楼宇自控方案设计

1、楼宇自控方案设计第一节前言 .2第二节霍尼韦尔楼宇自控系统综述3第三节EXCEL5000 系统构成7第四节EXCEL5000 系统软件功能简介9第五节楼宇自控系统功能17第六节大厦综合楼楼宇自控系统配置20第一节前言随着我国经济的飞速发展， 人们日益关注环境质量， 而获得一个舒适生活环境必不可少的一个必要条件就是要具备一套高品质的空调控制系统， 做为现代化的综合办公大厦， 必然要选择一套功能完善的控制系统， 以期在大楼内营造一个舒适的工作环境，鉴于此，本公司建议采用美国霍尼维尔 ( Honeywell ) 公司的楼宇控制系统，主要有以下原因：1. 美国霍尼维尔 ( Honeywell ) 公司

2、做为当今世界最大的楼宇自动化设备厂商，多年来一直至力于楼宇自动化技术的应用与发展， 在世界各地承建了大量的楼宇自动化工程， 积累了丰富的实际工程经验， 生产出功能完善的楼宇自动化系列产品，该公司产品进入中国以来， 在空调自动控制系统领域一直占据主导地位 目前在国内已有一大批霍尼维尔 ( Honeywell ) 公司的空调自控系统在运行。该公司在国内配备了雄厚的技术实力， 建立了完善的用户服务支持体系， 可为用户提供全系列的服务， 本公司做为霍尼维尔 ( Honeywell ) 公司产品的国内代理与霍尼维尔 ( Honeywell ) 公司一直保持着良好的合作关系， 相信经过我们双方努力，一定能

3、将该工程做好。2.XX 大厦综合楼拟建成智能化大厦， 为了使大楼内布线尽量简捷明了以便于日后系统的维户与管理，建议楼宇自控控制系统布线也纳入到综合布线系统内，目前美国霍尼维尔( Honeywell ) 公司与朗讯科技（原 AT&T ）公司签有相互技术支持文件配有霍尼维尔( Honeywell)设备如何在综合布线系统内连接的技术手册，本公司做为上述两家公司的代理，对其产品及系统都很熟悉， 这也是公司的优势，相信通过努力一定能将两个系统完美的结合在一起，为用户提供一个舒适的办公环境。第二节霍尼韦尔楼宇自控系统综述霍尼维尔 (Honeywell) 楼宇自控系统统称为 EXCEL5000 建筑

4、物自动化系统，该系统从实际需要出发，采用模块化设计，使系统具有极高的灵活性及可靠性，同时该系统还具有高度集成化功能， 可以将空调自控节能管理、 照明控制、出入控制、防火与保安等多种系统综合成为一个网络。2.1. 系统结构EXCEL5000 采用四层结构 (如下图所示 )局域网 (上位计算机管理网络 )中央站分站总线子站子站子站子站现场设备EXCEL5000 系统结构图第一层由传感器及执行器构成，传感器负责将现场物理参数转换成点信号传送到上层控制器，空调系统传感器包括温度、湿度、差压、流量传感器等；执行器负责将上层控制器传来的控制信号转换成相应的物理动做， 执行器包括阀门执行器及风门执行器等。第

5、二层由分布于各楼层区域中的分布式处理器组成， 主要负责收集传感器信号并根据现场请况向执行器发出相应控制指令， 同时负责将本区域内的信息向上层传输，同时负责将上层控制器传来的控制信号转换成相应的控制信号， 分布式处理器对现场设备的接口， 根据信号的类型可分为模拟量与数字量两类， 每类按功能的不同又分为输入、输出两种，分别定义为：AI：模拟量输入；AO：模拟量输出；DI：数字量输入；DO ：数字量输出；第二层与上层之间通过信关通讯， 第二层实现的功能包括监控点处理、 直接数字控制 (DDC) 、分布式能量管理以及时间假日调度等。第三层由若干区域分布式处理器的控制中心构成，一般采用HONEY-WEL

6、L配置采用 586PC 机做为控制中心，低档配置采用 IBM AT 兼容机，高档以上级别 PC 机，主要做为控制核心对更大区域进行控制管理，第三层实现的功能包括原始数据记录、彩色图形、条形图、曲线图、报告生成及其它厂家专门配置的程序功能。第四层由若干第三层控制中心组成，主要针对于超大型建筑物楼宇自动化系统。2.2EXCEL5000 系统开放性EXCEL5000采用符合中国国家标准规定的分级分布式系统,构成一套开放式计算机局域网络。网络结构可基本上分为三层, 最上层为信息域的干线,采用总线型拓扑结构的以太网 (或令牌环网 )以 10Mbps 的高速把多个工作站联接起来 ,构成局域网 , 实现共享

7、网络资源以及个工作站间的通信 , 进而还和其它厂商系统相连 ,第二层为控制域的干线 ,完成集散控制的分站总线 ,可以以 1Mbps 的高速把控制器 (分站 ) 连接起来 ,在这条总线上 ,也设有与其它厂商设备相联的接口 (Open Link), 以实现与其它厂商设备的联网。 第三层为分散的微型控制器 (子站 )互连使用的子站总线 , 子站总线通过子站连接器与分站总线连在一起。2.3Excel 5000保持向上兼容性所有 Honeywell 公司过去多年来生产的产品均可纳入Excel 5000 网络中，使用户不会感到老的产品已经过时。最有代表性的系统是 Honeywell Excel 5000

8、XBSi, 它把过去 20 年来 Honeywell 公司生产的建筑物自动化系统产品全部集成在一起， 使老的产品也能进入新的系统中。2.4Excel 5000支持结构化布线系统Honeywell 公司对美国 AT&T 公司的结构化布线系统进行了广泛支持 , 1992 年 5 月 14 日双方签订正式合作协议，共同开放智能大厦系统 IBS 。Excel 5000建筑物自动化系统在进入结构化布线系统方面, 已取得成功。例如，上海招商大厦已安装一套纳入结构化布线系统的Excel 5000系统。结构化布线是一套综合系统 ，它采用双绞线和双纤光缆以及其它配件，在建筑物和建筑群内构成一个高速信息通

9、路， 它涉及到建筑， 计算机与通信三个领域。 Honeywell 和 AT&T 的合作主要在智能大厦系统 IBS 方面 ，通过对建筑物的结构、系统、服务、管理四个基本要素及它们之间的内在联系的最优化考虑，提供投资合理又拥有高效率的舒适、 便利的环境。它综合了大楼内几乎所有的弱电系统。 Honeywell 的 Excel 5000 系统支持采暖通风空调自控、保安、防火电气设备管理等系统纳入综合系统。采用结构化布线，由于传输介质的统一 ，不仅节省楼内竖井空间，而且无需进行复杂的不同布线系统的协调工作。由于结构化布线的灵活性，在符合中国各种国家规范允许范围内 ，根据不同情况，可将不同的建筑物

10、自动化设备控制纳入综合布线系统中。Honeywell 的 Excel 5000 系统是一个开放局域网系统， 结构化 布线系统良好的硬件平台给 Excel 5000 提供了优越的网络环境 。 Excel 5000 的三层网络：子站总线，分站总线和以太网分别适应 AT&T 系统的铜缆和光缆系统。 在所有墙上布线标准中， 以 AT&T 的建筑物综合布线系统较好， 它侧重于双绞线， 仅在某些合适的场合使用光缆，而且， AT&T 的光缆标准与正在开发中的光纤分布数据接口 FDDT 相兼容。 Excel 5000 系统的布线符合 AT&T 的设计方案。两个公司的系统已经通过

11、试验证明 ，Excel 5000 系统可以使用综合布线系统的各种信息通道。 AT&T 公司的贝尔实验室全面测试了Excel 5000 系统。第三节EXCEL5000 系统构成根据中央站 PC 机采用操作系统不同， Excel5000 可分成三种类型系统结构。3.1XFi开放型建筑物自动化系统XFi 是由澳大利亚 HONEYWELL 公司开发的系统，中央站采用UNIX 操作系统(SCO Open3.0) 平台作为网络环境，信息传递采用TCP/IP通信协议，联网能力极强开放性好，支持多种网络环境 。其中保安防火子系统 ( XSM) 包容了许多新技术， 也可连接火灾报警控制器和可编程序控制器

12、。 因此，该系统适用于防火保安管理系统和照明控制系统为重点的系统， 它可以联接设备控制防火保安等系统，而系统容量也较大，每个 XFi 可达 20,000 点，每个 XSM 可联接台读卡器，几个 XFi 经以太网联接， 更可控制高达 40,000 点或更多， XFi 1024或 XSM 的工作站，都是以连接在以太网工作为基点来考虑的， 可以说 XFi 或 XSM 是一个以太网工作站系统。3.2综合型建筑物自动化系统在三种系统中，网络开放性较差，虽然它可以联入NOVELL 网，但中央站本身不具备成为服务器的条件。但是，多个 XBSi 工作站 ，可以通过 L2 总线相连 ，即通过 W7053 互相用

13、 L2 总线连接起来 ，形成 DELTA 网络。这是 Honeywell 公司自己的局域网 ,可使不同的 XBSi 工作站联接在一个网络中 , 总的点数可以从 3000 点扩展至 20,000 点。但总的 来说 ,在三种系统中。3.3XBS 基本型建筑物自动化系统.XBS 是在微软公司 Windows 环境下的网络系统， 和第三者系统有很好的联网能力 .从现场设备控制器的角度来看 ,XBS 有最大的容量 ,其 C-Bus 的最大数量为 24 条，可以连接 24×29 696 台直接数字控制器， 点数可达 36,000 个之多。XBS 的工作站，都是以连接C Bus 上作为基点来考虑的

14、，可以说， XBS是一个 C Bus 中央通信总线工作站系统。XBS 的中央站采用 WindowsNT 或 Novell Net Ware操作系统,信息传递采用通信协议TCP/IP 。XBS 是以空调自控、电气设备控制为主要内容的建筑物自动化系统。此外， Excel 5000 还有一套专用于保安和防火的开放式网络系统 XSM, 这套系统与 Xfi 相似，中央站采用 UNIX 操作系统 ，主要内容是人员和电梯的出入控制。*“点”：指在控制系统中能进行主动通讯的控制点, 如该点可以发出报警信号或开关状态变化信号等，基本上接近物理点的概念。第四节EXCEL5000 系统软件功能简介4.1 控制中心控

15、制中心采用 DELTA NET 图形中心 /EXEEL 5000 系统，该系统为霍尼韦尔最新推出的新一代产品， 该系统具有极强的系统连网能力， 既可以用于本地现场局域网，多个局域网可构成一个广域网， 因此系统能够实现容量近户无限的配置。4.2 系统运行环境* 系统主机根据系统规模可配备 386 或 486 以上档次的微机；* 支持通过 TCP/IP 可支持以太网及令牌环网；4.3 系统软件功能软件提供直观的操作员接口， 该接口有下引菜单及对话方框， 这样可以对新操做员的培训周期， 也可以提高有经验操做员的效率。 该图形中心采用现场指定的图形做为基本框架， 彩色和动画功能可产生动态视觉效果， 有

16、助于立即识别设备运行状态，便于操作员快速方便的对系统进行调整，该系统具备以下特点：简捷的图形控制和命令输入选择方式最新技术的、面向对象的图形接口为用户提供了强有力的人机界面。诸如 Microsoft Windows 3.1和 X-Windows/MOTIF等工业标准的图形用户界面的使用，提供了熟悉的操作环境，从而使操作员培训大大减少。对用户可组态的下拉式菜单和工具棒的扩展使用，可以直观地引导并快速访问关键的过程数据。另外，操作员站根据需要可配置多种可选的硬件设备，如霍尼韦尔通用站薄膜键盘，跟踪球或触摸屏。可组态的窗口管理设备、允许根据操作要求选择可重定尺寸的窗口或满屏锁定。对于报警， 控制故障

17、和任一控制器间的通讯失效， 控制器的顺序控制工况的设备停机时间等紧急信息的传送， 是通过在画面上专门的报警行， 来指示最高优先级的、最新的 (或最先前的 )未经确认的系统报警。操作员通过一系列现场指定图形可观察大楼的各个系统，这些现场指定的图形表示了设备和控制的等级， 例如：顶层图形可显示出 4 栋大楼的代号， 选择其中一栋大楼可显示其各楼层及设备群； 选择某一楼层可显示该层的空气处理系统及其传感器、风门和风机，风门显示在其当前命令位置时叶片的开度(如100 开或 50 开 )，风机以动画形式显示，若风机处于接通状态，则风机的风扇运动。操作员无需通过一系列复杂的图形操做便可以直接访问某一指定的

18、图形观察其工作状态；同时 ,操作员能控制图形如何显示；当每一新图形出现时 ,它可以直接显示在现行图形的顶部 ( 平直显示 )，也可以显示在稍右下位置，这样图形的上部仍可显示 ( 堆积显示 )，每一图形标题均在图形上部显示，以便于查找；若操作员想同时显示两幅图形， 可选定并排显示功能， 此时系统将在屏幕的左右两侧各显示一幅图形。 本系统可提供两种操做方式， 一种为键盘操作， 一种为鼠标或触摸屏方式。系统加密措施可防止非授权人员操做系统各操作员所能操做的内容由所授权限决定， 为防止高级别操作员进入系统后离开时忘记退出而使非授权人员操做， 本系统特设了自动退出功能， 针对不同级别可设定时限，当设定时

19、限一到即自动退出。可定义的报警处理功能报警显示可为描述符或行 480 字的报警报文，多重报警以优先次序显示，操作员可按鼠标器或键盘取出有关图形，及时对报警进行处理。系统具备各种内容丰富的报警管理程序、 可使操作员及时注意到过程故障或非正常情况。通过操作员屏幕上专用的系统报警区及音响来通知操作员报警情况。系统数据库中的每一点， 不论测量点或派生点， 均可按多种报警条件进行组态。每个模拟量点可以有多达四种报警条件，每一种有各自的优先级。报警类线包括模拟量值高，模拟量值低，模拟量值高高，模拟量值低低，偏差高、偏差低，变化率、传感器高，传感器低。任一数字量点的状态均可报警。 每一状态可以有一个单独的优

20、先级。 报警优先级有四个：日报，低，高和紧急。所有报警均记录于系统事件数据库以备日后使用，例如作出报警 /事件报表。另外，所有低、高和紧急报警均自入报警汇总显示， 并可根据需要按优先级顺序， 对报警进行筛选， 以便操作员首先处理最高优先级报警，留下较低优先级即不太重要的报警稍后处理。控制点趋势处理系统提供灵活和强有力的趋势图功能，以用来及时地、 精确地分析过程的历史数据和派生数据。历史数据可按以下方式进行趋势显示：单棒图双棒图三棒图多线图XY 图(点绘图 )数字式 (列表 )趋势图可包含在用户组态的定制图中，以便于存取历史数据。标准的趋势功能包括可组态的采样密度 (每幅趋势最多 999 个采样

21、值 )，每幅 8 点，卷动，缩放，细线标尺读数，百分比或工程单位标度。灵活的趋势图组态允许趋势在线修改，其操作只需简单地从数据库中选择所要的点和参数。 历史数据库中任一可用的历史采集间隔，都可以用作趋势曲线的时基，使得每幅画面上的数据趋势，可以从1 秒到 24 小时。归档的数据亦可用来与当前的历史数据一起来作趋势显示，以便于比较数据。这对“最佳情况”与“当前情况”作比较是特别有用的，能使操作简便。系统提供整套预组态的画面，用来减少建立系统的时间。这些包括：点细节显示报警摘要显示趋势显示报表显示分组显示系统诊断显示显示生成器功能系统还提供一个强有力面向对象的，全集成的用户显示生成器，用来在Mic

22、rosoft Windows或 X-Windows/Motif环境中开放专门的应用画面。 过程和调色板可用来便捷地生成图象，使用三维或不使用三维效果。显示生成器提供一个诸如冷冻机，阀，空气处理单元，挡板等图素库，来进一步加快图形开发。可参考图形生成器激活时的图形显示。报表生成功能XFi 提供带标准报表的广泛的报表生成工具，这是用填空方式的、易于组态的报表。系统中的报表类线包括：报警 /事件查询使用搜索滤除器列出报警和事件清单报警持续时间计算所选报警持续时间归档归档历史数据文件，该文件可以存贮在离线介质上，供以后使用或用作趋势显示资料点特性报告数据库状态，如关掉对点的扫描，报警被禁止等点交叉参考

23、辅助数据库管理功能报表可按操作员请求生成，如通过键盘上的专门按钮或按用户图形中的目标，或周期性触发或由时间触发。 报表可直接送至操作台或任一台已组态在系统中的打印机。 另外，报表数据也写入系统的硬盘， 并可按要求传送到其它计算机系统。系统控制算法XFi 提供一套强有力的标准处理算法，它们可以附属于实时数据库的数据项。算法可周期性地或由一件事的发生而激活。周期性算法包括：算术计算累计设备运行小时数布尔量计算积分逐段线性化最大值和最小值记录事件驱动算法包括：报表，任务或显示请求分组点控制区域或分组报警的禁止混合的分层点报警网络使能器系统的开放网络结构， 允许简单地将设备数据集成到其它网络中去， 以

24、供应用。在这些网络中， 当需要时可提供实时或历史数据的存取。 丰富的程序可用来支持任意一类需求，允许通过可组态接口，将设备数据与其它系统紧密集成。网络服务器网络服务器是系统网络访问的基础。 网络服务器在每个 XFi 节点上运行，以提供高效的、对 XFi 数据库的实时访问，供基于网络的应用程序使用，如网络 DDE 网络节点接口和网络 API 等选件。网络 DDE基于 Microsoft Windows 3.0/3.1 的应用程序支持 Windows 动态数据交换 DDE( 如 Microsoft Excel 电子数据表格 )，这些应用程序可以通过使用网络 DDE 选件从 XFI 系统获得实时数据

25、。这个选件与系统网络服务器联接，就可完成对一个或多个系统数据库中数据，进行有关的特殊的存取，从而提供一种强有力的数据合并和报表的方法。网络节点界面在多个 XFI 系统需要集成的场合， 网络节点界面允许在系统节点间，进行高性能的数据交换。网络程序接口 (API)在网络中其它平台上执行的应用程序可以通过使用网络应用程序接口(API) 。方便地在整个网络上存取系统的实时数据。API 提供 C 语言或 FORTRAN语言的高级子程序调用，允许在网络环境中对系统数据进行读 /写访问。在主机与系统数据库之间的数据交换对于应用程序来说是透明的， 结果使应用程序集成在时间上大大减少。旋转连接站旋转连接允许网络

26、上的多个操作员站共享数个预组态的系统连接器。这就允许在一个 PC 网络上的很多用户分时地，图形化地存取产生的数据。应用程序启动器系统提供了许多强有力的应用程序启动器，用来支持可组态的应用程序 (而不是作程序设计 )以满足一些特殊的应用程序要求。 应用程序允许时间大大减少，由此大大改善了自动化价格性能比。快速历史数据某些应用程序要求历史数据俘获间隔低于 5 秒，选用系统快速历史数据功能可方便地满足这个要求。 俘获的历史数据可通过标准系统趋势程序和显示生成器来显示。快速历史数据亦可由系统报表系统和基于网络的应用程序存取。停机时间分析停机时间分析可被用来对任一设备的故障切断或停机进行检测，记录和编码

27、，以提供设备停机时间分析。 所有当前的延误清单以及以前的延误清单都被保存起来，并对每次停机指定一个类型及原因代码。 停机时间报告将按需要打印或定期打印，指出停机时间，并按类型和原因分类排列。自由格式报表可选用自由格式报表， 为用户定制报表格式提供了可组态的报表工具。 自由格式报表生成器可以对系统实时 /.历史数据库以及 UNIX 文件系统进行完全的访问，从而提供报告组态的充分灵活性。自由格式报表生成器也允许对实时或历史数据进行计算，其中包括统计计算，如平均值和标准偏差，以及最大 / 最小值的确定。最后，报表输出快接按要求定制，从而提供用户所需的报表格式。时间表时间表选项可对点控制按指定的日期和

28、时间自动地编制时间表。这个时间表可以进行一次，也可以按预定时间间隔重复进行。用户应用程序生成器如果需要，专用的应用程序可通过使用应用程序设计员接口， 被方便地组合到系统中去。该工具提供了一个 C 语言或 FORTRAN 语言的子程序库，以提供一个与系统实时数据库的稳定的接口。用户可定义的数据库段， 可被用来保存应用程序数据， 这些数据以后可以由标准图象生成器来显示，或被报表子系统所访问。第五节楼宇自控系统功能5.1 中央空调及新风系统功功能:冷冻水和冷却水系统：(1) 监视冷水机的运行状态及故障报警，统计并打印各台冷水机累计运行时间。(2) 监控冷水机组系统 ( 包括冷冻水循环泵、冷却水循环泵

29、、冷却塔风机和 进水阀 ) 的连锁顺序启、停、并就在就地设有手动启、停。(3) 测量冷冻循环水供、回水的温度和冷冻水流量，根据冷冻水流量及供、回水温差控制冷水机运行台数。(4) 测量冷却循环水供、回水的温度，根据冷却水供、回水温差以及冷水机运行台数，控制冷却塔风机组的启、停。(5) 监视冷冻水循环泵、冷却水循环泵、冷冻水补水泵、冷却塔风机和进水阀的运行状态与故障报警，并记录运行时间。(6) 监视冷冻水、采暖合用膨胀水箱的高、低水位及超限报警。(7) 冷冻水膨胀水箱的液位信号夏季自动控制冷冻水补水泵的启、停，冬季手动切换为自动控制热力系统补水泵的启、停。(8) 监视冷冻水过滤器的压差报警。新风机

30、组：(1) 监控风机的运行状态、启停及故障报警，并记录运行时间。(2) 自动控制新风机组的启、停，并在就地设有手动启、停。(3) 测量过滤器进、出口两端压力。(4) 测量风机出口的温、湿度，温度传感器控制调整水路二通阀的开启度，温度传感器控制加湿器的开关。(5) 监视防冻保护器开关状态及故障报警。(6) 监视新风门、水路二通阀和防冻保护器的连锁动作。空调机组：(1) 监控风机运行状态、启停及故障报警，并记录运行时间。(2) 自动控制空调机组的最佳启、停，并在就地设有手动启、停。(3) 测量室外温、湿度。(4) 测量回风的湿度，温度传感器控制加湿器的开关。风机盘管：(1) 客房或办公室内设三档开

31、关带温包的风机盘管，同时就地可自行调整温度设定值，温度传感器测定的温度与设定值比较后自动调整风机盘管水路二通阀的开启度。热力系统：(1). 监控采暖、空调热水、生活热水循环泵和热水补水泵的运行状态和启、停及故障报警，并记录运行时间。(2). 监视膨胀水箱的高、 低水位及超限报警， 根据水箱液位信号自动控制热水补水泵的启、停。5.2 供配电系统：(1). 自动记录电网的电流、电压、有功功率、无功功率、功率因数。(2). 自动运算并打印高峰负荷电量、日用电量、日平均用电量、日平均负荷率和打印停复电记录。(3). 显示高压断路器离合状态， 监视高压进线断路器、高压母联断路器、高压母线分段隔离小车、高压出现断路器的运行状态及故障报警。5.3 照明系统：1. 分区域控制办公室、会议室和谈判的照明用电。