樓宇自控系統整體解決方案研究

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[摘要] 文章簡要介紹樓宇自控系統的概念和結構形式,對其中有代表性的西門子S600頂峰系統,江森Metasys樓控系統和浙大中控OptiSYSPCS-300樓控系統的組成與特點進行詳細的說明,為工程技術人員在進行相關設計時提供參考和依據。

[關鍵詞] 樓宇自控系統;S600頂峰系統;Metasys樓控系統;optiSYSPCS-300樓控系統

自從引入微處理器技術以來,樓宇自控技術的發展已走過了20多年的歷程。樓宇自控設備從沒有通信功能的獨立控制器發展成為具有通信功能的網絡控制器,樓宇自控系統(BMS)從最初只有樓宇設備自動化系統(BAS)擴展到包含通信自動化系統(CAS)、辦公自動化系統(OAS)、防火自動化系統(FAS)和安全保衛自動化系統(SAS)。隨著智能建筑的進一步發展,不僅要求樓宇自控系統本身高效、集成,而且還要求與其他系統(如物業
管理系統)高效集成,稱為建筑集成管理系統(IBMS)。因此,樓宇自控系統的集成直接關系到智能建筑集成系統的成敗。

從樓宇自控系統的結構形式上講,不外乎以下三種:(1)集散系統(DCS)結構:該結構是由中央站和分站兩類節點組成的分布式系統,具有管理層和自動化層兩層結構。它以DDC控制器為基本單元,控制器與現場的傳感器和執行器采用電氣連接,信號標準為0-10V或4-20mA,其優點是數據傳輸速度快,不受通信傳輸延時和不確定性的影響。對于信號點分布比較集中、控制策略較復雜的系統,采用這種結構形式實現較為合適。(2)現場總線系統(FCS)結構:該結構是以單個的傳感器和執行器為通信節點,信號點可發散分布,不受距離限制,其測量和控制精度不受距離影響,可實現全數字、雙向、多站的數字通信,同時,在可維修性、互換性和開放性等方面都比DCS系統有較大的提高,典型代表有:LonWorks,BACnet,CANBus和以太網。(3)集散系統和現場總線綜合結構:該結構分為三層,管理層采用某種網絡協議進行通信,這種開放性使得管理信息集成更加容易;自動化層采用基于控制總線樓宇自動化系統數據通信協議的DDC分站控制器,該層具有以DCS為基礎的經驗,各種控制功能、應用軟件比較完善,易于處理DDC分站之間的控制協調;現場層采用基于現場總線的I/O模塊或現場DDC控制器,在該層上控制功能相對簡單,因此既能充分發揮現場總線的優點,又能避免復雜控制算法實現困難等問題。

伴隨著樓宇智能化進程突飛猛進的發展,過去許多原本屬于工業控制范疇的理念和技術已成功應用于樓宇自控,并結合具體現況衍生出具有鮮明自身特點的產品。許多國際化的大公司紛紛涉足于這一領域并提出了完善的解決方案,比較著名的有英國卓靈(TREND)、美國埃施朗(Echelon)、英維思(Invensys)、海灣集團(GST)、霍尼韋爾(HoneyWell)、德國西門子(SIEMENS)、美國江森(JohnsonControls)、加拿大Delta等,在國內有浙大中控。這些公司的解決方案和產品形式各異,采用的技術和標準也不盡相同,用戶可根據自身需求、成本等因素綜合考慮。下面,本文就西門子S600頂峰系統、江森Metasys樓控系統和浙大中控的OptiSYS PCS-300分散式可編程樓宇控制系統做簡單的介紹,為工程技術人員提供一些設計參考。

一、S600頂峰系統
S600頂峰系統由西門子樓宇科技公司推出,該系統是以Insight圖形工作站為核心,與設置在各監控現場的各類型DDC子站組成的大型集散式樓宇自動化控制系統。采用多層網絡結構:管理級網絡(MLN)、樓宇級網絡(BLN)、樓層級網絡(FLN)。其“開放式”網絡結構及軟硬件兼容的特點便于與新技術結合,方便系統擴容與保護用戶初期的投資。主要監控設備包括:(1)中央空調(冷凍機房、新風及空調機、主要的供風和排風機、空調系統分區開/關監控、中央空調計費系統);(2)給/排水設備;(3)公共照明系統分區、分層開/關監控;(4)變配電系統監控—高壓及配電監控—通過電力變送器對整個樓宇供電情況進行監控;(5)自動扶梯和電梯監控;(6)消防系統報警監控;(7)鍋爐機房及熱水供應監控系統;(8)防盜系統。

1.Insight圖形工作站系統特點:具有操縱者安全密碼、圖形化系統顯示和操作、報警演示和警報管理、趨勢數據的搜集、設備運轉的時間表式控制、控制點的集中索引、系統數據庫編輯和儲存、6級密碼保護、操作命令記錄報告、面向Mi-crosoftExcel的趨勢數據界面等。

2.模塊化樓宇控制器(M BC)和遠程樓字控制器(RBC):MBC和RBC都是一種高性能的模塊化直接數字控制(DDC)管理的現場控制臺。現場控制臺在不依靠較高層處理器的情況下,可以獨立工作或聯網以完成復雜的控制、監視和能源管理功能。MBC和RBC對分散的樓層網絡(FLN)裝置和其他樓宇系統(如制冷機、鍋爐、消防/人身安全設施、保安設施和照明設備)進行中央監視和控制臺在樓宇級網絡上實現通信,區別在于RBC提供撥號功能以實現遠程控制。

3.樓層網絡控制器(FLNC):FLNC是S600頂峰系統樓宇管理和控制系統不可缺少的一部分。它是一種可編程的樓宇網絡設備,作為協調器,可為多達96個樓層網絡設備服務,其主要功能是在BLN上通訊將樓層網絡設備信息傳送到其他BLN設備。FLNC可收集到設備環境的信息,并可執行帶有操作員命令和要求的控制程序,也可產生控制管理決議。

4.單元控制器(UC):UC為單獨的空氣處理設備的溫度控制和能源管理功能提供直接數字控制(DDC)技術。單元控制器可作為獨立的控制器工作,也可與局域網(LAN)連接來擴展S600頂峰系統。時間表、設置點和其他工作參數可通過使用可選小鍵盤顯示或單元控制器接口軟件來設定或改變。

5.終端設備控制器(TEC):TEC是對變風量(VAV)、定風量(CAV)、雙風道、風機盤管、通風單元等末端裝置提供控制的控制器的統稱。典型的終端設備控制器包括:終端盒控制器(TerminalBox Controller)、定風量控制(ConstartVolumeController)、雙風道控制器(DualDuctController)等。終端設備控制器可獨立或聯網工作以完成復雜的HVAC控制、監視和能量分配。

6.數字控制單元(DPU):為了控制和監視高數字點密度的遠程點和區域,數字控制單元(DPU)為現場控制器(MBC、RBC.、SCU和FLNC)提供了額外的數字點容量。作為現場控制器的一個擴展,DPU為遠程數字點提供監視,例如低溫探測器、熱源探測器、流量開關、占月計數計和輔助觸點等。DPU還用在電機控制中心,在多臺電機運轉或停轉時,對它們的情況進行監視,以及對多級電加熱進行步進控制。

7.模塊化燈光控制器(MLC):M LC的組成包括:安裝在機箱內的燈光控制模塊(LCM)、電源單元以及諸如繼電器控制模塊(RCM)、數字輸入模塊(DIM)、可編程開關模塊(PSM)等燈光網絡(LLN)設備。燈光網絡在LCM與LLN設備之間的通信采用了LON網絡連接技術。該技術的特點是電源和數據共用一對雙絞線,用戶在電源節點的鏈接上幾乎不受拓撲結構的限制。

二、Metasys樓控系統

江森自控公司總部位于美國威斯康辛州的密爾沃基市,創立于1885年,為財富500強公司。江森自控公司樓控部雖然在整個江森只占有一小部分,但其樓控市場在中國也占有很重要的位置。其Metasys樓控系統是一個“分散式”的建管系統,意思是將“智慧”下放到網絡中的所有裝置,從操作站、網絡控制器到數字控制器。軟件功能及數據庫也是存放在網絡中的每一個裝置上,整個系統不存在任何一個“中央”設施,可以完全監察及控制整幢建筑物。Metasys以運行于上位機的動態圖形軟件-M5和中文管理軟件-PMI為人機界面,以NU-NCM 361-8網絡控制器為核心,以DX-9121直接數字控制器為控制單元,以溫度壓力傳感器為信息獲取途徑,以電磁閥和各種開關為執行機構。

1.動態圖形軟件M 5:采用全新的動態圖形界面,可伴有音樂和旁白,更生動地描述現場情況,如配置攝像頭,同時可將受控設備的實時圖像通過集成系統傳到操作站,從而更準確直接地指導操作員應采取的動作。例如有報警信號發生時,窗口自動彈出,并在設備的相對應的區域開始變色或閃爍。通過對動態圖形界面進行編程,可以快捷地實現大部分的監控功能。

2.網絡控制器NU-NCM 361-8:網絡控制器是江森公司M5樓宇控制系統的核心器件,它不僅負35責工作站與下面DDC直接式數字控制器的通訊,還負責全部系統功能,使得M5系統在沒有工作站投入運行的情況下也能按預定的程序和時間表自動管理樓宇機電設備。網絡控制器內部的程序除固化的操作系統軟件外,其他所有的程序都可以用江森的專用軟件建立,如DDL語言和JC-BASIC編程工具言語。這樣可以使整個Metasys具有最大程度的靈活性,使網絡控制器能夠應付不同的應用場所。

3.直接數字控制器DX-9121:是一種理想的應用于冷凍機、鍋爐、空氣調節、照明及相關電氣設備控制的控制器,它可以和傳統的可編程邏輯控制器PLC一樣提供準確的直接的數字式控制。DX-9121在硬件上和軟件上均具有很強的靈活性,通過加裝輸入輸出擴展模塊,DX-9121可以擴展它的輸入輸出點,并且還通過面板上的電光二極管顯示屏查閱每一個輸入輸出點的狀態。DX-9121的網絡通訊采用了LONWORK技術,這是一種無主的點對點通訊技術。它不僅可以獲得本身的輸入輸出點,還可以通過網絡從其他的DX-9121上獲得參數,這樣在實際應用中可以大大擴展了DX-9121的監控范圍。DX-9121獲得了LONMARK認證。

4.TE-6300系列溫度傳感器:TE-6300系列傳感器經濟實用,適用于多種溫度測量環境,包括室內、室外、風管、水管及風管平均溫度。傳感器有多種形式:1KΩ鎳薄膜,1KΩ平均值,1KΩ鉑薄膜,1KΩ鉑等效平均值以及2.2KΩ熱敏電阻。所有的傳感器都帶有所需的安裝附件,大大方便訂購和安裝,從而減少調試的時間及費用。

三、OptiSYS PCS-300樓宇控制系統

浙江浙大中控信息技術有限公司創建于1999年,是浙江中控科技集團有限公司的重要組成部分。公司憑借多年來在公用工程自動化控制領域豐富的整體設計、系統集成和工程實施的基礎上,依托中控集團雄厚的自動化技術、信息技術積累,成功設計開發出了基于OptiSYS PCS-300分散式可編程樓宇控制系統。該系統是一套真正的分布式智能樓宇自動化控制系統。

系統采用兩層網絡結構、兩種總線方式,底層采用基于CAN總線的通信方式,上層采用工業以太網傳輸方式。主要模塊有高性能以太網控制器模塊、各類智能I/O模塊、網絡接口卡及相應控制器編程軟件、OPC服務器軟件組成。現場檢測主要是通過各種傳感器和測量儀表(如溫度、濕度、感光、感煙、水位、液位、流量、電流和電壓等)采集現場數據,通過I/O模塊經CAN總線傳送給以太網控制器。執行器則根據控制器發出的控制指令,完成對不同設備的控制(如各種閥門或風門的開閉與調節等)。網絡管理功能由PCS工程師站來完成,包括配置設定的系統參數、選擇監控方式、定義和更換節點等。

OPTISYS系統中所有的DDC控制器和中央監控電腦都通過以太網連接,處于平等的地位,和傳統的主從通訊方式不同。每個DDC控制器都能夠獨立工作,不受中央或其他控制器故障的影響,從而大大提高了整個集控管理系統的可靠性,DDC均有CPU處理器進行數據處理,并且系統可對所有的DDC進行巡檢,如有DDC軟件丟失,中央管理站可自動下載程序,保證了系統的運行可靠。DDC控制器的CPU主控模塊和I/O擴展模塊之間采用先進的CANBUS或LONWORKS總線,所有的I/O擴展模塊都有自己的處理芯片,可以實現遠程放置。

在此基礎上,又推出的智能建筑信息監控系統AdvBMS(Building Information Management System)。AdvBMS是面向建筑自動化行業、采用子系統集成模式的,集數據采集、網絡通信、自動控制和信息管理于一體,是一種可二次開發的監控管理平臺軟件。AdvBMS系統的整體目標是要對建筑物內所有建筑設備采用現代化技術進行全面有效的監控和管理,確保大廈內所有設備處于高效、節能、最佳運行狀態,提供一個安全、舒適、快捷的工作環境。

作為一套先進的綜合集成管理軟件,AdvBMS具有以下功能:

(1)集成大樓內的樓宇自控系統、消防報警系統、電視監控系統等弱電系統。

(2)具備流程監視、數據瀏覽、報警記錄、實時趨勢、歷史趨勢、分析報表、系統聯動等全面功能應用。

(3)強大的實時性,實時數據的滯后時間小于3秒。系統具有操作報警、生成各種生產報表等功能。

(4)按照B/S、C/S模式設計,在內部網絡或Internet上均可運行。系統對客戶端訪問數據的數量沒有限制。

(5)徹底解決智能建筑中多種、多套弱電系統的聯網、集成、管理問題。

(6)采用實時數據庫技術,滿足企業多工段、多車間、多過程集成需要。

(7)符合ODBC/SQL工業標準的數據庫系統,能夠與物業管理信息系統緊密集成。

(8)采用OPC、COM/DCOM、VBA等先進技術和開放結構,方便用戶開發應用和嵌入第三方產品。

(9)操作界面友好,易學易用,其數據管理和分析工具能滿足物業管理人員的需要。此外,OPTISYS樓控系統可以通過OPC或DDE網關,與國際名牌消

防系統、保安系統、智能卡系統、照明控制系統、冷凍機、鍋爐、高低壓配電系統直接通訊連網,實現無縫集成。

四、結語

作為智能建筑中最關鍵的環節,樓宇自動化系統正以前所未有的速度向前發展,各種新技術、新產品和新的解決方案層出不窮,而作為工程技術人員,更應該保持頭腦清醒和冷靜,根據實際情況做出最佳的選擇。

[參考文獻]

[1]董春橋,袁博.樓宇自控系統集成技術及發展方向[J].智能建筑與城市信息,2005,(12).

[2]江森自控公司的Metasys系統[J].智能建筑與城市信息,2005(,4).

[3]OPtiSYS PCS-300分布式可編程控制系統[EB/OL].http://www.21ca.net.2006.

[4]S600頂峰樓控系統[EB/OL].http://www.ak-w.com.2005.

作者: 來源: 發布時間:2012年04月05日
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