樓宇自控系統(tǒng)設計基礎講義

樓宇自控系統(tǒng)設計（初學者必讀）樓宇自控系統(tǒng)設計樓宇自控系統(tǒng)是建筑設備自動化控制系統(tǒng)的簡稱。建筑設備主要是指為建筑服務的、那些提供人們基本生存環(huán)境(風、水、電)所需的大量機電設備，如暖通空調設備、照明設備、變配電設備以及給排水設備等，通過實現建筑設備自動化控制，以達到合理利用設備，節(jié)省能源、節(jié)省人力，確保設備安全運行之目的。前些年人們提到樓宇自控系統(tǒng)，主要所指僅僅是建筑物內暖通空調設備的自動化控制系統(tǒng)，近年來已含蓋了建筑中的所有可控的機電設備，并成為“智能建筑”不可缺的基本環(huán)節(jié)。樓宇自控系統(tǒng)的發(fā)展也是經歷了從無到有，從低級到高級這一過程，實際上就是一個工業(yè)自動化控制系統(tǒng)發(fā)展的縮影。隨著信息技術、網絡技術、計算機技術、通信技術、顯示技術、半導體集成技術、控制技術、表面安裝技術及其他高新科學技術的發(fā)展，樓宇自控系統(tǒng)也將得到長足的發(fā)展，可以預見：1)集散控制系統(tǒng)是現階段樓宇自控系統(tǒng)的主流；2)現場總線技術是集散控制系統(tǒng)發(fā)展方向；3)VLAN、TCP／IP等網絡技術在樓宇自控系統(tǒng)應用，網絡實現Web化；4)通用控制器與智能儀表共存；5)廣泛采用以狀態(tài)空間方法為基礎的現代控制理論解決樓宇自控問題，取得成效；6)系統(tǒng)集成技術取得進展，OPC、ODBC等技術被廣泛應用；7)人機界面、操作環(huán)境改善，符合人機工程學基本機理。按建設部設計深度要求，一般民用建筑(對于具有特殊工藝要求的建筑物可能不完全適用)樓宇自控系統(tǒng)(BAS)設計，設計院至少應做下列工作：1)充分了解受控對象的工藝要求，作出相應的控制原理圖；2)受控對象控制種類統(tǒng)計(或稱控制器輸入／輸出狀態(tài)點表)；3)控制網絡規(guī)劃設計；4)平面布線規(guī)劃設計；5)設計說明。承包商(或供貨商)應按設計院的設計內容要求，做進一步的深化施工圖設計，包括提供產品的規(guī)格、材料、接線、安裝與維護等技術文件，并負責最終的安裝(或指導安裝)、調試及驗收申請。烈但從目前蟻眾多實施的工駁程來看效果不幕理想．有調查壇顯示：顧客對膊樓宇自控系統(tǒng)派運行情況評價殺，仰“凈滿萬意濫”貴的思占宇3霞0霜％咳，鴨“數一筑般滿”慚的犧占撐4購0本％尚，礦“所差意”紐的夜占甩3名0忌％。因此，本琴文旨在從專業(yè)姿設計實際出發(fā)膽，檢討設計中時易出現的問題歐，以期舉一反參三。2若干問題陷2威．瓦1洪對受控對象的鵲工藝要求的了泛解不準確。舌目前，電師氣工程御師多(抓或自控工程倆師勁)便對其他專業(yè)受倘控對象的工藝梯要求理解上的皮膚淺，甚至存敬在認識上的錯洋誤，而導云致部BA草S倚運行效果欠佳捧的事例屢屢發(fā)桿生，其中暖通遠空調系統(tǒng)占較礦大比重，下面藥是一些工程中懷易出錯的實際緣問題，如：盈(1開)宅、設備專業(yè)規(guī)喪范《采暖通風紡與空氣調節(jié)設美計規(guī)范巷》世(GBJl9牛-87送)妙中對舒適性空腸調的室內參數尿曾作了總的規(guī)生定：寄干球溫度宅相對濕度亞空氣漉速捆冬季庸t=18嘴℃勉~22未℃扯≥錘4狹0傲％橫--6棟0遣％吧v納≤午0.2吹m耍／扇s牲夏季紫t=24稿℃浸~28偶℃為≥耗40%-6善5抬％飯v論≤紋0.3仁m述／店s汽注：當使用紊由件無特殊要求眉時。舒適性空哪調的相對濕漫全度可不受限制景。殃需要注意的是及，上述數據僅哲指設計基數的損取值范圍，不性是指受控對象仔允許變化波動憑的范圍，民用稼建筑舒適性空璃調設計一般也利不提空調精度遲要求?？照{設吃計基數的選擇匹非常重要，實促際工程應由設里備工程師結合濃我國氣候特點塊和國情分析研巖究慎重確定，諒選擇不利不但煤對投資、運行販、能源消耗起濁負面的影響，拘而且還危及人江員的健康。局(2得)仇、對夏季、冬綱季及過渡季的答認識深度不夠序?？照{系統(tǒng)所蔽指的夏季、冬粥季及過渡季控預制參數是按照蒜夏季、冬季及沿過渡季三種狀障態(tài)劃分的三種堤工況，對應相款應的溫度、濕懂度或焓值等工塘作環(huán)境參數，商如果僅僅按照艦夏季、冬季及廊過渡季的實際取季節(jié)變化來簡獅單的理解，往寨往使得空調系桌統(tǒng)最終獲得不食理想的控制效期果。扭(3劣)則、暖通空調自梁控系統(tǒng)，其精剩髓在于把握空周調工藝中驚的已“察定搜”啦和壓“釘變棕”也兩字上。往往現未能根據不同常管路、不同工茫況下昆的尖“正定似風艙(執(zhí)或定射流疲)跳量耐”牽或消“館變賓風夠(族或變束流糊)憶量此”選的特性要求設范計自控系統(tǒng)，究如制冷機冷凍良／冷卻循環(huán)水暗定流量；新風獅處理機組一般形定新風量；變犁風量的空調機居組分變新風左量狐(唇或定新風打比紡)秧和定新風甜量懇(柿或變新風記比弄)躲等。軍(4沉)睬、新風處理機爐組大都采休用在“翠定新風咱量薄”跳的設計，這一普點往往沒有引骨起電氣控制工笨程師的足夠重革視，在新風閥鏟的控制上一般稼僅要求位式控踢制，新風閥多桌采用雙向單咬相草(AC22蔬0粘V項／氣AC24膨V嶼，三芹線唱)舅電機或電動執(zhí)叼行機構位式控白制；為盤管防棍凍新風閥設計陽成與送風機聯(lián)管動；為防止風地閥壓差過大無怕法開啟，通常惡先打開新風閥醋，后開送風機霞，停風機即關竭閥。會(5捐)覆、只有設有新令風預熱器的空趨氣處理機組，爐或混合邊點赤(瞎或加濕后的狀崇態(tài)壞點預)雀有可能低倦于躁0周℃繭的空氣處理機摟組，或者冬季尋過渡季要求作怖全新風運行且驅新風溫度可能煮低治于暈0雄℃杜的空氣處理機簡組，才有必要倦考慮運行防凍仁問題，采取新削風閥與機組聯(lián)逗動等防凍措施白。盆(6魯)哀、為了保證基遣本的室內空氣錯品質，可采用彎測量與控制室速內吧C油O揭：濃度的方法排來實現。但實企際上暖通空調溝專業(yè)往往是以絨設計確定最小匪新風量或換氣丑次數來實現的布，若只是采用召簡單的啟停機家組的方式來控罵制室軋內林C盈O么：濃度則沒有樓必要；否則涉藍及變風量控制退，控制較復雜回，投資較大。休2啊．寒2犧控制原理描述梅不全面，受控耐對象控制種類罵統(tǒng)計不具體。頓設計圖中童見到的控制原麻理往往是千篇倆一律，不能根蹈據具體實際工磨程做到有的放止矢。受控對象耕的種類往往不歌能簡單的局限后于殼A性I緊、矛A賀O煙、慈D癥I處、已D抗O祖四種狀態(tài)，尤案其是施工圖應濕反映每種狀態(tài)持中不同信號特撇點的電特性，板以便控制模塊賴的選配。伸2飄．梅3IBM泳S標和求BA律S摩以及集成概念已模糊。嶼桿跟IBM壘S跟和婆BA孫S洽應是兩個層次孫的概念壇，肅BA汽S爺體現在控制子杰系統(tǒng)間的網絡似通訊的互連禁；來IBM赴S炊則體現在網絡較信息系統(tǒng)的整丹合，也就是級說櫻IBM游S包體現集成的概凳念比較準確。鍬一般在設計中固比較注重控制道子系統(tǒng)間控制頓功能聯(lián)動的描據述，這往往被陪理解稱集成設朋計，從信息系冶統(tǒng)集成來講。碌設計應以用戶敗需求為基礎，飄做運行維護管多理業(yè)務模型的俯規(guī)劃設計連，植IBM儉S知與晚BA淘S熔共用管理工作助站。析(1烈)酬、服務模箏塊堤—絡—矛提供性能優(yōu)越掀的服務環(huán)境。標現代智能狡大廈在應用了帶樓宇自控系統(tǒng)輸之后，可根據工季節(jié)、空氣狀捆態(tài)情況的變化嚼，通過調節(jié)新孟風閥的開度等陷方式，自動控裕制空調機組、虹新風機組的送牧風溫度，并可憶針對不同區(qū)域售提供最佳的溫鎮(zhèn)濕度控制，保穿證各區(qū)域環(huán)境巧參數。在中控莊室，提供給用華戶一個觀察整識個系統(tǒng)運行狀放態(tài)的窗口，通胃過測量實際信帳息，可對溫度主、壓力、流量遼等重要信息進炮行實時顯示和防存儲，操作人代員可以查看某歉個變量一段時劉間的變化統(tǒng)計惰曲線作出趨勢池預測，提前作某出有效響應，仰進而保障整個敢系統(tǒng)的平穩(wěn)遠嘉行。軟件規(guī)劃憤多種運行服務遲功能。比(2廚)息、節(jié)能模戚塊墻—個—另降低能耗和管止理成本。谷在滿足舒年適性的前提下扶，樓宇自控系購統(tǒng)通過合理組王織設備運行，清使大樓的運行浙費用為最低，助也就是進行系首統(tǒng)優(yōu)化控制，爹降低能耗值。瓜系統(tǒng)軟件設有狡節(jié)能程序，可劍以根據季節(jié)、爆人員和空氣流患動情況的變化申，將各區(qū)域的禮溫度加以合理內調整，控制設醋備合理運行，啟使大樓的能耗更降至最低，而伏且系統(tǒng)可以在組運行一到兩年捕后分析歷史運宜行數據，提供究優(yōu)化調整，使純大樓能耗進一已步下降。軟件捏規(guī)劃多種運行俯節(jié)能措施。洗(3研)遇、安全模春塊職—?！杼峁┩话l(fā)故障物的預防手段。管如果現代詢智能大廈的機繞電設備突然發(fā)傳生故障而停機衰，將對大廈產謙生嚴重后果。貞樓宇自控系統(tǒng)始可從以下幾個乞方面預防這種金局面的出現：盞①釣、隨時檢查設抬備的實際負載瓜和額定負載，泄一旦發(fā)現設備營過載，立即自奶動卸載同時向諷中央控制室發(fā)暮出報警信號，尾以防損壞貴重丈設備。陵②斬、監(jiān)視設備運朝行狀況，一旦憑發(fā)現其中某臺碗設備運行異常腿，立即報警通床知檢修人員前固去檢查，以防勻引起更大范圍免的設備故障。重③鉛、自動記錄設掀備的累計運行罰小時數。當累襪計值達到規(guī)定追的維修時間時地，自動報告中磚央控制室，及困時提醒進行設弟備檢修。囑④永、當一組設備糊中的某臺設備樂出現故障不能皆繼續(xù)運轉時，雨自動切換到備冶用設備；同時螞，對于臨時停銳電的情況，當色恢復供電后，旺系統(tǒng)自動執(zhí)行搏順序啟動程序紀，可保證設備項投運順利，避哨免對設備的損問害。售通過上述釘檢測、報警和可處理方式，使辜現代智能大廈椅對機電設備突提發(fā)故障具備有霉效的預防手段概，以確保設備節(jié)和財產安全。睬(4偏)泳維護模嗽塊區(qū)—犧—扔提高設備運行荒效率、減少管勾理人員數量。正通過對設遲備運行狀況的盞監(jiān)測、診斷和萄記錄．早期發(fā)津現和排除故障陜，及時通知維先護和保養(yǎng)，保租證設備始終處誼于良好的工作念狀態(tài)。州樓宇自控洪系統(tǒng)對設備的炒有效監(jiān)控，可鏟使設備的故障窩率大大降低，館同時也使維修臭工人可以更有斃效的工作，減扁少維修人員的弓數量；一體化便管理方式，使肉操作、值班和儲管理人員盡可若能地減少。聲(5梁)遮擴展模呢塊繭—階—訓系統(tǒng)具有良好灘的擴展性，保喂證今后擴展的賤需要。灘系統(tǒng)選用鍬時應始終遵循丈標準化、開放雖性的原則，系貢統(tǒng)容量可以有北適當的冗余，宗以適應日后的掛擴展。且應保榨證與其它系統(tǒng)歐的兼容性，可城方便實現網絡桂的信息共享。懶(6延)錫、仿真模捧塊尿—駐—擊系統(tǒng)具有自學文習功能，可進踩行人員培訓、溜資料管理等。橋2席．航4冤各系統(tǒng)設計界妹面不夠周到、邪清晰。類樓宇自控賺系統(tǒng)作為大樓貸內的一個重要替組成系統(tǒng)，其責實現自身的功并能設計已經比理較成熟和完善奸，但在系統(tǒng)實撿施過程中，經蔽常由于系統(tǒng)界貌面的問題而導術致系統(tǒng)的最終凈功能不夠完善野，丟項、甩項緣等事情經常發(fā)稈生。局由于設計晌界面的問題牽未扯的面比較多碌，涉及到工程財實施中的暖通勸空調、給排水飛、變配電等多在個專業(yè)。因此憶，在工程的前撐期將設計界面溜的問題進行明株確，非常必要低。幣從另一個餐角度講，將設焰計界面的問題送進行明確，可尿以使業(yè)主在工膠程的前期或在絮設備定貨之前香，就明確提出葵界面接口要求策，從而可以實吵現樓宇自控系磁統(tǒng)的完整性。對◎凱明確各方的責對任及工作內容禍，避免出現問碰題時，互相扯蝦皮。兄◎似確保實現系統(tǒng)稱設計的全部功巴能，避免資金朗的浪費。港(1麗)炸、與調節(jié)／控黃制的風閥及水欲閥的設計界面慣一般系統(tǒng)遙中風閥與水閥趟的規(guī)格及控制身模式，由設備余工程師根據工挨況條件計算確塞定。因此，風膜閥與水閥調節(jié)宿／控制設計應竟與設備工程師芽配合，了解風良閥與水閥的電濤動操作機構，免配置相適應控濟制器。實際工侍程設計中，設練備招標前風閥這與水閥的電動島操作機構往往紐難以準確確定樓，纖DD嚇C閱輸出類型。浸還存在另遺一種情況，調造節(jié)閥由控制工膝程師選配，這們時需設備工程失師提出控制工伙況要求，控制謀工程師應根據職管徑計算選擇突調節(jié)閥規(guī)格及券控制模式。樣風閥的控紅制應根據工況猛要求選擇電動記操作機構或配頌電子定位裝置舍。屢(2普)淘、與配電控制勢箱的設計界面察◎域配電控制箱內偵設本地與遠程負轉換開關和控奧制用隔離中間地繼電國器鹽(竿無源或有長源雞AC220指V間，見下坐圖首)根，本地手動控煮制，遠程研靠蕩BA秀S爽的栽DD薯C醋向配電控制裝廚置發(fā)出遙控啟景／停信號，并直接收風機運行參狀態(tài)、過負荷股及本地／遠程搭控制轉換開關門狀態(tài)信號。神◎孫本保地脆DD憂C耽的電秧源凝(AC22形0V布)集由配電控制箱腸提供，上器圖濃DD貧C研有源控制和無認源控制兩種方孔式，筆者認為傾優(yōu)選有源控制靠，因有時配電烘控制回路并未多設控制隔離變擴壓器，這樣無囑源控制觸點有蘇可能直接接唐人么AC220附V宏回路，造成與焰其他控制線路抱不能共管敷設遲；另一方面，葬自控系統(tǒng)的控肥制電源宜由自疊己提供，避免辦造成扯皮現象她。玻以上這些需要歡在采購配電控沙制箱之前提出蹲來，便于廠家布加工。秩(3佛)育、與制冷機組初、電梯等自帶畢控制裝置的設鐮計界面小一種是將哲監(jiān)控信號采用呈干接點的方式園接豎人俯BA蒜S苗的熟DD哲C胸；一種是采用膜通信接口點對要點或總線的方恩式接叔入貫BA菊S紐。干接點的方徒式實現起來比嗚較簡單，也比哪較可靠，不足食之處是采集的怪信息量比較少季；采用通信接難口的方式可以蓋克服干接點的愁不足，但實現臭起來比較難，彈受通信協(xié)議是走否標準、廠家創(chuàng)是否開放編碼櫻表等因素的制杜約。震(4帽)鉤、與變配電、家照明等系統(tǒng)的壯設計界面系統(tǒng)親中的遙控單元嬸、智能化儀表混或開關、照明冤控制單元、電釋參數變送器等盲自動化器件，短應配合強電設每計選配，預置褲在配電柜或照纖明箱中。容2勿．禁5某缺乏合理的網堵絡架構規(guī)劃設篩計。秧在樓宇自證控系統(tǒng)未招標須選定設備前，釣設計院往往對泡樓宇控制網絡冷架構規(guī)劃設計俘不是很明確竄，樸DD細C岔的布置比較隨身意，只注重控堪制原理及點表孟，網絡架構形吩式、執(zhí)行標準慮、設備配置標者準選用等方面陳的設計相對來朱講比較薄弱。顫現在提概起句“信Bus遙(判總逗線厚)恭”步、降“翅Networ切k勺(錘網衛(wèi)絡娛)證”濕可謂名目繁多很，令人眼花燎尾亂。胡但勺“扎Field幣Bus鬼(貨現場總炸線功)競”曉因其對工控宮機乒(在包站括筍DC鳴S詠、口PL缸C用、工泄業(yè)揀P擾C欣、數控蔥等貢)嚇、自動化儀表啟和過程控制自線動化產生的巨齡大影響，已成嚴為世人囑遷目現“滲熱席點螞”棟。早已有人把獻現場總線描述煎成攪“堆2霧1慈世紀的過程控荒制總黑線牧”吵，竹“多自動控制領域按開創(chuàng)了一個新冠的時代一一現閥場總線控制系贏統(tǒng)御(FC公S付，拜Fieldb罵usCon塞trolS郊ystem