XX楼宇自控系统方案样本.docx

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1、目 录 第1章. 自控系统概述 第2章. 系统网络架构设计2.1. 设计说明2.2. UL BA网络架构 第3章. 系统自控产品介绍 3.1. 基于以太网的NAE3.2. BACNET现场控制器-FEC 第4章. 系统软件功能说明 4.1. MSEA楼宇自控管理系统 4.1.1. 分布式管理结构4.1.2. 标准的IT通信协议4.2. ADS数据管理服务器软件 4.3. ADS图形及组态 4.3.1. 图形显示 4.3.3. 多用户窗口显示 4.4. ADS管理功能 4.4.1. 数据管理 4.4.2. 管理警报和事件消息 4.4.3. 趋势分析 4.4.4. 汇总和报告 4.4.5. 设置时

2、间表 4.4.6. 系统安全管理 第5章. 自控系统设计说明 5.1. 空调机组5.1.1. 变风量空调机组 5.1.2. 新风机组MAU 5.2. 排风系统楼宇自控系统技术方案 第1章. 自控系统概述 项目楼宇自控管理系统设计成一套完整的分布式集散控制系统，它采用标准化局域网技术和众多子系统集成技术实施对楼内所有实时监控系统的集成监控、联动和管理，系统既可相对独立运转，又可联合成为一个有机整体，对不同工作站及现场控制器的控制权限的设定，由网络管理服务器完成。 第2章. 系统网络架构设计 2.1. 设计说明 我们在设计UL项目工程的BA系统的网络架构时，认真的研读了各类图纸与文件的需求，并对该

3、项目的建筑布局及形态进行了仔细的研究，并对构成各个建筑单体的BA系统的现场层、管理层、传输层的数据量、传输速度、响应时间做了比较，最终确定了符合该项目要求的网络架构。 2.2. 网络架构 基于上面的一些比较与分析，同时考虑到UL工程从设计到实施到投入使用，尚需一定的周期，故我们考虑为项目保留足够的技术先进性、开放性和升级能力，因此建筑设备管理系统采用了江森公司最新的一代基于 Web 技术的 MSEA 系统架构，系统结构图见附件1系统图整个BA系统控制工厂内的各类机电设备，为了保证通讯的流畅性和安全性，在本系统中，共放置1个网络控制引擎NAE控制所有楼宇自控设备，然后通过以太网的形式进行相互之间

4、的通讯。 本项目的MSEA系统采用分布式集散控制方式，系统的网络结构分为两层：控制层、管理层。 NAE与NAE之间的通讯层为管理层；NAE与FEC之间的通讯层为控制层。 管理层 根据招标文件要求，本项目中的管理层须采用以太网通讯方式，为此我们选用了江森自控以太网通讯方式的NAE网络控制引擎，建立在10/100M以太网络上，采用星型连接方式，以综合布线为物理链路，通过标准TCP/IP通讯协议高速通讯，进行信息的交换处理。 为保证系统通讯速率要求，每个NAE控制器监控总信息量在设计时均小于2000点。 控制层 该项目现场层网络中江森自控的设备采用的是标准BACnet主从/令牌传递MS/TP协议的F

5、EC总线扩展模块。第3章. 系统自控产品介绍 3.1. 基于以太网的NAE 网络控制引擎是江森自控 MSEA 系统架构中的核心设备之一，也代表了业界最新的技术和发展趋势。2003年江森自控与美国微软公司达成合作伙伴关系，并与之合作推出了核心控制楼宇的智能硬件。 它在硬件中内置了 Windows 2003 或 Windows XP 或 Windows CE 操作系统和楼宇自控系统的监控管理软件，基 于 Web 的设计使这个硬件能够作为 Web 服务器将楼宇自控系统的信息在以太网上发布，并通过嵌入式网络用户界面进行系统导航、系统配置及系统操作，而不需要安装任何专用程序。 基于WEB浏览器的用户界面

6、 这种智能设备抛弃了以往需要安装系统软件的操作站，同时支持多个Web浏览器用户同时访问，提供监控、警告和事件管理、数据交换、趋势分析、能量管理、时间表以及数据储存的功能，并采用了密码授权以及IT行业的安全保护技术。用户不需要任何专门的工作站软件，就可以实现局域网内或远程的管理、配置和诊断等功能。另外还内置有必要的编程软件，任何一台配有标准网络浏览器的工作站或便携终端都可以对系统进行配置、逻辑编程、试运行、数据存档等工作。开放接口能力 作为楼宇控制的核心，位于管理层的网络控制引擎 NAE 收集和管理整个楼宇的设备信息，并向软件管理平台提交。在控制层面上支持多种开放式标准网络，包括 LonWork

7、s 网络、BACnet 网络、MetasysN2 网络和 Integrator 集成器，从而满足与不同厂商设备和子系统的接入。 先进的IT通讯技术 网络控制引擎直接连接到综合布线的以太网络中。网络间的数据传输采用标准IT协议、服务以及格式，包括网际协议IP、超文本传输协议HTTP、对象访问协议SOAP、网络时间协议SNTP、邮件传输协议SMTP、网络管理协议SNMP，并支持超文本链接标示语言HTML和可扩展链接标记语言XML的静态、动态数据定义。网络控制引擎还支持动态IP寻址协议，例如动态主机配置协议DHCP、域命名服务DNS等。 系统安全性 网络控制引擎通过在 Web 浏览器用户界面键入的用

8、户ID和密码识别用户的合法性以及相应的权限。用户获取的数据在传输过程中通过加密处理，同时由用户安全管理员来管理网络控制引擎数据库以及用户资料和帐户。从配置整个系统到仅仅浏览某系统或站点的某一部分，都需要授权。系统管理员向每位用户的帐户分配用户ID、密码、专门的网络控制引擎数据获取权。3.2. BACnet现场控制器-FEC 现场控制器是楼宇自控系统的最前线装置，FEC 控制器与其扩展模块 IOM 共同组成了现场DDC盘，它分布于楼内各处的设备现场，如空调机房，水泵机房等。控制盘连接于楼层控制器或BACnet路由器的 BACnet MS/TP 总线，NAE 及操作站均可对它们实现上位机的超越控制

9、。 FEC 控制器是一种通用型控制器，它具有32位的处理芯片和 1.25M 的FlashROM以及520K的RAM，对于冷冻机组、空调系统HVAC处理过程、工作分布照明及有关电气设备的控制来说，都是一种理想的控制器。无论是独立工作或是连入通讯网络时，FEC 的软硬件的功能都可以灵活地适应各种不同的控制过程。FEC 控制器还可以在其扩展总线上连接I/O模块IOM，来增加它的输入点、输出点的容量。 FEC 控制器的编程工具，在 ADS 软件平台中已包括，管理者可以通过监控服务器编写控制器程序，而后在无需更换硬件的情况下，即可通过网络下载并更新 FEC 控制器内的程序。 FEC通过BACnet MS

10、/TP协议的现场层总线接入以太网控制器NCE、及操作站均可对它们实现上位机的超越控制。FEC 控制器的软件功能十分齐全，提供编程、测试和下载的全面性功能，且可以使用多至255个控制组件，每一个控制组件负责一个基本的控制功能。这些控制组件可分为输入、算术运算、控制功能、逻辑功能、报警功能、特殊功能、单位转换、输出等类别。 例如：算术运算类包括如下控制组件：平均数，计算器，比较器，事件积累器，过滤器，积分器，最大或最小值选择，热焓计算，Ramp，Sample & Hold，选择器，段距器，线分段功能，计时器，实时计时器，储存资料，EWMA 例如：控制功能类包括如下控制组件： 节约器(Economi

11、zer)，风扇控制，二位控制，比例控制，比例加积分控制PI，比例加积分加微分控制PID，夏季/ 冬季补偿 例如：逻辑功能包括如下控制组件： 与逻辑，或逻辑，步径超越逻辑(Enumeration Override)，步径逻辑(Enumeration Logic)，输出超越逻辑Output override logic，程序逻辑控制PLC 例如：报警功能，包括如下控制组件： 模拟量报警，压缩机报警，手动复位二位元报警，限位报警 例如：特殊功能包括如下控制组件： 特殊/ 操作状态，特殊日子，二元程序器，一般设定值，有用户状态Occupancy mode，实时计时器，加强实时计时器，传感器失效，系统资

12、源，温度设定值，负荷管理，高峰需求限止，有用户时间计划，最正确开停时间，半封闭式压缩机，温度补偿工作循环，出厂状态第4章. 系统软件功能说明 4.1. MSEA楼宇自控管理系统 Johnson Controls的MSEA系统是真正的集散式系统，采用最先进的技术实现受控设备完全自动化控制。 4.1.1. 分布式管理结构 MSEA系统是更高效的系统，因为消除了信息阻塞现象，处理器的功能可以最大限度地发挥。它又是更可靠的系统，因为该系统具备很强的容错能力，单个点的故障不会影响到整个系统。 MSEA系统具备了系统控制中三个最基本的功能：独立控制、监督控制及信息管理，因而具有很大的灵活性。4.1.2.

13、标准的IT通信协议 系统可直接连接到以每秒10Mb/100Mb运行的IP以太网。网络间的数据传输采用标准IT协议、服务以及格式，包括网际协议IP、超文本传输协议HTTP、简单网络时间协议SNTP、简单邮件传输协议SMTP、简单网络管理协议SNMP、超文本链接标示语言HTML以及可扩展链接标记语言XML。 MSEA系统在系统集成、数据交换、数据库整合方面具备了灵活性、互操作性以及同其它楼控系统甚至企业内部信息网络的可连接性等特点。 4.2. ADS数据管理服务器软件 ADS是江森自控MSEA系统架构中的数据管理服务器软件及集成平台软件，并且是所有网络控制引擎的管理站点，它通过各种开放接口同时面向

14、控制域和信息域的集成技术，使服务器能够监控并管理整个UL的综合信息，并根据客运信息从整体上控制协调有关联动操作。 ADS同样采用B/S的结构，可将信息通过Web进行发布，并作为协调者和管理者通过SOAP与网络中的控制引擎通讯。 整个楼宇的设备控制由就地控制器完成，全部的汇总信息由NCE来管理，而ADS的作用是将这些楼宇的信息利用SQL标准数据库，进行扩展的应用和永久的储存。包括更多的客户端访问量，还管理趋势数据、事件消息、管理员记录和系统设置数据的长期储存。使用因特网协议和信息技术IT标准为以太网控制器NAE所在的网络提供安全的通讯，并且与企业级别的通信网络兼容。4.3. ADS图形及组态 4

15、.3.1. 图形显示 ADS用户界面具有高分辨率的彩色图像，允许操作者在建筑、楼层和区域间移动，观看楼宇系统和控制过程。图像显示给出了被监视系统的视觉显示，允许用户迅速检查状态并识别异常情况。这些图像也许包括动画效果，例如表现风扇和泵的状态的旋转符号，模拟计量表以及表示模拟点数值的条形符号。彩色图形中的动态元素和符号进一步帮助操作者评价楼宇系统的情况。操作者发出命令来回应警报，并且恢复最正确运行，还可以更改显示在屏幕上的参数来持续改良楼宇设施的运行性能。4.3.2. 动态操作画面MSEA系统的ADS Web图形工作站能提供集成化的开发环境，有强大的图形功能，具有丰富的各种设备三维形象图库，可对

16、全部设备的运行停止，阀门及风门开闭，液体流动等工艺状态。 通过颜色变化、移动、旋转、闪烁、百分比动态数字显示以及更复杂的动画形式来反映各种被控设备的工作状态。使图形界面更生动活泼，直观形象，操作简便而不易出错，支持多窗口动态图形显示，支持实时参数显示包括可定义的物理量。 4.3.3. 多用户窗口显示 带有多窗口显示的用户界面允许你在同一时间显示你的楼宇控制系统的不同方面。例如：空气处理单元的图形可以与多点趋势图、控制系统逻辑图一同显示，这样用户可以快速识别报警的原因；一个窗口可用来显示某一点的聚焦详图，改变该点数值可能发生的后果可以在另一个窗口上的系统图上进行监控。4.4. ADS管理功能 4

17、.4.1. 数据管理 ADS提供了多种数据管理功能，包括：数据采集和管理，历史数据存储，导出数据库及生成各种数据报表，保证系统处于最正确运行状态。 数据采集有多种现成世界知名品牌设备的驱动程序，可以以小于100毫秒的轮巡速度采集前端设备数据，并自动具有通讯冗余和出错处理能力。标签数据库中的数据块具备15种以上的数据块类型，方便了软件的开发和维护。 ADS还支持对关系数据库的访问，支持标准的微软32位ODBC的驱动。关系数据库可通过此ODBC驱动与系统实时数据库或历史数据文件交换数据。 4.4.2. 管理警报和事件消息ADS拥有方便、灵活、可靠、易于扩展的报警系统，报告系统活动及系统潜在的问题，

18、保障系统安全运行。提供多种报警管理功能，基于重要事件的报警优先于系统故障报警、报警过滤功能，以及通过拨号网络的远程报警管理等。 ADS有效的警报管理系统会区分信息显示的优先次序，以便操作者能够迅速有效地对楼宇中最危急的情况做出反应，而推迟对不那么重要的事件的注意。通过设置，能够实现告警屏蔽和告警过滤功能，报警画面和报警声音文件均可由用户组态，用户可以自定义告警显示信息。 4.4.3. 趋势分析 为到达最正确性能并调节楼宇控制系统，当前和历史数据是非常有用的分析信息。ADS用户界面具有综合趋势记录和趋势显示功能。 从现场点中收集趋势数据可以保存在以太网控制器NCE中，同时可以自动并定期上载到服务

19、器ADS的SQL数据库中存档。 用户可以查看并分析在ADS用户界面中以图形或表格方式显示的趋势数据。趋势数值可以表现系统性能，用户可以识别提高效率的时机并开发预定的维护策略。 为在整个系统基础上进行运行性能的详细分析，用户可以建立一个趋势研究工具。来自现场点在选定时间段内的数据，可以采用表格或图形的形式在趋势分析工具的视图中显示出来。 趋势研究工具提供了一个分析比较目前和历史运行数据的强大管理工具，会帮助用户在出现以前识别潜在性的问题、诊断目前和过去的报警情况、使能源消耗到达最正确并且减少维护成本。4.4.4. 汇总和报告 汇总帮助操作者从一个系统或组的角度观察数据和情况。数据管理服务器具有在

20、浏览树中显示任何设备的汇总数据的功能。 报告使得用户从简单的角度观察整个项目或楼宇内选定区域内目前的意外情况，并允许操作者确定值得注意的点的位置。操作者定义想要看到的报告，数据管理服务器在ADS用户界面的报告观察程序中显示得到的数据。用户可以运行如下报告： 1) 报警报告处于报警状态的点 2) 离线报告没有反应的设备 3) 禁用报告被禁用的警报 4) 超越报告人工终止的点 报告将列出给定条件下的所有点：警报、离线、禁用或超越，它们位于浏览树的选定的区域或组内。完成后的报告可以更新，确定报告运行后新情况的位置，在任何时候都可以取消进行中的报告查询。 MSEA系统支持报告的输出，提供ODBC驱动程

21、序，可将实时和历史数据直接输出至报表软件，全面支持ADO、RDO，对于常用的办公软件如Office以及一般的数据库软件如SQL Server、Access、Oracle、FoxPro等都能很好的访问和操作，并且可以自由定义报表格式。系统可以提供基于事件或基于时间的报表自动输出方式或由操作员手动输出。 分控中心或总控中心可汇总系统运行状况的综合报告, 也可按需要汇总成不同的分类报告，并可手动或自动打印这些报告。 4.4.5. 设置时间表 时间表功能允许用户定义设备运行的日期和时间，例如设备的启动和停止，并改变设置点。用户可以为一周内的一天或几天的活动、假日或特定的日历日安排时间表。 ADS用户界

22、面为每周时间表提供了图形显示，并为创建和编辑时间表提供日历。时间表实际上是在网络上的网络控制引擎或网络集成引擎里运行的，但是可以设置来向整个楼宇或站点内的设备发送命令。 4.4.6. 系统安全管理 4.4.6.1. MSEA系统安全策略MSEA系统包含综合系统安全程序，防止对系统的无授权访问。应用程序的调用，操作界面显示，设备操作等都将被赋予权限管理。 4.4.6.2. Windows操作系统权限 除此之外还能限制某些关键程序的访问，如：过程数据库的重装及过程数据库的写入操作。可以同步系统管理员提供Windows的用户名和口令，作为组态软件的登录名和口令。帐户同步，使得登录组态软件就可以利用已

23、有的Windows帐户，同时还保留了Windows的一些安全功能，如：口令大小写敏感，口令过期及在线更改口令。4.4.6.3. 用户的登录权限 MSEA系统安全通过要求输入用户名和密码来鉴别试图连入系统的用户。一旦发现了有授权效的用户，即可在访问授权的基础上访问系统，这是由系统管理员在用户帐号中定义的。在访问授权的基础上，用户可以从任何网络浏览器上连接到系统，而其诸如报警确认、发放命令和点变更等用户活动，均被记录在系统的审计跟踪程序中。 访问授权是通过系统分类和动作设定来向个人用户和具有相同作用的团组用户分配的。系统分类定义了不同类别的子系统暖通系统、给排水等，动作设定则定义了超过10种的授权

24、操作级别，用户可根据系统分类和动作定义的排列组合得到几十种不同的用户级别。用户会被授权仅仅监控某一类设备，或者仅被授予监视能力而没有权限进行控制，也可以通过时间表设定该用户的有效访问时段。 除了用户授权以外，应用包括防火墙程序和编码协议等标准IT安全技术来防止对楼控系统和网络的无授权访问。 第5章. 自控系统设计说明 项目工程楼宇自控系统的监控范围为： 1.1. 空调机组系统 1.2. 排风系统5.1. 空调机组 5.1.1. 变风量空调机组 1) 监控内容a) 送回风机开关控制 b) 送回风机本地/遥控状态 c) 送回风机状态 d) 送回风机设备故障e) 送回风机变频器状态 f) 送回风机变

25、频器故障 g) 送回风机频率控制 h) 送回风机频率反馈 i) 初/中/高效滤网压差报警j) 冷/热水阀调节 k) 新风/回风/排风阀控制 l) 送回风温湿度 m) 风管压力 n) 风管风量 o) 其它参数遥测2) 控制说明 a) 系统停止：水阀、风阀、加湿器与送风机状态连锁，当送风机状态为关时，风阀、加湿器关闭， b) 系统启动：自动模式下，可以通过时间表设置风机的启停；当系统启停命令为开、送风机无故障报警，送风机命令变为开，送风机开始正常运转。 c) 回风温度控制：监测回风温度，通过PI调节冷、热水阀，使回风温度保持在设定值；夏季：当回风温度高于设定值，冷水阀趋于开启调节；当回风温度低于设

26、定值，冷水阀趋于关闭调节；热水阀保持关闭。冬季：当回风温度高于设定值，热水阀趋于关闭调节；当回风温度低于设定值，热水阀趋于关闭调节；冷水阀保持关闭。回风温度在偏差范围内，冷、热水阀均不调节。 d) 送风机/回风机频率控制：BAS监视送风管上的压力通过PI调节送风机频率，使送风机频率保持在设定值；同时监视回风风管压力，PI调节排风机频率，并保证送风机与排风机之间的风量连锁。 e) 回风CO2浓度控制：监测回风CO2浓度，通过PI调节新风阀，使回风CO2浓度保持在设定值；当回风CO2浓度高于设定值，新风阀趋于开启方向调节；当回风CO2浓度低于设定值，新风阀趋于关闭方向调节直至最小开度。5.1.2.

27、 新风机组MAU 1) 监控内容 风机启停控制 风机变频控制 风机频率反馈 风机手/自动状态 风机运行状态 风机运行故障 新风阀开关控制 冷/热水阀调节控制 新风/送风温湿度 风管风量 2) 控制程序按内部预先编写之时间程序或通过管理中心操作员启动风机后，控制程序投入工作。 送风温度自动控制：以送风温度设定值作为控制目标，以送风温度测量值作为过程 变量，以控制阀门作为执行器，采用闭环控制方案一进行PID调节，使送风温度保持在设定值的附近。在夏季工况时，当送风温度高于设定值时，增大阀门开度；当送风温度低于设定值时，减少阀门开度。在冬季工况时，当送风温度高于设定值时，减少阀门开度；当回风温度低于设定值时，增大阀门开度。使送风温度始终控制在设定值范围内。 当风机停止时，关闭风阀，关闭水阀。 以上状况均可在操作站彩色显示屏上显示和经打印机打印记录。5.2. 排风系统 通过现场控制器及其扩展模块可就地完成如下功能：a. 排风机按排风区域中的空调机组或新风机组联动启停，联动启停风机。假设排风区域不易划分，也可采用时间程序启停。 b. 测量强电柜中的手自动，运行，故障信号开关量。