线

由于诱人的市场商机和不同的应用领域的存在,世界一些大公司或公司联盟纷纷提出自己的现场总线协议标准。据不完全统计,目前国际上有40种宣称为开放型的现场总线标准。这些协议根据国际标准化组织(ISO)的计算机网络开放式互连系统的OSI参考模型来制定的。大多数现场总线只是用其中的一、二和七层协议。于是现场总线呈现杂乱纷呈的局面。在这些现场总线中不乏优异的现场总线,如CAN、Modbus、Profibus、Lonworks、BACnet、DeviceNet等等。其中Lonworks、BACnet、CAN、EIB等现场总线在楼宇自动化领域获得了、较广泛的应用。尽管基于现场总线的Fcs克服了DCS的许多缺点,但还是有一些不如人意的地方,最明显的缺点:多种现场总线并存而互不兼容,导致FCS的可互操作性只能在同一种现场总线系统中实现。后面将对FCS的缺点做进一步说明。

(1)LonWorks

美国Echelon公司1991年推出了LON(Local0penationNetworks)技术,又称Lonworks技术。它得到了众多计算机厂家、系统集成商、仪器仪表以及软件公司的大力支持,已经在楼宇自动化、工业自动化、电力系统供配、消防监控、停车场管理等领域获得广泛应用。具体地说LonWorks具有以下优点:

①网络结构灵活、组网方便。它支持多种网络拓扑形式,包括总线型、星型、树型、自由拓扑型等,这样可适应复杂的现场环境,方便现场布线;

②支持多种传输介质。包括双绞线、同轴电缆、电力线、光纤、无线射频等;两种传输速率:78bps和1.25Mbps,最大传输距离由网络拓扑形式和传输介质决定,一般可从500m到2700m。可接人的节点最多为32385个;

③完善的珏发工具。提供完善的系统开发环境,采用开放的NEURONC语言,它是ANSIC语言的扩展;

④无主的网络系统。LonWorks网络中各节点的地位相同,网络管理可设在任一节点处,并可安装多个网络管理器;

⑤开发LonWorks网络节点的时间较短,也易于维护。LonWorks采用的LonTalk协议固化在Echelon公司的Neuron芯片中,这样可以节省开发LonWorks网络节点的时间,也方便维护。

同其它现场总线一样,LonWorks也有自身的缺点。首先,LonWorks的实时性、处理大量数据的能力有些欠缺;其次,由于LonWorks依赖于Echelon公司的Neuron芯片,所以它的完全开放性也受到一些质疑。尽管LonWorks存在一些不足,但是LonWorks的FCS还在楼宇自动化领域获得了广泛的应用。世界上有2万多家OEM厂商生产LonWorks相关产品,其中种类已达3500多种。目前世界上已安装有500多万个LonWorks节点,LonT~k协议也被接纳为欧洲CENTC247、CENTC205的一部分。自1996年以来,LonWorks也开始在国内获得大量的应用。在建设部的支持下,国内一些研究所和企业开始陆续开发出基于LonWorks的楼宇自动化控制系统,并在一些新建智能大厦和建设部智能化小区试点工程中得到应用。

(2)BACnet

BACnet是作为世界上第一个楼宇自动控制网络的数据通信协议。它代表了智能建筑发展的主流趋势。BAcnet不是软件或硬件,也不是固件,严格地说,BAcnet并不是现场总线,而是一种网络协议,即通信规则。为不同商家产品的系统之间进行信息交流提供平台和支持。BACnet详细阐述了系统组成单元相互分享数据实现的途径、使用的通信介质、可以使用的功能以及信息如何翻译的全部规则。BACnet采用了Etherent、ARCNET、MS/TP、PTP、LonTalk五种网络技术进行通信。可根据系统通信是和通信速度选择不同的网络技术。相对其它现场总线,BACnet标准最大的优点是可以与Etherent、LonWorks等网络进行无缝集成。不过BACnet主要为解决不同厂家的楼宇自控系统相互间的通讯问题设计,并不太适用于智能传感器、执行器等末端设备。BACnet标准已在全球得到了广泛的应用,全球生产和经营楼宇设备和楼宇自控设备的主要厂商均支持BACnet标准。BACnet在不到10年的时间内就从一个行业学会标准迅速成为楼宇自控领域中唯一的ISO标准。虽然我国是WTO和ISO成员国,但是BACnet在我国建筑领域中的应用范围还是相对较小,而且在工程中采用的BACnet产品和技术也基本上全部是从国外引进的,还没有真正意义上的国产化BACnet相关产品。

(3)CAN

CAN总线最初是德国Bosch公司为汽车监控控制系统设计提出的,现在它已经成为一种国际标准,在电力、石化、空调、建筑等行业均有应用。CAN具有以下优点:

①采用8字节的短帧传送,故传输时间短、抗干扰性强:

②具有多种错误校验方式,形成强大的差错控制能力。而且在严重错误的情况下,节点会自动离线,避免影响总线上其它节点;

③采用无损坏的仲裁技术;

4CAN芯片不但价格低而且供应商多。

CAN缺点是:CAN总线上最多可挂接110个节点,这不完全能满足整个智能建筑的需要。不过可以通过利用中继器进行扩展,相对其它一些现场总线,CAN总线技术比较简单,CAN相关产品的开发费用也远远低于其它现场总线技术产品的开发费用。因此,很早国内就有一些企业推出了基于CAN总线的楼宇自控的相关产品。如狮岛、索龙集团开发出了$2000楼宇自控系统。

(4)EIB

EIB是欧洲安装总线(EuropeanInstallationBus)的缩写。它在1990年被提出,经过十多年的发展,成为欧洲最有影响的建筑智能化现场总线标准,在欧洲得到了进300家厂商的支持。1999年EIB被引进中国的智能化建筑领域,并在上海同济大学建立了EIB认证技术培训中心。在短短的几年里,国内的会展中心、博物馆、办公大楼、别墅等场所的灯光、窗帘、空调等控制和安防系统方面获得了广泛应用,如厦门国际会展中心、大连国贸中心、浙江人民大会堂等。国内的EIB项目基本上被ABB公司和SIMENS公司所垄断。

3以太网开始进入楼宇自控领域

以太网发展至今已有20年历程,作为局域网组网的主要技术,以其简单、价廉、高带宽、维护方便以及不断发展等优点一直在局域网领域中牢牢占据着统治地位。近年来,以太网技术获得了快速地发展。交换型和全双功以太网的出现,克服了传统以太网的共享公共传输媒体和半双功传输的弱点,实现了站点独占传输媒体并同时收发数据,也减少了网络上的数据碰撞。以太网的标准不断更新和扩展,目前的以太网不仅在物理层(包括拓扑结构、传输速率、传输媒体),并且在数据链路层与原来的传统以太网标准有了很大的进步,以太网标准系列已扩展成20余个。现在已太网不但由局域网向着接入网和城域网领域发展,同时开始进入工业控制和楼宇自控领域。新的IEEE802.3af标准开始对以太网供电作出了规定,它消除了以太网技术进入现场控制领域的一个严重障碍。目前,3Com、华为、DLINK等公司开始提供符合IEEE802.3af标准的交换机产品。另外,一些现场总线的协会或组织也开始提出基于其现场总线的开放式以太网标准,即工业以太网标准,如ODVA(开放DeviceNet供货商协会)和CI(ContolNet国际组织)的EtherNet/IP标准、FF(现场总线基金会)的HSE(Hig}lSpeedEthemet,高速以太网)、Profibus国际组织的ProfiNet。支持这些工业以太网标准的交换机、网卡等产品也开始出现,如MOXA公司的EDS-508系列工业以太网交换机(支持EtherNet/IP)、北京航天华辉自动化技术有限公司的AnyBus-SIO/100M(支持Ethemet/IP和Modbus/TCP)等。美国VDC(VentureDevelopmentCorp.)调查报告指出,Ethemet在工业控制领域中的应用将越来越广泛,市场占有率将从2000年的ll%增加到年的23%。

伴随着以太网技术在工业控制领域的成功应用,以太网技术也必将越来越多地渗透到楼宇自控领域。目前,以太网多用于基于现场总线的楼宇自控网络集成到智能建筑中的信息网(如图l所示),在一些新开发的楼宇自控系统中,以太网直接进入了控制层,如北京楼宇自动化中心开发的基于以太网的ENC-2001IP智能建筑测控系统。ENC-200liP控制系统的结构如图2所示。一般的空调、照明等系统通过ENC参量控制模块集成到以太网上;带有RS232或RS485接口的系统通过网关转换模块集成到以太网上;IP电话以及IP摄像机直接连接到以太网上。

在楼宇自控网络中采用基于现场总线的FCS的优点是:

①可靠性、实时性好。现场总线为工业控制设计

②用户的投资成本低。现在,开放的现场总线技术已经比较成熟,有很多公司提供的相关产品可供选择。其缺点是:实现现场总线无缝接人以太网复杂,当多种现场总线共存在一个系统中时,集成起来更复杂,系统的扩展性差。

在楼宇自控网络中采用以太网的优点是:实现了从管理层(信息网)到现场设备控制层(控制网)的“一网到底”,即实现人们期望的通信协议的兼容和统一;这样系统扩展起来也比较方便;与智能建筑中其它系统(信息网通信自动化系统和办公自动化系统)集成起来更加容易。其缺点是:首先,目前开发基于以太网的控制系统产品的难度较大,开发费用和成本相对还是较高,用户可以选择的厂商也很有限,垄断利润较高,研发成本还没有被消化,这些都导致产品价格过高。其次,以太网的实时性、可靠性等方面还有待进一步完善。

4结束语

楼宇自动化控制范文第7篇

关键词:楼宇自动化自动化控制系统

中图分类号:TN830.1文献标识码: A 文章编号:

楼宇自动化系统是智能建筑的重要组成部分,其任务是对建筑物内的电力、照明、空调、给排水、防灾、保安、车库管理等设备或系统以集中监视、控制和管理为目的,以提供一个既安全可靠,又节约能源,而且舒适宜人的工作或居住环境。

一、楼宇自动化系统的组成

楼宇建筑通常包括暖通空调、给排水、供配电、照明、电梯、消防、安全防范等子系统,楼宇自动化系统由以上系统的场控制站、数据采集站、工程师站、操作员站、监控计算机和管理计算机通过数据通信网络被有机地结合起来,组成分级分布控制系统,它是运用计算机数据处理、自动测量及控制技术,对以上子系统的机电设备进行自动控制和统一管理。

二、楼宇自动化系统的原理

楼宇自动化系统采用的是分布式控制系统,它的特征是“集中管理,分散控制”,即用分布在现场被控设备处的微型计算机控制装置完成被控设备的实时检测和控制任务,克服了计算机集中控制带来的危险性高度集中的不足和常规仪表控制功能单一的局限性。安装于中央控制室的中央管理计算机具有CRT显示、打印输出、丰富的软件管理和很强的数字通信功能,能完成集中操作、显示、报警、打印与优化控制等任务,避免了常规仪表控制分散后人机联系困难、无法统一管理的缺点,保证设备在最佳状态下运行。

2.1分布式控制系统的数据通信网络

数据通信网络是分布式控制系统的支柱。整个分布式控制系统的结构,实质上是一个网络结构,现场控制站、数据采集站、工程师站、操作员站、监控计算机等都是这个网络上的“节点”,都含有CPU和网络接口,它们都有自己特定的网络地址,可以通过网络发送和接收数据,网络中的各节点处于平等地位,既能共享资源,又不相互依赖,形成既有统一指挥,又使危险分散的功能结构,网络的架构区具有极大的伸缩性,可扩性很强,可以满足分布式控制系统扩充与升级的需要,十分灵活、方便。

2.2分布式控制系统的进一步分散化

(1)LonWorks技术,LonWorks是一种完全分布式控制的局部操作网技术。LonWorks网络节点由神经元芯片、收发器、固件和I/O接口电路组成。神经元芯片是这种智能节点的核心,它由媒体访问控制处理器、网络处理器和应用处理器组成,这就使得节点既能管理网络通信,又具有控制功能。

(2)传统的分布式控制系统在现场控制站这一级依然是一个集中式结构,而现在的分布式控制系统是在原有分布式控制系统的基础上,采用LonWorks现场总线的建筑设备自动化系统发展起来的新系统,标准LAN为原有的分布式控制系统,使用BACnet协议,以利于实现多种供应商的不同类型的子系统之间的通信信息交换,把具有控制功能的各个岛连成一个整体。新增的LonWorks现场总线使用LonTalk协议,把控制功能进一步分散到现场级仪表,标准LAN与现场总线之间的路由器相联。这样BACnet和LonMark两项标准互相补充,互为依托,构成一个完全分散的、真正开放的建筑设备自动化系统。

三、楼宇自动化系统的硬件、软件的配置

1、楼宇自动化系统的硬件主要由下列几部分组成:

(1)建筑物监视系统:提供一个以windows环境下的人机交互界面,为工程师提供应用程序的编制平台,为操作人员提供直观和快捷的操作界面。中央管理机实现对个系统的集中监测、管理与最优控制。

(2)建筑物控制系统:对所需的模拟量输入/输出和数字量输入/输出进行现场监视和控制。

(3)建筑物防火及保安系统:实现出入控制,保安监视和控制,集成摄像控制,火灾报警等功能。

2、楼宇自动化系统软件的配置有:

(1)身份鉴别软件:只有操作员身份密码,才能行使操作员职责范围内的指令。

(2)常规记录软件:负责常规记录资料的处理、显示、打印。

(3)节能控制软件:根据室外的温度相对湿度,充分发挥自然潜力,控制空调系统的运行、节约能源。

(4)运行时间累计、维修记录软件:在设备累计运行时间超过设定值时,进行报警,这是供预防性维修保养用的。

(5)故障报告软件:负责设备的故障报警,以及故障的显示和打印记录。

(6)最大负荷限制软件:当实际负荷超过额定的极限值时,发出报警信号,同时切除预定可以切断的负荷,减少电费的开支。

四、楼宇自动化系统将实现如下主要功能:

1、中央空调系统的监控管理

(1)监视控制整个大厦的空调系统(包括:风机盘管控制、冷热水泵旁通控制、冷却水塔进水控制等;

(2)通过冷冻水的供/回水温度和流量测量、自动计算出空调系统的冷负荷,并在楼宇自动化系统的CRT上显示;

(3)根据实际的冷负荷通过空调冷冻水机组带的群控装置来决定冷冻水机组的启停数,以达到最佳的节能效果;

(4)测量并自动控制冷冻水系统供/回水总管的差压,维持系统要求的差压值。

2、给排水系统的监控管理

(1)楼宇自动化系统将监控给排水系统的所有水泵的运行状态;

(2)楼宇自动化系统将对给排水系统的设备运行时间、状态、水量、压力值进行记录;

(3)当水泵出现故障时,楼宇自动化系统会通过联锁控制备用泵自动投入运行;

(4)监控给排水系统的如下设备:生活给水泵、消防给水泵、自动喷淋泵、稳压水泵、排污泵、屋顶水池、地下水池、污水池、给排水监控系统。

3、供配电监控系统

变配电系统正常运行,可靠供电是智能大厦安全使用的保证。因此,智能大厦的控制中心要控制、监视、记录供电系统的运行情况,主要包括:

(1)高压系统:进线与蹭联络断路器状态控制监测、电压、电流、频率、有功功率、无功功率、变压器温度及故障状态显示与报警;

(2)低压系统:进线与联络断路器状态控制监测、电压、电流、功率因数、重要输出支路断路状态监控、故障情况显示、报警;

(3)直流系统:交流电源主进线断路器控制、直流输出、电压、电流及故障状态显示报警;

(4)发电机系统:发电机启动、供电、主断路器状态、电压、电流、频率、转速、油箱位高低、水温等显示、故障报警、断路器状态控制;

(5)照明系统:根据大厦内的使用功能、分成不同的区域照明,如办公室照明、走廊照明、大厦立面照明、航空障碍灯照明、室外环境照明等,按照时间顺序及使用需要,由中央监控系统控制开、关状态,故障显示。

4、保安自动化系统,楼宇自动化系统将监控保安系统的如下设备:门禁系统、闭路电视系统、防盗报警系统、巡更系统。

五、结语

楼宇自动化控制范文第8篇

关键词:楼宇自动化控制网络 现场总线控制系统 以太网 楼宇自动化系统

目前日益流行的智能建筑(InteUigent Buidings)是建筑技术与计算机信息技术相结合的产物,是信息社会的需要,也是未来建筑发展的方向。智能建筑主要由楼宇自动化系统(Buiding Automation system,缩写为BAS)、通信自动化系统(CAS)和办公自动化系统(OAS)三大系统组成。其中,楼宇自动化系统是智能建筑中最基本和最重要的组成部分。楼宇自动化系统是利用计算机及其网络技术、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,将大楼内部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。它确保建筑物内的舒适和安全的办公环境,同时实现高效节能的要求。

2 现场控制系统FCS的出现以及在楼宇自控中的应用

上个世纪七八十年代,伴随着计算机可靠性提高,价格大幅下降,出现了由多个计算机递阶构成的集中、分散相结合的分布式控制系统(Distributed ControlSystem,简称DCS)。DCS是利用计算机技术对生产过程进行集中监视、操作、管理和分散控制的一种综合控制系统。它的测量变送仪表一般是模拟仪表,因此它属于一种模拟数字混合控制系统,这种系统较以前的各种控制系统有了较大的进步。DCS在工业自动化控制领域获得了广泛的应用,也开始应用到楼宇自动化控制领域。但是DCS存在如下一些缺点:

(1)安装费用高。采用一台仪表、一对传输线的接线方式,导致接线庞杂、工程周期长、安装费用高、维护困难;

(2)可靠性差。模拟信号传输精度低,而且抗干扰性差;

(3)系统封闭。各厂家的产品自成系统,系统封闭、不开放,难以实现产品的互换与互操作以及组成更大范围的网络系统。

上个世纪90年代以来,随着控制技术、计算机技术、通信技术的发展,出现了基于现场总线的控制系统(FCS),FCS克服了DCS的缺点,它是一种全数字化的、全分散的、全开放、可互操作和开放式互连的新一代控制系统。目前,现场总线技术已经成为自动化技术中的一个热点,备受国内外自动化设备制造商与用户的关注。FCS极大地简化了传统控制系统繁琐且技术含量较低的布线工作量,使其系统检测和控制单元的分布更趋合理。与传统的DCS(分布式控制系统)相比,FCS具有可靠性高、可维护性好、成本低、实时性好、实现了控制管理一体化的结构体系等优点。现场总线的出现,为工业自动化带来了一场深层次的革命,从而开创了工业自动控制的新纪元,被誉为自动化领域的计算机局域网。鉴于FCS的许多优点,控制专家们纷纷预言“FCS将取代DCS成为2l世纪控制系统的主流。”现在,FCS已经被应用到楼宇自动化控制领域。

2.1应用于楼字自动化领域的几种现场总线

由于诱人的市场商机和不同的应用领域的存在,世界一些大公司或公司联盟纷纷提出自己的现场总线协议标准。据不完全统计,目前国际上有40种宣称为开放型的现场总线标准。这些协议根据国际标准化组织(ISO)的计算机网络开放式互连系统的OSI参考模型来制定的。大多数现场总线只是用其中的一、二和七层协议。于是现场总线呈现杂乱纷呈的局面。在这些现场总线中不乏优异的现场总线,如CAN、Modbus、Profibus、Lonworks、BAC

net、DeviceNet等等。其中Lonworks、BACnet、CAN、EiB等现场总线在楼宇自动化领域获得了、较广泛的应用。尽管基于现场总线的Fcs克服了DCS的许多缺点,但还是有一些不如人意的地方,最明显的缺点:多种现场总线并存而互不兼容,导致FCS的可互操作性只能在同一种现场总线系统中实现。后面将对FCS的缺点做进一步说明。

(1)LonWorks

美国Echelon公司1991年推出了LON (Local 0penation Networks)技术,又称Lonworks技术。它得到了众多计算机厂家、系统集成商、仪器仪表以及软件公司的大力支持,已经在楼宇自动化、工业自动化、电力系统供配、消防监控、停车场管理等领域获得广泛应用。具体地说LonWorks具有以下优点:

①网络结构灵活、组网方便。它支持多种网络拓扑形式,包括总线型、星型、树型、自由拓扑型等,这样可适应复杂的现场环境,方便现场布线;

②支持多种传输介质。包括双绞线、同轴电缆、电力线、光纤、无线射频等;两种传输速率:78bps和1.25Mbps,最大传输距离由网络拓扑形式和传输介质决定,一般可从500m到2700m。可接人的节点最多为32385个;

③完善的珏发工具。提供完善的系统开发环境,采用开放的NEURON C语言,它是ANSI C语言的扩展;

④无主的网络系统。LonWorks网络中各节点的地位相同,网络管理可设在任一节点处,并可安装多个网络管理器;

⑤开发LonWorks网络节点的时间较短,也易于维护。LonWorks采用的LonTalk协议固化在Echelon公司的Neuron芯片中,这样可以节省开发LonWorks网络节点的时间,也方便维护。

同其它现场总线一样,LonWorks也有自身的缺点。首先,LonWorks的实时性、处理大量数据的能力有些欠缺;其次,由于LonWorks依赖于Echelon公司的Neuron芯片,所以它的完全开放性也受到一些质疑。尽管LonWorks存在一些不足,但是LonWorks的FCS还在楼宇自动化领域获得了广泛的应用。世界上有2万多家OEM厂商生产LonWorks相关产品,其中种类已达3500多种。目前世界上已安装有500多万个LonWorks节点,LonT~k协议也被接纳为欧洲CENTC247、CEN TC205的一部分。自1996年以来,LonWorks也开始在国内获得大量的应用。在建设部的支持下,国内一些研究所和企业开始陆续开发出基于LonWorks的楼宇自动化控制系统,并在一些新建智能大厦和建设部智能化小区试点工程中得到应用。

(2)BACnet

BACnet是作为世界上第一个楼宇自动控制网络的数据通信协议。它代表了智能建筑发展的主流趋势。BAcnet不是软件或硬件, 也不是固件,严格地说,BAcnet并不是现场总线,而是一种网络协议,即通信规则。为不同商家产品的系统之间进行信息交流提供平台和支持。BACnet详细阐述了系统组成单元相互分享数据实现的途径、使用的通信介质、可以使用的功能以及信息如何翻译的全部规则。BACnet采用了Etherent、ARCNET、MS/TP、PTP、LonTalk五种网络技术进行通信。可根据系统通信是和通信速度选择不同的网络技术。相对其它现场总线,BACnet标准最大的优点是可以与Etherent、LonWorks等网络进行无缝集成。不过BACnet主要为解决不同厂家的楼宇自控系统相互间的通讯问题设计,并不太适用于智能传感器、执行器等末端设备。BACnet标准已在全球得到了广泛的应用,全球生产和经营楼宇设备和楼宇自控设备的主要厂商均支持BACnet标准。BACnet在不到10年的时间内就从一个行业学会标准迅速成为楼宇自控领域中唯一的ISO标准。虽然我国是WTO和ISO成员国,但是BACnet在我国建筑领域中的应用范围还是相对较小,而且在工程中采用的BACnet产品和技术也基本上全部是从国外引进的,还没有真正意义上的国产化BAC论文联盟论文联盟编辑。net相关产品。

(3)CAN

CAN总线最初是德国Bosch公司为汽车监控控制系统设计提出的,现在它已经成为一种国际标准,在电力、石化、空调、建筑等行业均有应用。CAN具有以下优点:

①采用8字节的短帧传送,故传输时间短、抗干扰性强:

②具有多种错误校验方式,形成强大的差错控制能力。而且在严重错误的情况下,节点会自动离线,避免影响总线上其它节点;

③采用无损坏的仲裁技术;

4 CAN芯片不但价格低而且供应商多。

CAN缺点是:CAN总线上最多可挂接110个节点,这不完全能满足整个智能建筑的需要。不过可以通过利用中继器进行扩展,相对其它一些现场总线,CAN总线技术比较简单,CAN相关产品的开发费用也远远低于其它现场总线技术产品的开发费用。因此,很早国内就有一些企业推出了基于CAN总线的楼宇自控的相关产品。如狮岛、索龙集团开发出了$2000楼宇自控系统。

(4)EiB

EIB是欧洲安装总线(European Installation Bus)的缩写。它在1990年被提出,经过十多年的发展,成为欧洲最有影响的建筑智能化现场总线标准,在欧洲得到了进300家厂商的支持。1999年EIB被引进中国的智能化建筑领域,并在上海同济大学建立了EIB认证技术培训中心。在短短的几年里,国内的会展中心、博物馆、办公大楼、别墅等场所的灯光、窗帘、空调等控制和安防系统方面获得了广泛应用,如厦门国际会展中心、大连国贸中心、浙江人民大会堂等。国内的EIB项目基本上被ABB公司和SIMENS公司所垄断。

3 以太网开始进入楼宇自控领域

以太网发展至今已有20年历程,作为局域网组网的主要技术,以其简单、价廉、高带宽、维护方便以及不断发展等优点一直在局域网领域中牢牢占据着统治地位。近年来,以太网技术获得了快速地发展。交换型和全双功以太网的出现,克服了传统以太网的共享公共传输媒体和半双功传输的弱点,实现了站点独占传输媒体并同时收发数据,也减少了网络上的数据碰撞。以太网的标准不断更新和扩展,目前的以太网不仅在物理层(包括拓扑结构、传输速率、传输媒体),并且在数据链路层与原来的传统以太网标准有了很大的进步,以太网标准系列已扩展成20余个。现在已太网不但由局域网向着接入网和城域网领域发展,同时开始进入工业控制和楼宇自控领域。新的IEEE802.3af标准开始对以太网供电作出了规定,它消除了以太网技术进入现场控制领域的一个严重障碍。目前,3Com、华为、DLINK等公司开始提供符合IEEE802.3af标准的交换机产品。另外,一些现场总线的协会或组织也开始提出基于其现场总线的开放式以太网标准,即工业以太网标准,如ODVA(开放DeviceNet供货商协会)和CI(ContolNet国际组织)的EtherNet/IP标准、FF(现场总线基金会)的HSE(Hig}l Speed Ethemet,高速以太网)、Profibus国际组织的ProfiNet。支持这些工业以太网标准的交换机、网卡等产品也开始出现,如MOXA公司的EDS-508系列工业以太网交换机(支持EtherNet/IP)、北京航天华辉自动化技术有限公司的AnyBus-S IO/100M(支持Ethemet/IP和Modbus/TCP)等。美国VDC(Venture Development Corp.)调查报告指出,Ethemet在工业控制领域中的应用将越来越广泛,市场占有率将从2000年的ll%增加到2005年的23%。

伴随着以太网技术在工业控制领域的成功应用,以太网技术也必将越来越多地渗透到楼宇自控领域。目前,以太网多用于基于现场总线的楼宇自控网络集成到智能建筑中的信息网(如图l所示),在一些新开发的楼宇自控系统中,以太网直接进入了控制层,如北京楼宇自动化中心开发的基于以太网的ENC-2001IP智能建筑测控系统。ENC-200liP控制系统的结构如图2所示。一般的空调、照明等系统通过ENC参量控制模块集成到以太网上;带有RS232或RS485接口的系统通过网关转换模块集成到以太网上;IP电话以及IP摄像机直接连接到以太网上。

在楼宇自控网络中采用基于现场总线的FCS的优点是:

①可靠性、实时性好。现场总线为工业控制设计楼宇自控网络集成到信息网的,有屏蔽、接地与防爆等措施,同时其实时性也比采用CSMA/CD的以太网的时实性好;

②用户的投资成本低。现在,开放的现场总线技术已经比较成熟,有很多公司提供的相关产品可供选择。其缺点是:实现现场总线无缝接人以太网复杂,当多种现场总线共存在一个系统中时,集成起来更复杂,系统的扩展性差。

在楼宇自控网络中采用以太网的优点是:实现了从管理层(信息网)到现场设备控制层(控制网)的“一网到底”,即实现人们期望的通信协议的兼容和统一;这样系统扩展起来也比较方便;与智能建筑中其它系统(信息网通信自动化系统和办公自动化系统)集成起来更加容易。其缺点是:首先,目前开发基于以太网的控制系统产品的难度较大,开发费用和成本相对还是较高,用户可以选择的厂商也很有限,垄断利润较高,研发成本还没有被消化,这些都导致产品价格过高。其次,以太网的实时性、可靠性等方面还有待进一步完善。

4 结束语

就目前而言,不管是应用在楼宇自控网络中的基于现场总线的FCS还是以太网,都有其优点和缺点。随着时间的推移和技术的进步,它们也必将会被进一步完善。据统计,我国目前有从事楼宇自动化业务的企业3000家以上,产品供应商约3000家。另外,随着我国绍济的快速发展和人们生活水平的不断提高,建筑和社区的数字化建设正在兴 起,FCS和以太网都必将在楼宇自控领域中获得更广泛的应用,在今后相当长的时间内,两者在竞争的同时也将继续并存。

参考文献

1郭维均.俞洪.《智能建筑基础》中国计量出版社. 2001:6

2陈秋良.自动控制技术.《现场总线控制系统综述》 2001;20

3李光辉.缪希仁.现场总线技术及在低压电器领域中的应用.电工技术杂志,2002

4郝晓弘.马向华.现场总线控制系统一新一代控制系统.《工业控制计算机》2001;14

5阳宪惠.《现场总线技术及其应用》清华大学出版社,1999

6张振昭.许锦标.万频.《楼宇智能化技术》北京机械工业出版社。1999

楼宇自动化控制范文第9篇

关键词:楼宇自动化系统智能建筑基本功能原理 发展趋势

1.引言

智能建筑(IntellingentBuilding)起源于1984年的美国,它是信息时代的产物,是随着社会信息化和经济全球化应运而生的现代高科技的结晶。近十余年来智能建筑在我国得到了蓬勃发展。在我国颁布的国家标准《智能建筑设计标准》中对智能建筑有了一个明确的定义:智能建筑是以建筑为平台,兼备建筑设备、办公自动化及通信网络系统,集结构、系统、服务、管理及它们之间的最优化组合,向人们提供一个安全、高效、舒适、便利的建筑环境。

楼宇自动化系统也叫建筑设备自动化系统,是智能建筑不可缺少的一部分,其任务是对建筑物内的能源使用、环境、交通及安全设施进行监测、控制等,以提供一个既安全可靠,又节约能源,而且舒适宜人的工作或居住环境。

2 .楼宇自动化系统的组成

建筑设备自动化系统通常包括暖通空调、给排水、供配电、照明、电梯、消防、安全防范等子系统。根据我国行业标准,BAS又可分为设备运行管理与监控子系统和消防与安全防范子系统。一般情况下,应将消防与安全防范子系统一同纳入BAS考虑,如要独立设置,也应与BAS监控中心建立通信联系以便灾情发生时,能够按照约定实现操作权转移,进行一体化的协调控制。

2.1楼宇自控系统由以下部分组成:

2.1.1建筑设备运行管理的监控,包括

1) 暖通空调系统的监控(HVAC);

2) 给排水系统监控;

3) 供配电与照明系统监控

2.1.2火灾报警与消防联动控制、电梯运行管制

2.1.3公共安全技术防范,包括:

1)电视监控系统;

2)防盗报警系统;

3)出入口控制及门禁系统;

4)安保人员巡查系统;

5)汽车库综合管理系统;

6)各类重要仓库防范设施;

7)安全广播信息系统。

诸多的机电设备之间有着内在的相互联系,于是就需要完善的自动化管理。建立机电设备管理系统,达到对机电设备进行综合管理、 调度、监视、操作和控制。

3 .楼宇自动化系统的基本功能

楼宇设备自控系统是建筑智能化系统的一个重要的组成部分。智能建筑通过建筑设备自动化系统实现以下几个方面的功能:

3.1、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

BA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。

3.2、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。

3.3、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。

3.4、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。

3.5、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.楼宇自动化系统工作原理

楼宇自动化系统采用的是基于现代控制理论的集散型计算机控制系统,也称分布式控制系统(Distributedcontrol systems简称DCS)。它的特征是“集中管理分散控制”,即用分布在现场被控设备处的微型计算机控制装置(DDC)完成被控设备的实时检测和控制任务,克服了计算机集中控制带来的危险性高度集中的不足和常规仪表控制功能单一的局限性。安装于中央控制室的中央管理计算机具有CRT显示、打印输出、丰富的软件管理和很强的数字通信功能,能完成集中操作、显示、报警、打印与优化控制等任务,避免了常规仪表控制分散后人机联系困难、无法统一管理的缺点,保证设备在最佳状态下运行。楼宇自动化系统工作主要包括以下方面:

4.1、冷冻机房设备监控

空调系统中的冷源一般由冷冻系统提供,整个冷源系统由多台制冷机、冷冻水和冷却塔、补水箱和膨胀水箱等设备组成。

4.1.1对供水和回水总管之间的压差监测,并根据设定压差调节旁通阀开度;

4.1.2监测水泵的运行状态,控制水泵的启停,并在故障发生时报警;

4.1.3监测机组的运行状态,控制机组的启停,并在故障发生时报警;

4.1.4冷冻/却水隔离阀控制

4.2、送排风系统的设备监控

本系统对楼内的对分布于大楼各处的风机的运行状态进行监控,对风机运行过程中出现的故障及时报警并可以控制风机的启/停。具体监控对象如下监测其运行状态、手自动状态,控制其启停。

4.3、给排水系统的设备监控

本系统的给排水设备包括生活给水系统,楼宇自控系统能实现以下功能:

4.3.1生活水泵运行状态监视,手自动状态,控制其启停;

4.3.2生活水箱液位超高检测

4.4、电梯系统的监测

4.4.1按程序设定的运行表启动/停止电梯并监视其运行状态、故障及紧情况的报警

4.4.2对多台电梯的群控管理

4.4.3对火灾的应对处理

4.4.配合安全防范系统协同工作

4.5、照明系统的监视与控制

4.5.1根据季节的变化,对各城区的照明设备进行开/停的顺序控制

4.5.2正常照明供电出现故障时,自动将故障区域的应急照明投入运行

4.5.3发生火灾时,关闭火灾区域的照明设备,并启动应急照明

4.5.4保安系统报警时,将报警区域的照明打开

4.6、空调系统的监测

4.6.1检测风机手自动状态

当机组处于楼宇自控系统控制时,可控制风机的启停。

4.6.2监测送风机压差状态、表冷气防冻报警

在送风风管内设置温/湿度传感器监测送风温/湿度。

4 6.3启动顺序:开新风阀启动风机调节水阀开度。

4.6.4停机顺序:停止风机运行关闭新风门关闭调节水阀。

新/回风门控制、水阀控制、启停控制、手/自动状态

空调机组监控原理图

4.7变配电系统的设备监视

为保证变配电设备的运行正常,本系统采用智能化电力仪表可对以下综合参数监测:

4.7.1变压器风机状态

4.7.2高压进线的电压、电流

4.7.3低压回路的主开关电压、电流、功率因数

4.7.4低压母联状态检测

5. 楼宇自动化系统的集成

5.1、系统组成

Continuum系统由网络控制器(包括PSU电源模块,Continuum NCU及I/O模块)、B4920系统控制器、各类独立数字控制器(简称DDC,包括楼控和安保控制器)、纯BACnet独立数字控制器,工作站和可以支持多个工作站的文件服务器等组成。Continuum系统将提供控制、报警检测、日程表控制、报告和信息管理等,网络结构为局域网(LAN)和广域网(WAN), 采用ODBC兼容的数据库。Continuum楼宇自动化系统结构如下图:

5.2、第一层网络

第一层网络是系统的主干网,采用以太网LAN/WAN,支持TCP/IP和BACnet/IP。所有网络控制器、B4920系统控制器、BACnet路由器、工作站、数据库文件服务器可直接连接到这层网上,并不需要任何网关设备。

5.3、第二层网络

第二层网络通过网络控制器由一条或多条现场总线组成,现场总线有以下两种:RS485的Infinet现场总线和采用RS485方式的BACnet MS/TP现场总线。

采用RS485的Infinet现场总线,最多可支持254个独立数字控制器,可控制HVAC设备、照明系统、给排水系统、安防系统等;采用RS485或FTT-10方式的I/O的现场总线,最多可支持32个输入/输出模块(包括门禁模块),输入/输出模块可与网络控制器一起装在统一控制箱内,也可通过屏蔽双绞线安装在控制现场。

采用RS485方式的BACnet MS/TP现场总线,最多可以支持127个纯BACnet控制器。

5.4、标准网络支持

所有的网络控制器,工作站和文件服务器可直接连接到建筑物的以太网(TCP/IP,LAN/WAN)而不需网关。此外,网络控制器、工作站和文件服务器可连接路由器、交换机、HUB和结构化布线系统,并通过信息系统标准的 TCP/IP来对 LAN/WAN进行维护。

5.5、远程通讯

根据上述的LAN/WAN系统结构,工作站软件能够通过标准的拨号上网方式管理远程的系统。

楼宇自动化控制范文第10篇

关键词:智能楼宇;楼宇自动化系统;楼宇自控系统设计;

中图分类号:F470.6 文献标识码:A

引言

楼宇自动化控制系统(Building Automation System,简称:BAS)是将建筑物内的空调、给排水、电力、电梯、消防等众多分散设备的运行、安全和能源使用状况实行集中监视、管理和分散控制的管理控制系统,它由中央工作站、通信网络、DDC控制器及各类传感器和执行调节机构所组成。本文介绍了BAS系统的组成和架构,在此基础上阐述了BAS系统的主要设计步骤和方法,并结合自主设计的YEPEF-LY-V1.0楼宇自控系统的实例给出了详细的设计方案。

2、系统组成

BAS系统包括三级内容:第一级是中央工作站,主要由主机、显示器以及一些设备所组成,它直接与以太网相连。第二级是直接数字控制器(DDC),第三级是安装在现场的各类检测元件和传感器以及执行调节机构。管理层网络运行支持TCP/IP协议,中央工作站通过网络将信息传输到系统中任何需要的地方。现场控制网络采用的是BACnet通信协议,可独立地完成控制任务。BACnet是由一个建筑管理、系统用户、系统集成商组成的联合体提出的正式的、非专有的开放协议通信标准,它定义了系统各部分共享数据的所有规则,包含如何实现数据共享、信息如何解释等。

图1BAS系统组成

(1)中央工作站:包括PC机、设备(显示终端、打印机等)。

(2)DDC:是以微处理器为基础的可编程直接数字控制器(DDC),它接收检测元件和传感器采集的信号,通过事先设计编制好的控制程序,执行相应的判断和处理,向执行调节机构发送控制信号。DDC同时与中央工作站通信、DDC与DDC之间进行点对点通信,共享信息资源。它有AI(模拟量输入)、AO(模拟量输出)、DI(数字量输入)、DO(数字量输出)四种输入输出接口。

其中:

AI-模拟量输入接口,接收检测元件和传感器采集的信号,通常输入0~10V或4~20mA的直流信号。

AO-模拟量输出接口,控制执行调节机构,通常输出0~10V或4~20mA的直流信号。

DI-数字量输入接口,采集外部触点(或开关)闭合或断开的状态、脉冲计数等。

DO-数字量输出接口,控制设备的运行和启停。

(3)检测元件和传感器、执行调节机构:检测元件和传感器包括各种敏感元件、变送器、触点和开关,检测并采集各类型的参数,并将信号反馈至各分站控制器。执行调节机构接受DDC控制器发出的控制信号,控制调节现场设备的运行。

3、系统设计

3.1 设计流程

首先,确定系统所要达到的控制目标、需要监控设备的种类、数量和分布,设计系统总控制网络图。其次,确定各子系统的控制方案及所要达到的控制目的,设计各子系统控制网络图。在确定被控设备的数量及相应的控制方案后,统计并确定被控设备的监控点数,绘制平面布置及其走线图。最后,项目具体实施工作。

设计步骤:

确定系统的控制范围和要求,需要监控设备的种类、数量和分布。

设计系统总控制网络图。

设计各子系统的架构方案和子系统之间的连接方式、子系统与其它部分的接口。

设计各子系统控制网络图

(5)统计监控点(AI、AO、DI、DO)的数量,根据监控点数和实际分布状况,设计各分站的监控区域。

(6)选择检测元件和传感器、执行调节机构。

(7)选择系统设备。

(8)系统实施。

3.2子系统

(1)空调系统:分为风系统和水系统。其中风系统包括新风空调机组、新/回风空调机组、变风量空调机组。水系统包括冷冻机组、冷冻水泵、冷却水泵、冷却塔、热交换器、热水一次水泵、热泵机组

新风温度传感器用于测量管路中的液体温度或风道内的气体温度,输出信号为0~10V的电压信号或4~20mA电流信号,接至控制器(DDC)的AI接口。通过新风、回风的温度控制新风阀打开的程度,接至DDC的AO接口。压差开关用于检测滤尘网前后风的压力,它是一种数字的输入设备,接至DDC的DI接口。表冷器可根据不同的设定温度和室外的温度,注入热水或冷水,从而加热或冷却空气。风机接至DDC的DO接口控制启停。

水泵接至DDC的DO接口控制启停,水阀接至DDC的AO接口控制打开的角度。通过回风温度控制冷冻水供水阀的开度,通过冷冻水供水温度控制冷冻水旁通阀的开度。当冷却水回水温度不能保证时,则自动起动冷却塔风机。

(2)给排水系统:各类水泵、各类水箱

给排水系统的设备耗能分为两个方面:水能和电能的损耗。给水的能耗主要包括生活用水的能耗和消防用水的能耗,用电能耗主要集中在水泵运转与消防自动喷淋系统,水泵的耗电量与建筑物用水量呈正相关,喷淋系统用电与系统设计功率正相关。

(3)电力系统:照明控制、高/低压信号测量、备用发电机组

系统管理中心提供对于建筑物内的高低配电房及所有变配电设备的监视报警、管理和自动控制,提供对于重要电气设备的控制程序、时间程序和相应的联动程序。

(4)电梯系统

电梯系统根据功能不同,数量和类型也不同。根据电梯的运行需求,对电梯的启停进行时间程序设定。

(5)保安、门禁系统等。

3.3 设计方案

YEPEF-LY-V1.0系统是由我厂自主研发的一套BAS系统,系统架构如图2所示。本系统包括2台上位机、2套DDC控制器、6套受控模块。系统设中央工作站,由2台计算机(含管理计算机)联网组成。硬件采用安装Windows XP专业版操作系统的主流配置的PC机,软件采用行业常用厂商(如西门子、霍尼韦尔、研华等)的监控软件。下设数字控制器(DDC),各DDC控制器以控制总线连接到中央工作站,实现联网控制。DDC受控模块自主研发设计,通过上位机可实时监控各受控模块。中央工作站的主机与各DDC控制器之间可以通信,也可以相互交换传递信息。当系统出现异常情况时,会自动报警并记录。

图2系统架构图

DDC控制器通过AI接口和DI接口实时采集数据,经运算处理后发出控制信号,并通过AO接口和DO接口直接控制受控模块,DDC控制器采用24VDC电源供电。输入信号类型包含0~10VDC和0~20mADC模拟量信号输入、无源开关量信号输入。输出信号类型包含数字量输出、0~20mADC模拟量信号输出。

4 结束语

本文对BAS系统的构成作了简要的介绍,阐述了系统设计的步骤和方法,对BAS系统做出了概要设计,给出了具体设计方案。系统经实际测试和试用,运行效果稳定、良好,有较强的现实意义。

参考文献

[1] 《楼宇自动化技术与应用理实一体化教程》,高安邦,佟星主编,.机械工业出版社. 2013 .

[2] 西门子.Insight软件自学教程,2012版.

[3] 西门子.APOGEE顶峰系统设计手册,2010版.

[4] 瞿友汉. 数字化楼宇中的自动监控系统设计与实现[D]. 湖南大学 2011.

作者: 朱政

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