RECT-N80系列DDC在楼宇自控中的应用
<div class="f_14" id="topicContent"><p>N80-M22MAD配置：7DI,8DO,4AI,3AO,1RS232,1RS485,可以扩展1RS485或CAN接口。</p>
<p>N80-M44MAD配置：16DI,16DO,6AI,6AO,1RS232,1RS485,可以扩展2RS485,1CAN接口，1以太网接口。可以带扩展模块。</p>
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<p> 智能楼宇多是以高层高尚住宅为主，一般由空调控制系统、冷水机组、新风机组、送排风系统、变配电系统、给排水系统、电梯系统、照明系统等组成。各种机电设备种类繁多，位置分散。 <br/><br/> 楼宇自控系统采用先进的楼宇自控装置，集散式计算机控制系统对整个楼宇的热源系统、变配电系统、给排水系统、通排风系统、照明系统、电梯运行状态等机电设备进行自动监视和控制。楼宇自控系统作为整个大厦正常运转的基本控制系统，在提供舒适环境条件的同时，能最大限度地节约能源、降低消耗、减少管理人员、提高管理水平，使大厦内的各种设备在优化状态下自动运行，以取得最佳的舒适性和经济性。 <br/><br/>一、矩形科技N80楼宇自控系统 <br/><br/> 1. 概述 <br/><br/> 矩形科技公司现向国内推出的N80系统是国际上先进的楼宇自控系统之一，用于大楼内机电设备的控制管理及建筑物能源消耗的智能化管理。本系统特别适用于以下三个方面： <br/><br/> （1）大、中、单独规模的建筑物； <br/><br/> （2）大规模的楼宇及楼群； <br/><br/> （3）区域性的集散管理系统。 <br/><br/> N80系统的适应性非常强，系统为模块化结构，可很方便地构造出不同等级的独立系统，每级都具有非常清楚的功能和权限，这就使N80既可用于单独的楼宇管理，又可用于一个区域分散的楼群的集中管理。用户可通过中央计算机很直观地、详细地监测并控制建筑物内机电设备的运行，完全将HVAC、照明、给排水、能源管理、时间表安排等系统置于自己的监控之下。 <br/><br/> 一方面，N80楼宇自控系统提供的网络控制器可以方便地实现第三方系统设备的监控集成，第三方系统可以像N80楼宇自控系统的元件一样运行在N80楼宇自控系统下，其互联性与N80控制器完全一样，同时适用于N80楼宇自控系统多样的拓扑结构，大大提升了第三方系统的价值。 <br/><br/> 另一方面，N80楼宇自控系统的信息能够导出至其它系统，其报表插件软件能够以多种方式提供N80楼宇自控系统的信息。或者采用通用标准，比如开放数据库互联（ODBC），也可以将系统信息以标准格式导入用户熟悉的软件包中，使整个BAS的自控系统更加现代化、高效化。 <br/><br/> N80楼宇自控系统是一个先进的集散式计算机控制系统，具有很高的灵活性、兼容性和扩展性。能够满足用户的将来需求，保护用户的先前投资。目前，上海高档智能大楼BAS系统、深圳高档智能大楼BAS系统等近几十个大型项目均采用了矩形科技公司的楼控系统和产品，并得到了用户的一致好评。 <br/><br/> N80楼宇自动化系统为共享总线型网络拓扑结构，这是一套开放的计算机网络系统。系统在中控室设一个中央计算机控制中心，集中统一管理楼宇下属的换热换气、空调、通排风、给排水及照明、电梯、变配电系统。系统下面连接直接数字控制器DDC控制现场设备，形成一个集散式楼宇自控系统。 <br/><br/> 2.N80系统的特点 <br/><br/> （1）开放的系统 <br/><br/>N80系统是一个开放的系统，它可以将相同总线协议的设备连入系统，并提供协议转换界面，可将非标准协议并入系统，实现真正意义上的开放。 <br/><br/> （2）高效可靠的网络通讯 <br/><br/> N80系统网络结构采用分散式配置，采用10M以太网和115.2K Modbus RTU、78K的总线在主干网和子网上通过离散网络节点进行数据传输，检测信息和控制指令的响应速度高。整个系统采用完全独立的智能操作站和“点到点”的事件驱动型智能通讯方式，为本地设备控制提供快速处理能力，并保证了整个系统中数据的快速传送。 <br/><br/> （3）先进经济的控制设备 <br/><br/> 在N80系统中，DDC控制器灵活多样以适应不同控制点容量的要求，降低成本。采用功能模块组合型的大型控制器，可根据每个区域输入/输出点数量和形式的变化来选择不同数量和形式的输入/输出模块配置，能有效利用其控制功能，减少多余控制点设置和繁杂的现场埋管穿线工作量，降低成本、提高工程质量。 <br/><br/> （4）系统扩展方便 <br/><br/> 系统可通过自由和公共组合方式, 由单个的子站拓展为超大型的分布式综合集散控制系统。或者仅增减DDC数量即可、而不必修改网络控制器，大大减少了对系统通讯的影响。这种模块结构特点对于楼宇管理系统而言，在先期资金条件有限的情况下，既可保证楼房的高标准和舒适性又不会影响以后新功能的扩展，所以说在物业管理方面具有很好的经济性。 <br/><br/> （5）系统独立性强 <br/><br/> 控制处理单元N80控制器是具有独立的微处理机CPU和存储器的控制工作站，因此只需将一台置于控制现场如空调机房内，通过便携式计算机将程序输入即可对现场设备进行就地分散控制，所有的现场数据信息将在子站存储，可随时调出查看。同时，子站也可作为网络的一部分，所有单元均可通过前后系统来控制。 <br/><br/> （6）系统的高可靠性 <br/><br/> 由于具备了独立控制功能，使得子站在中央系统停止工作、通讯完全断绝的情况下，仍可独立完成所有的控制功能，从而保证了控制的连续性和可靠性。此外，系统中的各级设备可通过系统网络通讯总线在同一时刻组成不同级别的集散控制系统或不同的结构组织形式，从而最大限度地提高了系统的可靠性和灵活性。 <br/><br/> （7）编程简单，使用方便 <br/><br/> 采用图形组态方式编程，用户用鼠标即可实现对整个大厦的控制和管理。 <br/><br/> （8）抗干扰能力强 <br/><br/> N80系统抗干扰能力极强，采用一般非屏蔽双绞线（如综合布线的三类线或五类线）即可，无需通常使用的屏蔽线或同轴电缆。 <br/><br/> （9）系统综合管理 <br/><br/> 用单一窗口方式（中文及图形显示）即可对整个系统进行管理。 <br/><br/> 3. 网络结构 <br/><br/> 整个N80楼宇集散控制系统网络由两层构成。 <br/><br/> 第一层为以太网监控中心电脑（管理层）之间的通讯网络，以TCP/IP为基本通讯协议是企业级Internet的重要组成部分。同时矩形科技公司可根据协议通过Internet提供远程网络诊断、维护服务；也可以通过Internet与远方的控制站或监控子网通讯。 <br/><br/> 第二层为监控系统主机与监控子站之间、子站与子站之间的通讯网络，采用的是以太网网络通信技术，无主从点对点通讯方式，这是目前世界上最先进的现场控制网络技术。 <br/><br/> 网络结构可进行自由拓扑，第一层通讯网络为大厦高速数据网络，主要任务是以几百兆的带宽高速传输大块的数据。第二层通讯网络是控制网络发展的最新阶段，其主要特征是消息简短，响应快速，发送可靠；控制子站体积小，造价低；拓扑结构灵活，规模可大可小；分布式控制方案。传感器不再是仅向小的控制系统发送消息，它已成为整个企业网络的共享信息资源。两层网络之间通过TCP/IP协议实现互联。 <br/><br/> 4. 系统结构 <br/><br/> N80楼宇自控系统主要由六部分组成： <br/><br/> （1）楼宇管理系统； <br/><br/> （2）网络控制器； <br/><br/> （3）通讯模块； <br/><br/> （4）远程访问接口； <br/><br/> （5）DDC控制器； <br/><br/> （6）现场传感器和执行器件。 <br/><br/> 二、楼宇控制系统具体设计 <br/><br/> 1. 中央主站控制中心 <br/><br/>在楼宇自控系统中央控制室弱电机房内。由两台计算机，一台打印机和管理控制软件组成。系统由UPS供电。 <br/><br/> 该系统提供的管理软件包是一组图形化工具，使用户非常方便地设计控制方式，编制各控制器上使用的应用程序。 <br/><br/> 该系统采用XP、WIN7中文图形用户界面，操作员通过逐级细化的现场彩色图形来管理各点和各种设备。最上层的视图显示整栋楼宇，然后逐步进入各楼层视图，显示各层监控设备的状态。视图可上色并活动，色标可区分正常和不正常的探头报警状态、风机和水泵开关状态、阀门开启程度等。下拉菜单和对话框可使用户确定系统参数和操作员权限，并选择报表和采样趋势点，绘制历史和动态曲线、棒状图形等。系统可发出音响，实时通知操作员报警信息，操作员由相关画面引导，根据报警的紧急级别查看报警位置并阅读操作建议。 <br/><br/>它具有以下功能： <br/><br/> （1）数据采集：收集各子系统的全网运行数据和运行状态信息，以数据文件形式存储在外存储器里； <br/><br/> （2）运行参数和状态显示：图形画面显示各系统参数及运行状态； <br/><br/> （3）历史数据管理：将一定时期内的运行数据和运行状态存储起来； <br/><br/> （4）运行记录报表：按照用户要求格式打印各项参数的日报表或月报表； <br/><br/> （5）远程控制功能：中央管理工作站操作人员可以利用中心计算机实时远程操作系统，控制每台设备。系统设置了分级密码和使用权限，以防止误码操作和人为破坏； <br/><br/> （6）当受控设备参数超过监控范围或设备发生故障等实现声、光报警，自动记录，可根据各种具体情况提供解决的参考方案； <br/><br/> （7）定时功能：设备运行的时间表、启停时间可由管理人员输入，也可由计算机通过模拟计算得出最佳运行时间表。 <br/><br/> 2. 现场直接数字控制器（D-DC） <br/><br/> 直接数字控制器DDC是现场控制器，它自带微处理器和时钟，并可任意编程或进行预设编程。 <br/><br/> DDC具体功能是接收各传感器、设备发出的信号，按给定程序指挥各执行器，实现特定的功能。同时它又执行中央计算机发出的指令，并把所有信息传到中央计算机站。中央计算机站与DDC之间，DDC与DDC之间采用点对点的通讯，共享信息，实现协调策略。DDC具有自治性和独立性。本身具有EPROM，可存储设定的程序，并备有锂电池。断电后，程序信息不会丢失。 <br/><br/> 矩形科技公司为N80系统开发了一套具有不同配置的完整的现场DDC控制器系列。用户可以根据具体用途选择合适的DDC控制器。从VAV末端控制器到风机盘管、热泵、通风机、空调机等通用控制器，全部自带楼宇自控网通讯设备。由于使用EPROM，DDC控制器不需要常备电池；中央设备DDC控制器还备有硬件时钟选件，可在危险区域提供单机运行能力。无论哪一种DDC控制器都可以保证快速、精确、灵活、可靠的运行。DDC采用工业标准输入端，可使用各种类型的传感器和信号变送器。 <br/><br/> 根据楼宇的实际控制需求和被控设备的分布情况，选用不同的DDC直接数字控制器，构成集散式控制系统。在空调风机、照明、电梯这种数字输入输出控制集中的地方选用大点数数字输入输出控制器（16DI、16DO），既经济又实用。选用单元式控制器N80-M22MAD(4AI，3AO，7AI,8DO）。在地下，设备种类繁多、分布不均；在制冷机房、换热站、变配电室、水泵房中，选用最具有代表性的模块化楼宇控制器。这种设备在匹配设备满足控制要求方面具有很高的灵活性。根据实际需求点数选用各种DI、DO、AI、AO模块。模块可以自由搭配，快捷的搭扣式设计简化了安装和维护，并且模块化楼宇控制器为将来的楼宇控制升级提供了方便的途径。 <br/><br/> 三、具体楼宇系统监控方案 <br/><br/> 1. 热力站监控系统 <br/><br/> （1）系统监控范围 <br/><br/> ●监测二次出水的温度； <br/><br/> ●调节热交换器一次热水/蒸气阀门的开度； <br/><br/> ●循环水泵的运行状态检测、控制和故障报警； <br/><br/> ●水系统供水流量检测及供、回水温度检测； <br/><br/> ●水系统供回水压差（分水器集水器压差）检测及系统旁通调节阀控制； <br/><br/> ●膨胀水箱、软化水箱高低水位检测及报警； <br/><br/> ●膨胀水箱补水泵的运行状态检测、控制和故障报警； <br/><br/> ●对室外温度、湿度进行检测。 <br/><br/> （2）系统控制方案 <br/><br/> ●热水水泵，换热器热水电动阀门，换热器蒸气阀门联锁动作； <br/><br/> ●热水站系统可按时间启停，亦可依据室外温度实现季节转换。 <br/><br/> （3）中央站功能 <br/><br/> 通过动态彩色图形显示热水系统所有设备的运行状况和系统的运行参数，使操作员能清楚了解整个热水系统的情况，并可作出参数分析、记录及打印报警信号、维修和运行报告。 <br/><br/> 2. 送/排风监控系统 <br/><br/> （1）系统监控范围 <br/><br/> ●各送/排风机控制手动/自动状态； <br/><br/> ●各送/排风机运行状态和故障报警。 <br/><br/> （2）系统控制方案 <br/><br/> ●送/排风机可按预订时间启停，预订时间可按周期如周一至周日设定启停，也可按特殊日期如节假日设定启停及小时间的启动时间和停止时间； <br/><br/> ●送/排风机可通过中央站强行启停。 <br/><br/> （3）中央站功能 <br/><br/> 通过动态彩色图形显示各风机的运行状态，使操作员能清楚整个系统的情况，作出参数分析，记录各设备的累计运行时间，记录及打印报警信号，并做出保养维修计划和保养维修工作报告。 <br/><br/> 3. 给、排水监控系统 <br/><br/> （1）系统监控范围 <br/><br/> ●生活消防水箱高低水位检测及报警； <br/><br/> ●集水坑、污水池高低液位和溢流液位的检测及报警； <br/><br/> ●生活水泵运行状态、控制及故障报警； <br/><br/> ●污水泵运行状态、控制及故障报警。 <br/><br/> （2）系统控制方案 <br/><br/> ●依据生活水箱的高低水位状态自动控制生活水泵启停，维持水箱的正常水位； <br/><br/> ●依据集水坑、污水池的高低液位状态自动控制潜污泵启停，维持水池的正常液位； <br/><br/> ●当工作水泵运行超过设定正常时间后，水位仍未能恢复正常，自动启动备用水泵，加快给水或排水速度； <br/><br/> ●当运行水泵出现故障，备用水泵马上自动投入使用，并跳出报警菜单，请求检查水泵，检修后人工干预消除报警。 <br/><br/> （3）中央站功能 <br/><br/>通过动态彩色图形显示各水泵的运行状态，各生活水池、生活水箱、集水坑的液位状态和系统的所有参数，使操作员能清楚整个系统的情况，作出参数分析，记录各设备的累计运行时间，记录及打印报警信号，并做出保养维修计划和保养维修工作报告。 <br/><br/> 4. 变配电监控系统 <br/><br/> （1）系统监控范围 <br/><br/> ●各变压器的铁芯温度和变压器室室内温度的检测及超温报警（须变压器提供检测接口）； <br/><br/> ●变压器通风机和室内通风机的运行状态、控制及故障报警； <br/><br/> ●高压配电柜进线的开关状态、电压、电流、有功功率的检测； <br/><br/> ●低压配电柜进线的开关状态、电压、电流的检测； <br/><br/> ●高低压母线联络开关状态。 <br/><br/> （2）系统控制方案 <br/><br/> ●当变压器铁芯温度超过高限设定值，系统跳出报警菜单，请求检查，检修后人工干预消除报警； <br/><br/> ●根据变压器房间温度启停室内通风机，以确保房间内的温度； <br/><br/> ●当通风机发生故障时，系统跳出报警菜单，请求检查风机，检修后人工干预消除报警； <br/><br/> ●根据安装在低压进线上的电压变送器和电流变送器对低压进线的电压和电流进行检测。当电压、电流异常时，系统跳出报警菜单，请求检查，检修后人工干预消除报警。 <br/><br/> （3）中央站功能 <br/><br/> 通过动态彩色图形显示高、低压主接线图、交直流系统图和低压配电系统有关运行参数，以便操作员能依据参数作出分析，并自动记录及打印报警，绘制负荷曲线，做出保养维修计划和保养维修和运行报告。 <br/><br/> 5. 照明监控系统 <br/><br/> （1）系统监控范围 <br/><br/> ●室外庭院照明、广告照明、泛光照明和航空障碍灯照明的开关状态、控制及故障报警； <br/><br/> ●室内公共区域照明的开关状态和启停控制。 <br/><br/> （2）系统控制方案 <br/><br/> ●所有照明灯光根据时间设定程序可定时自动开启、关闭； <br/><br/> ●灯光照明可通过软件强行控制开启、关闭； <br/><br/> ●所有照明灯均可以进行手动控制和现场手动控制，且现场手动控制优先； <br/><br/> ●当照明灯光发生故障时发出报警、请求检修，检修后人工干预消除报警。 <br/><br/> （3）中央站功能 <br/><br/> ●通过动态彩色图形显示所有照明灯的状态和有关参数，方便操作员进行参数分析，并自动记录及打印报警； <br/><br/> ●所有照明灯均可以进行手动控制和现场手动控制，且现场手动控制优先； <br/><br/> ●当照明控制开关异常时，跳出报警菜单请求检修，检修后人工干预消除报警。 <br/><br/> 6. 空调通风系统设备监控 <br/><br/> 空调机组的调节对象是相应区域的温、湿度，因此送入装置的输入信号还包括被调区域内的温湿度信号。当被调区域较大时，应安装几组温、湿度测点，以各点测量信号的平均值或重要位置的测量值作为反馈信号；若被调区域与空调机组DDC装置安装现场距离较远时，可专设一台智能化的数据采集装置装于被调区域，将测量信息处理后通过现场总线将测量信号送至空调DDC装置。在控制方式上一般采用串级调节形式，以防室内外的热干扰、空调区域的热惯性以及各种调节阀门的非线形等因素的影响。对于带有回风的空调机组而言，除了保证经过处理的空气参数满足舒适性要求外，还要考虑节能问题。由于存在回风，需增加新、回风空气参数测点。但回风道存在较大的惯性，使得回风空气状态不完全等同于室内空气状态，因此室内空气参数信号必须由设在空调区域的传感器取得。 <br/><br/> 另外，新风、回风混合后，空气流通混乱，温度也很不均匀，很难得到混合后的平均空气参数。因此不测量混合空气的状态，也不用该状态作为DDC控制的任何依据。 <br/><br/> 本大楼的空调通风系统主要包括有空调机组、排风机等。空调通风系统一方面用作空气冷热交换的工具，确保大楼室内温度满足用户使用要求；另一方面用来平衡整栋大楼的进出风量，新风机组补充室内空气，空调机组调控室内空气品质，而各类排风机则排出较污浊的空气。楼宇自动化系统（BAS）设计的目的即是要按一定的逻辑关系去启停风机设备，监测相关参数，调控冷冻水阀门和各种风阀开度等。 <br/><br/> （1）系统监控范围 <br/><br/> ●空调机的设备启停、设备启停状态、故障状态等； <br/><br/> ●检测空调机的新风/回风的混风温湿度、送风温湿度； <br/><br/> ●空调机的冷冻水阀门调节； <br/><br/> ●空调机的风门调节； <br/><br/> ●室外温/湿度检测； <br/><br/> ●过滤网阻塞时发出报警。 <br/><br/> （2）系统控制方案 <br/><br/> ●根据室温及季节的不同来控制冷热水阀的开度； <br/><br/> ●根据新风和室风温差来控制新风风门开度； <br/><br/> ●根据室内湿度来控制加湿器的开度。 <br/><br/> （3）中央站功能 <br/><br/> 通过动态彩色图形显示各个空调机的运行状态，使操作员能清楚整个系统的情况，作出参数分析，记录各设备的累计运行时间，记录及打印报警信号，并做出保养维修计划和保养维修工作报告。 <br/><br/> 7. 新风机组监控 <br/><br/> （1）系统监控范围 <br/><br/> ●新风机的设备启停、设备启停状态、故障状态； <br/><br/> ●新风机的送风温湿度； <br/><br/> ●新风机的冷冻水阀门调节； <br/><br/> ●过滤网堵塞报警。 <br/><br/> （2）系统控制方案 <br/><br/> ●监视风机电机的运行/停止状态； <br/><br/> ●监测风机出口空气温、湿度参数； <br/><br/> ●监测新风过滤器两侧压差，以了解过滤器是否需要更换； <br/><br/> ●监视新风阀打开/关闭状态； <br/><br/> ●控制风机启动/停止； <br/><br/> ●控制空气——热水换热器水侧调节阀，使风机出口温度达到设定值； <br/><br/> ●控制干蒸汽加湿器阀门，使冬季风机出口空气湿度达到设定值； <br/><br/> ●冬季当某种原因造成热水温度降低或热水停供时，应停止风机并关闭新风阀门，以防机组内温度过低冻裂空气——水换热器； <br/><br/> ●当热水恢复正常供热时，应能启动风机，打开新风阀，恢复机组正常工作。 <br/><br/> （3）中央站功能 <br/><br/> ●显示各机组启/停状态，送风温、湿度，各阀门状态值； <br/><br/> ●发出任一机组的启/停控制信号，修改送风参数设定值； <br/><br/> ●任一新风机组工作出现异常时，发出报警信号。 <br/><br/> 8. 变风量末端装置（VAV BOX）监控 <br/><br/> 变风量系统（VAV）是一处新型的空调方式，在智能化大楼的空调中被越来越多地采用。带有VAV装置的空调系统各环节需要协调控制，其内容主要体现在以下几个方面： <br/><br/> 由于送入各房间的风量是变化的，空调机组的风量将随之变化，因此应采用调速装置对送风机转速进行调节，使之与变化风量相适应。 <br/><br/> 送风机速度调节时，需引入送风压力检测信号参与控制，从而不使各房间内压力出现大的变化，保证装置正常工作。 <br/><br/> 对于VAV系统，需要检测各房间风量、温度及风阀位置等信号并经过统一的分析处理后才能给出送风温度设定值。 <br/><br/> 在进行送风量调节的同时，还应调节新、回风阀，以使各房间有足够的新风。 <br/><br/> （1）系统监控范围 <br/><br/> 送风机速度及新回风阀门 <br/><br/> （2）系统控制方案 <br/><br/> ●根据送风压力检测信号调节送风机速度； <br/><br/> ●根据房间风量、温度及风阀位置等信号给出送风温度设定值； <br/><br/> ●送风量调节时，同时调节新回风阀平衡，以保证各房间有足够的新风。 <br/><br/> （3）中央站功能 <br/><br/> ●通过动态彩色图形显示各个VAV未端的运行状态，使操作员能清楚整个系统的情况，作出参数分析，记录各设备的累计运行时间，记录及打印报警信号，并做出保养维修计划和保养维修工作报告； <br/><br/> ●显示各机组启/停状态，送风温、湿度，各阀门状态值。 </p>
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