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楼宇自控技术分析与设计

已有 111 次阅读2013-8-12 17:15 |个人分类:楼宇自控| 楼宇自动化;楼宇自控

楼宇自控技术分析与设计 
刘振敏 
(沧州市第一建筑安装工程有限公司,河北沧州061001) 
 
摘 要:随着现代计算机技术、控制技术、通讯技术和图形显示技术的高速发展及广泛应用,智能控制技术取得了巨大进展,智能楼宇管理系统逐渐成为智能大厦的技术核心。智能楼宇综合管理通常集成了五大系统:楼宇自动化系统、综合保安管理系统、消防报警系统、停车场管理系统、智能一卡通系统。其中楼宇自动化系统是其重要的组成部分。 关键 词 :楼宇自动化;楼宇自控;建筑 中 图 分 类号:TP273     文献标识码:A  

楼宇自动化系统(BAS)是智能建筑不可缺少的一部分,其任务是围绕建筑物内各类机电设备的运行、安全、节能等要求,对各类设备进行实时自动监测、控制和管理的系统。在目前高科技迅速发展的时代,节水、节电、节能和创造绿色的工作、生活环境已成为广大业主们的一致要求。因此,如何设计好楼宇自动化系统是摆在我们广大设计人员面前的一个迫切需要解决的问题。 
楼宇自动化系统的设计一般由下面几个步骤组成:(1)分析建筑物的功能及类别,了解业主的具体要求及希望达到的目标;(2)确定系统的控制方案;(3)确定系统的监控点,并绘制所有的监控点明细表;(4)确定控制系统及设备的选型;(5)绘制楼宇自动化系统网络图;(6)绘制各子系统被控设备的控制原理图;(7)绘制整个楼宇自动化系统的施工平面图;(8)确定监控中心的设备布置。在这几个步骤中,分析建筑物的功能及了解业主的要求是基础,确定系统的控制方案是关键。其余均为具体实施工作。 
本文就在楼宇自动化系统设计中需要关注的几个问题提出来和广大设计工作者进行交流和探讨。 
 
1 关于控制系统的选择问题 
现在在楼宇自动化系统设计中,比较流行的控制系统有两种:分布式控制系统(DCS-Distributed Control System)和现场总线控制系统(FCS-Fieldbus Control System). 
DCS系统的结构从功能上可以分为管理级及现场控制级。两级之间由局域网连接成一个有机整体,局域网的拓扑结构为总线型或环形,设用的介质访问控制方式主要有主从方式、CSMA/CD方式、令牌方式和时间片划分方式。但是,DCS的控制层并没有实现彻底分散,控制仍依赖于现场控制站。而FCS系统的结构是把集散控制系统的控制站功能分散到现场智能仪表中去,从而形成虚拟的控制站,实现了彻底的分散控制。 
目前,在我国楼宇自动化系统的设计中,绝大多数还是选用分布式控制系统。这是应为在我国能提供这种产品的厂家较多,而且均为商品化的定型产品。而在国外,现场总线控制系统已经较普遍采用,因为它比DOS系统有一个明显的优点,就是它减少了现场控制站这一环节,从而大大提高了系统的可靠性。因此,FCS系统取代DOS系统已是一种必然趋势。当然,目前在我国采用FCS系统有一个困难,就是可提供符合要求的现场智能仪表的厂家很少,这有待于生产厂家进一步开发。 
 
2 关于现场控制站的设置问题 
现场控制站的设置一般应根据机电设备的平面布置进行划分,主要考虑下面几个问题: 1)类型。现场分站按是否设置CPU单元分类,一类分含有CPU单元(DDC,DCP型),另一类不含有CPU单元(DGP型),DGP型分站完成数/模转换、数据采集、输出控制、系统故障报替等功能。与中央管理机保持信号传输,计算由中央管理机完成。 
DDC ,DCP型分站根据其所服务的受控系统的要求,配置各种必要的功能模块,具有独立的控制程序及基本数学模型与算法,能独立运行,包括对受控系统完成过程控制的全部要素。除实时采集各种现场参数,适时调节,驱动执行机构外,还与中央管理机保持通讯。中央管理机对分站的运行进行监测、管理、设定参数、更改程序。中央管理机故障时,不影响分站的运行,不影响分站与分站间通讯网络运行。 
2)容量。 分站容量应根据所辖区域受控制系统的输入、输出点数来确定,并应留有20%左右的余量。 
3)位置。 分站位置选择宜相对集中,一般设在机房或弱电间内,以达到末端元件距离较短为原则(一般不超过50m)。 
4)环境。分站设置应远离有压输水管道,在潮湿、有蒸气场所应采取防潮、防结露措施。还应远离电机、大电流母线、电缆通道(间距至少l.5m ),以避免电磁干扰;在无法躲避干扰源时,应采取可靠的屏蔽和接地措施。 
 
3 关于系统的供电问题 
楼宇自动化系统的供电质量直接关系到系统工作的稳定性和可靠性。所以楼宇自动化系统的供电等级应按建筑物的最高等级来确定,并不应低于二类负荷等级。所以,一般应按下列要求进行设计: 
(1) 中央控制室应由变电所引出专用双回路供电,并在末端自动切换,中央控制室内设专用配电盘; 
(2) 中央管理计算机应配置UPS不间断电源设备,其容量应包括楼宇自动化系统内用电设备总和,并预留容量的20%作为备用,且供电时间不应小于30min  
(3) 现场控制器的电源应由UPS电源以放射式或树干式集中供给; (4) 含有CPU的现场控制器必须设置备用电池组,并能支持现场控制器运行不少于72h,保证停电时不间断供电。 
 
4 关于系统的接地问题 
良好的接地系统是楼宇自动化系统可靠、稳定运行的有力保证。因此,接地系统的好坏对楼宇自动化系统特别重要。从理论上讲,各种接地系统应相互分开,但对建筑物来讲,的确是十分困难的事情。所以,一般采取以下方法处理: 
(1) 在中央控制室设集中接地母排,此接地母排应采用不小于16mm2铜芯电缆与建筑物的接地系统直接连接,总接地电阻应小于1; 
(2) 从中央控制室到现场控制站的接地系统应将安全保护地、交流地(功率地)、直流地等严格分开。从而保证在楼宇自动化系统内部各种接地是严格分开的,而对于整座建筑物而言,又是联合一点接地,这样即方便了施工,又有利于楼宇自动化系统的安全、稳定运行。  

5 关于系统监控点的统计问题 
系统监控点的统计是楼宇自动化系统设计的基础和前提。在各专业提供的基础资料及监控要求的基础上,先编制各分系统监控点表,最后汇总组成监控点总表。 
编制监控点表时,应以现场控制器为单位,按模拟量输人、数字量输人、模拟量输出、数字量输出、报警、记录等分别进行统计。 
总之,楼宇自动化系统是计算机技术、控制技术、网络技术等各种技术的综合应用。只有在充分了解及掌握这些技术的基础上,才能设计好楼宇自动化系统并真正实现它,使之安全、可靠、稳定地运行。 
(责任编辑:郭书俊)

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