空调自控系统设计方案

空调自控系统设计方案

1.楼宇自控系统设计说明

1.1.设计依据

为了保证系统的既能适应当今网络技术的发展，又具有极高的可靠性，系统设计遵从以下原则和标准：

1）相关图纸和文件

2）《智能建筑设计标准》（GB/T50314-2006）

《商用建筑通信通道和空间标准》（EIA/TIA-569）

《非屏蔽双绞线布线系统传输特性现场测试标准》（EIA/TIATSB-67）

我司遵守以上提及的规范、规定和标准。

3）各专业对本专业的要求

甲方对该工程设计的要求。

1.2.控制系统概况

1．需求分析

本项目的建设目标是提高大楼的运行管理智能化水平，降低运行费用，并为使用者提供一个安全、高效、舒适、便捷和实用的工作环境和生活环境。因此，我们将采用楼宇自控系统对建筑物中的通风空调设备进行监控管理。楼宇自控系统将体现先进、可靠、实用、便捷。

本次工程我们采用SIEMENS最新版本的APOGEE（顶峰）系统。之所以采用SIEMENS品牌系统是在综合考虑到品牌的知名度，系统成熟性、稳定性、可靠性和先进性。

SIEMENS APOGEE楼宇自控系统（以下简称：BAS系统）一方面将保证提供舒适、洁净的空气环境，另一方面将监控和保障各种设备的正常运行，并最大化的实现节能降耗。

为了将本项目提升到更高的层次，建成一个具有国际先进水平的现代化智能建筑，提供安全、舒适、便利、快捷的卓越服务，建立先进和科学的综合管理机制，提高办事效率，我们特别设计了一个具有最新技术、高运作效率、低维护成本、高可靠性和高性价比的BAS 系统。我们本着以人为本，综合考虑投资效费比与长期使用及维护成本，实际使用效果等因素，将对系统的改造实施提供一套完整的整体解决方案。

2．设计方案和系统功能

本项目是一项综合性智能化甲级建筑。系统设计以满足标书的要求，采用最先进的技术和系统，根据有关招标文件等要求，以技术前瞻性为导向，采用优化的设备选型、配置、运行方案及管理方式，为大厦提供高效率的系统管理，为大厦的机电设备提供良好的运行环境，为大厦提供舒适的工作及休闲环境。

根据标书要求，结合本项目的实际功能和档次，在本工程的楼宇自控系统的设计和应用中，主要应突出以下重点：

A、采用先进的技术和产品，为大厦提供一个高效、节能、可靠的智能控制系统，对大厦的楼宇机电设备予以控制，实现绿色、智能的建设目标，充分展现现代化大厦在智能化管理上的特点。

未来的世界是网络的世界，像本项目这样的现代化建筑，需要采用符合时代发展的楼宇自控系统，SIEMENS的网络结构正是顺应这一要求而推出，具有技术的前瞻性，并在同行业中遥遥领先。

B、我们所采用的系统应是一个具有国际先进水平的一流产品，同时也具有良好的性价比。其先进性应体现在硬件产品成熟、优质，在国际上有过较长时间的应用历史背景，另外在通讯协议上应能够具有优良的开放性和通用性，并已成为发展主流的先进通讯协议，以确保用户在日后系统的升级和扩容上不受单一产品通讯协议限制，方便的对原有系统进行升级和扩容。在软件上应具有良好的人机界面，便于日后大厦管理人员的维护和管理。

C、针对本项目机电设备分布特点，配置DDC控制器要保证系统配置的余量和系统扩充能力。我们所有的现场DDC控制器和模块物理控制点均预留了15%的冗余量，在通讯协议上我们采用了目前国际最先进、最流行的标准以太网（TCP / IP）开放性通讯协议，以保证系统的开放性。

D、合理的配置DDC控制器和模块，分配上要考虑日后施工和管理的便利，便于维护、安装及机电设备之间的连接，所有DDC控制器具有现场手动控制和手/ 自动切换装置。

本项目监控设备有：

空调新风系统

水源热泵空调机组

通风机

冷却水系统

●集散分布方式与结构

?网络管理域

采用高速以太网组成建筑物的信息主干网，符合TCP / IP协议。

利用OPC技术支持多种开放式协议（包括BACnet、ARCnet、LonTalk），兼容多种标准接口软件（包括ODBC、DDE等等）。

可即时访问多个计算机图形分站，OPC服务器技术允许第三方系统利用OPC客户端的应用程序对APOGEE S600 TM系统实行监测和控制，也可从APOGEE S600 TM系统上获取报警信息和事件记录，并为系统提供10 / 100M波特率的通讯速度。

?网络数据域

采用模块式智能型控制器可完全独立于中央站工作，作为网络的节点，实现相互间的双向通讯和数据交换，通信速率达到10 / 100M波特率。当系统通讯发生故障时，各个DDC 仍然能独自完成正常的监控功能。

3．系统配置

?中央管理工作站

控制机房设在2#楼换热站，控制主机安装有S600 APOGEE Insight 3.11 工作站软件包。电脑可直接与以太网相连。APOGEE Insight工作站软件借助于Windows XP等多任务环境作为是本系统的管理与调度中心，实现对全系统的集中监督管理及运行方案指导、以及对整个楼宇的被控设备进行监测、调度、管理，实现设备的远动控制。

?系统软件

1）软件功能

数据采集与处理

中央管理工作站采集各现场控制器

（DDC）上送来的各项数据，运行参

数及运行状态，实时刷新数据库，供进

一步处理及查询分析

系统运行状态与历史状态显示

以图形方式显示当前或历史上某一时

刻的运行参数，实时显示各测点的参数

及各设备的运行状态

运行记录报表与参数曲线打印

以表格形式打印各测量参数及设备运行状态

故障诊断和报警

中央管理单元根据实时接收到的各个现地控制单元的参数状态信息，经分析整理后将故障信息及时在屏幕上进行显示

APOGEE系统软件,它具有以下特点：

— 大容量

— 一台中央工作站可以控制的点数达到1,000,000点

— 多任务性

由于采用了WINDOS NT/XP操作平台，其强大的多任务功能，通过全动态窗口，操作员可以同时监视多个视窗，从而可提高操作员和系统的效率，是一个真正的多任务系统。

·Drag and Drop浏览功能

充分采用Windows NT/2000/XP Drag and Drop的新功能，即在计算机上可以拖动动态点到应用程序，自动生成趋势图，点的操作历史等数据或图形。

·结构化的命名方式：

长度达30个字节的结构化命名方式可以由用户灵活的使用，使点的名字更能为用户识别，另外有16个字节可以对点进行描述。

·多点动态趋势图

可同时输出或者监测10个点的动态变化趋势。

·保密性

多级密码限制对数据库和其它机密信息的存取，采用多级密码控制，以满足众多指定用户的需要，可根据工作需要，任意定义用户的操作权限，控制范围。

报警与信息提示功能，产生报警信号时，可直接切换至动态图或者查询信息提示

动态的系统监控体系和系统构架图，可以直观的检测和设置整个系统的通讯，便于诊断系统故障，方便系统数据的上载和下载。

·易于管理

可以针对不同操作者的权限和工作性质，精确指定不同操作者的的不同权限内容。

系统能完全向上兼容，无需特殊设备和工艺就能完成系统升级及容量扩充。

可预设长达一年的时间表，用于设备定时控制和报表输出。

·动态图形

Insight采用了新的动态的图形功能。该功能将模拟量或数字量信息点与动态的GIF影像文件连接并显示其状态，当这点的值发生变化时，动态图形被当作对象存储并且通过对象选择器进行选取。尽管能创建自己的动态图形并将其输入至图形应用中，Insight还是一套标准的被普遍应用的对象可利用，您可以通过插入菜单或者一个新的工具栏按钮来进入这项功能。

·远程通告选项(RENO)

远程通告选项允许Insight发送警告和事件信息给远端设备，比如：文字寻呼机、数字寻呼机、电话或者Email地址。当一个通告被发送，会收到触点相应的反馈，一个触点当报警和事件发生时就是一个有配发射设备的备用通告者，当信息点至少是仅供可读的，连系才能被通告。

— 对APOGEE数据库中所有点进行通告，不考虑其来源（例如：BACnet或其它系统的那些不存在于APOGEE系统中的网络点）

— 通告普通和紧急的报警通知，并且能够根据不同的警报级别定制通告。

— BLN事件的通告

— 警报升级

— 有能力停止和重新启动警报升级

— 设备分组

— 手动通告

·自动备份(Automatic backup)

Insight自动备份是WINDOWS界面和独立运行的软件，可在任何Insight服务器或终端上运行。Insight备份功能提供以下的能力：

— 备份APOGEE Insight数据库

— 从自动备份软件所创建的备份数据中恢复APOGEE Insight数据

— 配置和安排重复使用的数据

— 清除不必要的备份以清空磁盘空间

2）软件基本配置如下：

运行于Windows NT/XP中文平台，灵活的动态图形操作界面，软功能键、下拉式菜单，

可用鼠标完成大部分功能

— 面向对象的数据库Objectivity

— 跨平台数据库数据交换（ODBC）

— 接口与服务器（DDE）

— 数据采集与管理应用软件

— 运行参数与状态显示应用软件

— 运行记录报表的打印应用软件

— 中央调度及智能远动控制应用软件

— 故障诊断及报警应用软件

— 图形包Micrografx Designer

— 面向Micro Excel的趋势数据界面

— 可制定的权限

— 每个工作站可有200个操作员

— 运行画面若干张

— 现地控制单元编程软件

1.3.系统设计说明

为了有效的实现集成智能化系统的功能目标，实现统一的标准接口与智能建筑物中央管理系统进行有机集成，本系统采用集散分布式网络结构系统。

系统通过集散分布式控制网络上的现场智能控制器对各设备进行实时现场监控，通过设于中央控制室的系统中央控制计算机以高速的实时信息交换，实施对各现场控制器的实时监控和管理。

中央监控系统设置在2#楼换热站内，通过二路水平的通信网络线，将1#楼和3#楼联结成一个完整的空调自控系统，每幢楼通过二路垂直的通信网络线，将各层的DDC联结起来。

在考虑系统硬件配置时，除满足方案目前需要以外，对于DDC控制器及其扩展模块上的输入输出点数量，考虑了15%的备用量，作为将来可能的调整及设备增加之用。

根据本项目情况，现场总线长度控制在通讯协议允许的范围之内，不采用以安装总线放大器的方式延长现场总线的长度。

在通讯协议上我们采用了国际流行的标准开放性通讯协议，以保证系统的开放性。

现场设备：

PXC 系列控制器

PXC 系列可编程控制器是 APOGEE 控制系统的一部分，是高性能的直接数字控制器。控制器可以独立运行或联网执行复杂的控制、监视和能源管理功能，而无需依赖于更高级的处理器。PXC 控制器采用点对点（peer to peer）的通讯方式在自动化级网络 ALN 上彼此访问或与上位机通讯。ALN 网络可以是 TCP/IP 的以太网或 RS485 网络。可以选择相应的机型安装在室外 温度要求较高的环境。

特点

多种控制器满足不同的应用需求充分验证的程序保证设备控制的要求

PXC Compact Controller

描述

PXC 紧凑型系列可编程控制器是一种高性能的直接数字控制（DDC）的监控设施用控制器，是APOGEE 自动控制系统的必要组成部分。

PXC紧凑型系列拥有基于极富创意的TX-I/O TM技术的集成输入输出点（I/O），可极大的限度地提高对于节点和信号类型的适应性，并可使空气处理单元（AHU）控制运行于最优方案。控制器可以独立运行或联网执行复杂的控制、监视和能源管理功能，而无需依赖于更高级的处理器。

PXC紧凑型系列控制器支持下列通讯方式：

?以太网TCP/IP

?RS-485

PXC紧凑型系列有16点位和24点位两种类型，可选择对楼层级网络（FLN）设备的支持（需额外的许可）。特定型号能承受更大的温度范围，可用于室外对屋顶设备的控制。

特性

?多种类型控制器以满足不同的应用需求

?DNI标准轨道安装和可插拔接线端子简化了安装和服务

?通过验证的程序以满足设备控制应用

?先进的自适应控制，一种根据对象负载/季节的变化自动补偿调节的闭环控制算法

?内置的能源管理和直接数字控制程序完善设备管理

?全面的报警管理、历史数据趋势收集、运行控制和监视功能

?与终端、打印机和工作站的信息传送控制

?使用西门子极富创意的TX-I/O TM技术，通过功能极强的可配置I/O增加了灵活性

?16点位和24点位两种选择，有效地满足不同成本的应用需要

?RS-232接口可连接笔记本进行现场操作

?实时时钟的扩展备用电源

?可选10Base-T/100Base-TX工业以太网点对点通讯

?可选P1无线楼层级网络

?可选适用于屋顶安装的扩展温度范围

?当自控层网络（ALN）连接TCP/IP时，可选支持最多32个的楼层级网络设备（需

额外的许可）

?当自控层网络（ALN）连接RS-485时，可选支持虚拟APOGEE以太网微型服务

器（AEM）（需额外的许可）

紧凑型系列

多种型号的控制器能更灵活的满足应用需求。

?PXC16

除了有楼宇和系统管理的基本功能外，PXC16控制器提供 16 个输入输出点，其中包括 8 个可软件配置的通用输入输出点。这些点有：3个通用输入（UI），5个通用输入输出（U），2个数字量输出（DI），3个模拟量输出（AOV）和3个数字量输出（DO）。

?PXC24

除了有楼宇和系统管理的基本功能外，PXC24控制器提供 24 个输入输出点，其中包括 16 个可软件配置的通用输入输出点。这些点有：3个通用输出（UI），9个通用输入输出（U），4个超级通用输入输出（X），3个模拟量输出（AOV）和5个数字量输出（DO）。

选项

下列选项可满足不同的应用：

?以太网或RS-485自控层网络

通过以太网或RS-485网络来支持APOGEE P2协议自控层网络

?楼层级网络支持

F型号的PCX紧凑型系列当自控层网络连接到TCP/IP时，支持一条最大节点数为32个设备的P1 RS-485楼层级网络（需额外的许可）。

无线楼层级网络可用于替代传统的P1楼层级网络，用线连接到无线通讯链路形成无线网状网络。使用无线楼层级网络需要额外的硬件。

虚拟APOGEE以太网微型服务器支持

虚拟APOGEE以太网微型服务器可连接RS-485 APOGEE自控层网络或单独现场操作面板到P2以太网，而无需附加硬件（需额外的许可）。当安装虚拟APOGEE以太网微型服务器许可时，楼层级网络支持无效。

室外温度运行

R型号的PXC 紧凑型系列支持更大温度范围运行，允许室外安装。

硬件

PXC紧凑型系列由下列集成在一块电路板上的三个主要部分组成：

输入输出点

?控制器包括16个或24个输入输出点，这些点执行A/D或D/A转换、信号处理、

点命令输出、与中央处理器通讯。接线端子可插拔，便于现场接线。

?通用和超级通用点利用西门子楼宇科技TX-I/O技术，可配置成多种节点类型。

?通用输入和通用输入输出点，可以通过软件设定信号的类型，包括：

—0-10V输入

—4-20mA输入

—数字量输入

—脉冲累积输入

—1K（32℉）镍电阻温度传感器（L&G镍1K）

—1K（32℉）铂电阻温度传感器（375或385alpha）

—10K 2型负温度系数热敏电阻

—100K 2型负温度系数热敏电阻

—0-10V模拟量输出（仅通用输入输出点）

?超级通用点（仅PXC-24）可以通过软件设定信号的类型，包括：

—0-10V输入

—4-20mA输入

—数字量输入

—脉冲累积输入

—1K（32℉）镍电阻温度传感器（L&G镍1K）

—1K（32℉）铂电阻温度传感器（375或385alpha）

—10K 2型负温度系数热敏电阻

—100K 2型负温度系数热敏电阻

—0-10V模拟量输出

—4-20mA模拟量输出

—数字量输出（用于外部继电器）

?数字量输入（仅PXC-16）为干接点

?数字量输出点为110/220V 4 Amp C 型继电器输出；有LED灯指示每个继电器的状

态

?模拟量输出点为0-10V

电源

?24V直流电源为输入输出点和传感器可靠供电。电源安装在PXC内部，无需外接

电源，安装及维护方便。

?电源与处理器协同工作，保证了I/O点所控设备的平稳功率升降，甚至是在持续低

电压的情况下。

控制器中央处理器

?PXC紧凑型系列拥有一个基于微型处理器的多任务平台，用于程序执行、与I/O点

通讯，通过自控层网络与其他控制器和现场控制面板通讯。

?控制器提供一个RS232的编程口和快速链接的电话线插口（RJ45），支持多种操作

设备（例如本地操作接口或简单的CRT终端）。控制器还提供调制解调器的接口用于拨号接入。

?如果需要更换电池，控制器上的LED 指示灯会提示“低电量”。

?固件版本程序（Firmware）包括操作系统，存储在非易失性的FlashROM内存中。

FlashROM内存可方便地在现场进行升级。这样当有新的固件更新时，可很容易地进行升级。

?LED 灯实时显示整体运行状态、网络连接状态、低电池电量警告。

可编程控制，应用更灵活.

PXC紧凑型系列高性能的控制器，拥有完全的灵活性。允许用户对每台控制器根据不同的应用编写相应程序。

PXC紧凑型系列的控制程序可完美适应各种应用。经过验证PPCL 编程语言是一种基于文本的类似于BASIC的编程语言，提供直接的数字控制和能源管理逻辑，使得对设备的控制更精确、优化能源使用。

全局信息访问

人机接口支持多种操作设备，如本地用户接口或简单的CRT终端，和一个用于APOGEE 拨号接入的电话调制解调器。通过与接口端连接的设备可以获取控制器所有的信息。

多用户操作

多个操作员可同时地进入网络。多个操作员访问的功能确保当一个操作员通过本地存取信息时，报警会传送至报警打印机。当使用以太网 ALN 时，多个操作员可通过同时的Telent 会话或本地操作员的端口访问控制器

菜单式操作界面

PXC紧凑型控制器现场面板有一简单明了但功能强大的英语菜单式的操作界面。该界面提供诸如以下一些功能：

?监控点监视和显示

?监控点命令

?多个监控点的历史趋势记录和显示

?事件计划列表

?通过PPCL语言的程序编辑和修改

?报警报表和应答

?动态信息的连续显示

内置直接数字控制程序

PXC 紧凑型控制器采用独立的直接数字控制（DDC），可提供正确地 HVAC 控制及有关系统操作的全面综合信息。控制器从楼宇中的传感器接收信息、处理信息并直接控制设备。控制器具有以下功能：

?自适应控制，一种自动学习和调整的闭环控制算法。比传统的PID 算法更高效、

适应性更强、响应速度更快、控制更稳定。尤其是在响应时间、保持稳态、减少误

差和振荡及驱动器的重新配置。

?闭环比例，积分和微分（PID）控制

?逻辑顺序控制

?报警监测及报告

?复位控制时间表

内置能源管理程序

以下应用已编制在 PXC紧凑型控制器中，输入简单参数后即可执行：

?自动日光节约时间切换

?基于日历的计划列表

?经济节能控制

?设备计划列表，优化和顺序列表

?事件计划列表

?假日计划列表

?夜间低温设定控制

?尖峰需求控制（PDL）

?启停时间最优控制（SSTO）

?循环温度补偿

?临时强制计划表

1、监控功能说明

建筑通风空调设备运行的自动控制对于节约能量、合理使用设备具有非常重要的意义。从全年来看，室外空气参数等于设计计算参数的时间是很少的，绝大部分时间是随季节的变化而变化的。即使是一天之内室外空气的参数也是在不断变化的，同时各别区域（如会议室、人员外出的办公室）空调会暂时停用，这样也就会引起建筑物总的冷、热负荷的不断变化，空调机组的启用数量等也会减少，相应地所需要的冷却水量会减少，通过BAS系统应可以实时的检测上述的变化，快速响应调整冷却水泵的运行频率以达到节能的目的。

1、水源热泵系统

◆水源热泵机组本身的控制和安全保护，由机组设备供应商随机提供的控制装置完成。该控制器应配置标准接口及开放的通信协议，以实现楼宇自控系统与水源热泵机组间的连接，将水源热泵机组内部状态参数的监视通过开放的通讯接口纳入楼宇自控系统。

监控内容控制方法描述

状态监控包括设备运行状态（送风温度、回风温度、开停机状态）

故障实时响应实时显示机组的各种故障状态（高/低压保护、水流保护、水温过高保护等）

远程开关机可在中控室中远程开关任何一台水源热泵设备

远程锁定/解锁可远程锁定就地面板，未经远程解锁，现场面板无法操作。远程设定温度参数强制设定温度面板设定温度

机组定时启停控制根据事先排定的工作节假日作息时间表，定时启停机组自动统计机组各水泵的累计工作时间，提示定时维修。

2、冷却水系统

监测水泵手自动状态、运行状态、故障状态，启停控制。

冷却水泵变频器频率调节、频率反馈

冷却水系统：恒压差变频控制，保持系统流量和压力的稳定。

监测设备的手/自动状态。根据设备累计运行时间备用冷冻，冷却水泵自动切换，同时在自动运行模式下，常用泵如发生故障，备用泵将自动切入。

累计运行时间，开列保养及维修报告。通过联网将报告直接传送至有关部门。

中央监控对系统中各种温度、设备运行状态和报警及各种设备的启停。中央可编制节假日上、下班等时间运行程序，在不同时间段合理地运行设备，节约能源。