艾顿楼宇自控系统设计手册

艾顿楼宇自控系统设计手册第一章开放式建筑物自动化系统智能大厦中建筑设备自动化系统（BAS）包容的设备和子系统愈来愈多，愈来愈复杂。建筑物自动控制中的系统集成问题一直困扰着开发商、系统集成商。各种专有系统的存在、通信协议的多样化将造成如通信速率、编码格式、同步方式、通讯规程的各不相同，因而使这些产品之间的互连、互通及互操作变得极为困难；各子系统、各家的产品难于集成或只能实现有限的集成，也使得投资成本大大的增加。同时，如果系统中各种设备及子系统不进行互连而独立运作，则不能进行一体化协调运作，将影响到安全管理、节能管理，必定造成建筑物自动化系统管理效率低下、维修困难、扩展维护费用高等弊端。所以，采用标准的、统一的开放性协议成为迫切实际的需要。开放性协议通常由学会或标准组织制定和升级，代表该领域的最新技术和发展方向，并在制定和升级时，开放协议采用公开的方式。因此开放性协议不具有垄断性得到了绝大多数厂商的支持。建筑自动化开放系统是指建筑物自动化系统所有部件均以公认的工业标准技术制造，系统符合公认的工业标准结构。从而，开放系统各个部件能够用不同厂商的产品组合及互换，实现互相操作。开放系统对制造商和用户都是一次巨大的技术革命。它有两个特点，一是系统确定的技术规范是所有厂家共同遵守的（如：国际标准ISO16484-5-BACnet），与各个生产厂商的制造工艺及过程无关。另一个特点是它的互用性，同样功能的部件，虽然由不同厂商生产，但可以互相替换。开放系统意味着建筑自动化系统从不同制造厂生产的独立的系统，经过用网关Gateway互相连接，进而使采用开放式通讯协议的产品实现可互相操作，直至完全可以互相代替。这种系统对用户有极大的好处，系统有更多的供应商可供选择，减少对某个特定厂家的依赖，尤其在建筑物的使用寿命中，降低了维修和管理费用，系统重新配置和技术升级换代，变得更容易。第二章BACnet标准协议及美国Alerton《BACnet楼宇自动控制网络数据通讯协议》（即ADataCommunicationProtocolforBuildingAutomationandControlNetworks，简称《BACnet协议》），它是美国采暖、制冷和空调工程师协会（ASHRAE）组织20多位世界级专家经过近9年时间的研究制定的世界上第一个楼宇自动控制网络协议。它详细地阐述了楼宇自控网的功能，阐明了系统组成单元相互分享数据实现的途径、使用的通讯媒介可以使用的功能以及信息如何翻译的全部规则。因此，它确立了不必考虑生产厂家、各种兼容系统在不依赖任何专用芯片组的情况下，相互开放通讯的基本规则。BACnet标准是楼宇自动控制领域中第一个开放性的组织标准，不属于某个公司专有，任何公司或个人均可以参加该标准的讨论和修改工作，且对该标准的开发和使用没有任何权税限制。目前，BACnet已成为国际上智能建筑发展的方向和主流通信协议，是一项极具开拓性的技术，它使不同厂商生产的设备与系统在互连和互操作的基础上实现无缝集成成为可能。充分体现了楼宇自控领域的先进技术，并代表了该领域发展的最新方向。BACnet楼宇自动控制系统的协议体系结构，可以减少报文的长度，降低通信处理的开销，并且也满足楼宇自动控制系统的需要。这个简化的体系结构降低了楼宇自动控制工业的生产成本，同时处理器的大批量生产、局域网技术的发展，也为过程控制和办公自动化工业的发展起到了推动作用。另一方面，BACnet可以充分利用现有的、易用的、应用广泛的局域网技术，如以太网、ARCNET和LonTalk。这样不但可以降低成本，而且也有利于提高性能，为系统集成开辟新的途径。同时，BACnet又具有良好的伸缩性及扩展性，标准中没有对BACnet网络中的设备节点数及BACnet设备数进行限制，可让使用者根据实际情况随意的组建自己的BACnet网络。BACnet协议1995年一经颁布，即引起了各国政府、专家学者和企业的广泛关注。1995年12月由美国国家标准学院通过成为美国国家标准（ASHRAEl35-1995标准）；1998年已被欧共体标准化委员会CENTC247采纳为预备标准（pre-standard）,目前，正对其进一步进行评价，以决定是否为欧共体的正式标准；在1999年12月被韩国采纳为国家标准KSX6909；2000年8月，日本电气安装工程师协会进行了研究，采纳BACnet为该协会协议标准（IEIEJ/P）。同时，一些主要的自动控制设备生产商都支持BACnet，如Alerton（世界上第一家基于BACnet协议开发生产全系列产品的生产厂商，1997年推出在全部各层通信网络均符合BACnet协议的系列产品），Cimetrics，SiemensBuildingTechnology，ABB，HitachiBuildingSystems，ComplianceServicesGroup，RNLFacilitiesCorp.，Carrier，York，Phoenix，JDLBusinessServices，JohnsonControls，DeltaControls，McQuay，ArchitectoftheCapitol，AutomatedLogic，Simplex，Andover，AppinAssociates等厂商。自从BACnet协议作为美国国家标准发表以来，不但在美国本土引起巨大的反响，同时也引起了世界各国智能建筑业界的广泛注意。在发达国家，已纷纷成立了一些重要的组织，其中最重要的如在北美成立了BIG-NA（BACnet'sInterestGroup-NorthAmerica）,在欧洲成立了BIG-Eu（BIG-Europe），在澳大利亚和亚洲成立了BIG-AA（BIG-AustraliaAsia），这些组织在本地区共同推进BACnet协议的实施。国际标准组织（ISO）投票通过了大众期待已久的一个结果：BACnet成为ISO的正式标准，标准编码是：ISO16484-5。ISO于2003年1月18日进行了投票，总秘书于当日宣布了上述结果，并且通知了正在芝加哥举行ASHRAE年会的BACnet委员会。ISO的第205技术会（建筑环境设计委员会）于2002年春季开始进行对BACnet协议的书信评论和投票工作，最后完成了使得BACnet成为国际标准这项里程碑的工作。投票批准BACnet成为正式国际标准的国家是：澳大利亚，比利时，加拿大，中国，丹麦，埃及，芬兰，法国，德国，希腊，意大利，日本，韩国，挪威，俄罗斯，南非，西班牙，瑞典，英国美国。没有投反对票的国家。按照ISO的工作程序，由于BACnet已经被批准成为ISO的正式标准，因此，BACnet不用经历“最后草案级的国际标准”阶段，直接从“草案级国际标准”成为正式发布的国际标准。成为ISO国际标准对于BACnet来说意味着什么？BACnet标准委员会主席SteveBushby说:"BACnet通过ISO被采纳成为国际标准，说明国际社会对于BACnet协议在技术质量和开放的开发与维护过程的肯定。这也说明，我们一直努力促进来自全世界的专家参与BACnet协议的开发和维护工作是成功的。我认为这将对于BACnet的商业推广有重大的促进作用，特别是在欧洲和亚洲"。ISO16484标准共有7个部分，分别是：1、建筑自动控制系统（buildingautomationandcontrolsystem（BACS）），2、硬件（hardware），3、功能（functions）,4、应用（applications），5、通信协议（BACnet），6、协议测试（protocoltesting（采纳ASHRAE135.1建议）），7、工程实施（projectimplementation.）。美国艾顿（Alerton）公司位於美国西雅图Redmond区，成立於1980年，主要业务为开发、生产直接数字式DDC控制器、传感器及相关配套产品。并在业界率先生产了符合BACnet通讯协议的产品--EnvisionforBACtalk，是世界上第一个使用BACnet标准通讯协议的楼宇自控系统生产厂商；是美国暖通学会ASHRAEBACnet成员，同时也是BACnet开发委员会的委员之一，参与了BACnet通讯协议标准（美国国家标准BACnetNASI/ASHRAESPC135P）的开发与编写；是北美BACnet组织的成员；BACnet生产厂商联合会的成员。美国艾顿公司是全球BACnet楼宇自动化系统领域著名的制造商，所有产品都具有BACnet国际组织的标准认证“BTL”，并且符合UL916安全等级及欧洲标准EMCDirective89/336/EEC （CE标示）。美国艾顿Alerton的产品以公认的工业标准技术制造，其系统符合公认的工业标准结构。Alerton采用的工业标准为TCP/IP、BACnet（美国国家标准协会的ANSI/ASHAREStandaed135-1995标准）等。遵循该协议开发的系统非常方便集成不同厂家的自动化系统和设备，能真正实现建筑物不同系统间数据的共用和互操作。由此可见Alerton的BACtalk系统是一个真正的完全开放式的建筑物自动化系统，其系统开放能力处于业界领先的地位。由于Alerton的产品采用了BACnet工业标准技术制造，其新旧产品兼容性很第三章AlertonBACtalk系统结构BACtalk系统是一个集成系统，在管理信息层面，可与办公自动化系统进行联网，实现跨系统间咨询、数据的交流与操作。在多种控制系统集中的应用场合，BACtalk能将多种控制系统联接为一个整体，采用国际标准通讯协议BACnet实现多控制系统间数据的互通信及互操作。BACtalk系统是一个完全开发式的系统，所有的现场控制层设备均采用国际通用的BACnet标准协议，并能与其它厂商生产的符合BACnet标准的产品进行互换。BACtalk系统数据网络通讯协议采用全开放式的工业标准TCP/IP，网络结构采用以太网，网络联接及组网简便易行°Internet技术在BACtalk系统中的使用，使得建筑物自动化系统能与企业网及其它类型的网络互联互通。管理层：从世界的任何地方，只需通过我们简捷的图形操作软件您都能监视和控制您的建筑。使用三维空间动画及真彩色图形去访问实时的数据和能源管理特性。如建筑图形，楼层平面及详细的HAVC设备图形等都可以根据用户需要进行定制。系统的弹性允许BACnet连接到本地网络及互联网络。该层的特点是数据传输的速率高，10/100Mbps，采用以太网联接（TCP/IP）。集成层:在点对点通讯基础上智能型BACnet可编程控制器能对整体简单或复杂的站点执行全局控制策略。这些设备能无缝的连接第三方建筑系统如火灾自动报警系统，门禁管理系统及照明系统。艾顿的VLX及其他高性能的控制器具有以太网接口，是被设计应用于大型、综合的--设备中心，大型的空气处理单元和其他重要的系统。并且，能通过BACnetIP以太网与其他系统集成。现场控制层：艾顿提供了一个全系列的集成、本地的BACnet逻辑控制器-VLC。每个控制器可编写程序去支持一定范围的应用，从综合的空气处理单元到末端控制单元设备如VAV控制器，热泵和空气调节单元。我们所有的BACnet控制器都使用艾顿的直观的、图形化的DDC编程语言--VisualLogic。现场控制总线主要用于现场控制设备间传递实时控制信息，完成对现场被控设备的实时控制。艾顿BACtalk系统现场控制总线为BACnetMS/TP，传输速率最高为76.8Kbps。传感器/执行层:具有独特的传感器，艾顿的Microset能适应于租用控制中心和现场维修工具的应用。该系统也支持传统的传感器及执行器在楼宇自控系统中的使用。BACtalk系统技术规格1、BACtalk系统中央站配置（EnvisionforBACtalk服务器）：1.1、 中央站计算机配置要求:CPUPentiumIII600或更高RAM128M或更高（安装Visio/VisualLogic软件需要256M）硬盘2GB或更大网络适配器10/100Mbps自适应光驱CD-ROM接口并行接口、串行接口操作系统软件：Windows2000专业版/WindowsXP1.2、 网络性能：BACtalk系统能按照下面6种不同的方式组网通讯BACnetEthernetBACnetARCnetBACnetMS/TPBACnetPTPBACnetLonTalkBACnetVirtualLANs1.3、 监控点数：BACtalk系统最大可连接4,194,303独立的设备；BACnetEthernet网络最大可连接1~65,534独立的BACtalk系统或设备；每台BCM或BTI全局控制器的BACnetMS/TP现场控制网络最大可连接0〜255个BACnet现场控制器及协议转换器等设备；每台BCM全局控制器最大支持7条MS/TP现场总线；每台BTI全局控制器最大支持4条MS/TP现场总线；每条BACnetMS/TP现场控制总线最大可连接64个BACnet现场控制器及协议转换器等设备;系统服务器最大可达1~65,534台系统操作终端最大可达1~65,534台系统远程操作终端无限制第四章BACtalk控制器产品全局控制器：LTBT-BCMLTBT-BCMPWSLTBT-BCMETHLTBT-BCMETHLTBT-BCMMSTPLTBT-BCMMDMBTIBTI100现场控制器：VLC-VLXEXPVLC-16160CVLC-1188VLC-853VLC-660RVLC-651RVLC-550VLC-VAV-SDVLC-VAV-SD2AVLC-VAVi-SDVLC-VAV-DDVLC-VAV-DD7LT-LCCNTRLMSETMSET2MTOUCH网路路由器：LTBT-RTR200集成器：LTBT-FLGMDBSLTBT-BTPMODBUSLTBT-BTPSIMPLEXLTBT-BTP-HOTEL控制器参数配置表：BTI_Config_FormRouter200_Config_FormVLX_Config_formVLC_Config_Form第五章传感器CO传感器COg_dCO2传感器C02_dC02_d温度传感器LT-TSta_dtd_dte_dto_dtw_d湿度传感器LT-RHhd_d压力传感器：LT-PS10LT-PS25LT-PS30LT-PS1520LT-PS3540LTBT-STNLS第六章现场控制总线及应用BACtalk系统对机电设备的控制，采用了BACnetMS/TP现场控制总线，它可以将DDC控制器、协议转换器及符合BACnet标准协议的其他厂商的设备连接在一起。BACnetMS/TP网络连接时有正负极性之区别。1、MS/TPLAN技术规格传输速度：9.6,19.2,38.4,或76.8Kbps网络结构：总线结构，当使用网络转发器时可成为星型结构网络线缆：双绞屏蔽线，阻抗匹配为100〜120Q分布式电容小于100Pf/m，屏蔽分布式电容小于200pF/m。屏蔽采用铂纸或网状屏蔽。艾顿推荐使用W221P-2254或W221P-1502，等同于美国线缆标准AWG22~AWG24。网络连接长度：最大1071m。不包含枝干部分的长度。最大连接的设备：按照设备的主或从的分类，网络最大可连接主设备128个，或者最大可连接255个主和从设备。每段网络可连接的最大设备：根据设备的单位负载的计算，最大可连接32个单位负载的设备。网络转发器：当超过1071m的距离时，可使用网络转发器。在两个设备之间最大可使用3个网络转发器。终端电阻：必需在网络总线（枝干不需要）的开始与结束端分别跨接120Q1/4W±5%的电阻。屏蔽接地：网络线屏蔽接地采用单点接地的方式。2、 MS/TP总线上连接的设备采用手拉手的菊花链连接，在接入网络转发器后可采用星型连接，并且在特殊情况下也可采用T型连接（不推荐使用）。通讯方式采用RS485。3、 BACtalk系统的组成一个星型的网络拓扑结构。并达4300米。4、 BACtalk系统的MS/TP现方式，以保证网络数据的正常通讯。用户使用该编程工具时，不需要具备在编程语言方面的知识，只需简单的拖放图形功能块、简单的连线及参数设置等操作即可方便快捷的编制出专业的DDC应用程序。工程设计人员在编制完成DDC程序同时可自动生成程序说明文件及监控象的程序模板储存在程序库内，它可以被调用，或复制给其它控制器和设备，这种特性就避免用户许多重复的工作，提高了工作效率。VisualLogic编程环境的特点：1、完全图形化DDC编程环境：2、 编程就是画图：在绘制完成图形程序后，编制程序注释文档，简单打印VisualLogic图形，保存输出产生一个顺序自动操作。3、 管理硬盘和现场控制器上DDC文件：你能通过点击鼠标，下载DDC程序文件到现场控制器。同时，你也可以从现场控制程序文件到VisualLogic软件中，并且DDC程序文件被转换为图形方式，便于整理和修改。4、 帮助您测试和核对程序。序库:用户可通过输入关键字中心等。DDC程序编译检查工具：可以帮助您检查程序、自动指派I/O点、检查内存使供错误提示，确保您的设计的程序准确无误。VisualLogic编程软件对计算机的要求：CPUPentiumIII600或更高RAM安装Visio/VisualLogic软件需要256M硬盘2GB或更大网络适配器10/100Mbps自适应光驱CD-ROM接口并行接口、串行接口操作系统软件：Windows2000专业版/WindowsXP必需软件：Visio5.0/Visio2000或更高第八章EnvisionforBACtalk.系统软件美国艾顿EnvisionforBACtalk是BACnet系统强大的操作站。通过一台个人计算机，就能灵活地管理和控制整个楼宇的机电设备。EnvisionforBACtalk操作站与符合BACnet协议的设备通过以太网LAN或通过点到点（PTP）串行或调制调解器（MODEM）进行通讯。3D动画和彩色图形响应实时数据并且提供方便的''点击”控制。显示的画面可以是CAD程序图形，也可以是扫描的照片。系统有强大的3D图形库。EnvisionforBACtalk能为每一个站点定制监控界面，如：创建图形，楼层设备监控图形和特定HVAC设备的监控图形等。在多建筑物的校园内，BACnet以太网LAN和IP网络能内联所有的建筑物。对于大集团的多个分散的建筑物，EnvisionforBACtalk支持BACnet/IP通过Internet互联网和广域网（WANs）对建筑物访问和集中管理。EnvisionforBACtalk也可以连接到其他远端站点，经过Modem（调制调解器）或安装了直连系统的便携式计算机。从一个站点监测和控制多个建筑物或现场。连接与BACnet兼容的任何设备。这些灵活的、集中的控制功能选择，能为用户节省无数的时间和资源。工程技术人员能通过单一的、中央操作终端进行操控，同时还具有一定数量的移动系统访问选择权。系统功能：强大的能源管理在确保效率需求的前提下，具有最佳的设备启动时间。限制设备长时间负载运行，使设备运行达到最佳化能源消耗情况记录，以便于您对设备进行监视、处理和记录保存。租用收费管理自动计量和记录租用设备的使用情况，同时将生成租用用户租用设备的使用帐单。实时显示能源消耗趋势记录定制监控图形界面具有定制3维真彩色动画数据显示的功能，适用于任何显示的需求，并能根据用户需求轻松实现升级，如：设备的增加、移动及改变等。网络与互联性建构于Internet和广域网络（WAN）上，通过调制调解器和直连串口连接，能兼容BACnet/IP远端遥控站点和互联网用户的访问。软件特性:时间程序：对每周，节假日等进行时间排程，每个排程可通过图形日历进行编辑。报警：报警显示优先于当前运行的应用程序。通过Modem拨出报警到远端站点。根据报警类型可制定报警处理。趋势曲线：将被监视点的多个数据记录以曲线图或文本的形式显示，并存档于数据库内，其数据库可被办公应用软件兼容。能源消耗记录：以曲线图或文本的形式，显示以小时或天为单位的能源使用与需求情况。并存档于数据库内，其数据库可被办公应用软件兼容。负载限制：灵活的负载测量，依照负载的优先权减载装置或恢复数字和模拟负载装置。负载限制策略是根据每天的时间或季节。在时钟内可观察到结果。最佳启动：可根据环境因素自调节运算法则，以调节设备启动时间。达到最佳启动时间的目的。租用管理：班后快速设置及生成租用帐单。能通过Email发送或打印帐单。在生成前可查看和调整事件。时区：为时间排程建立时区，按时间表直观的对建筑物进行控制。报表及打印：具有较大报表容量，能根据系统运行的实时状态，产生连续的报表。开放性：BACtalk系统支持OPC服务器技术，并完全符合BACnet开放式标准，利用OPC技术或BACnet实施整个系统的开放，使第三方系统对BACtalk系统的集成变得更为标准和方便。另外，BAC