上海伊頓亞太區(qū)總部的樓控應(yīng)用探析

文｜浙江中控研究院有限公司 孫 全 姚 健

1 背景介紹

隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)實(shí)力與高新技術(shù)的騰飛，普通建筑已遠(yuǎn)不能滿足降低能源損耗與浪費(fèi)的要求，使用樓宇自控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)節(jié)能已是近幾年政府推廣“綠色建筑”、“節(jié)能減排”、“低碳生活”必不可少的有效手段之一，智能建筑這一新產(chǎn)業(yè)已經(jīng)得到了國(guó)家的大力支持。通過(guò)加強(qiáng)建設(shè)管理和優(yōu)化設(shè)備控制的措施，達(dá)到節(jié)能、減排、降碳的目的，營(yíng)造安全、高效、舒適、便利、靈活、綠色的環(huán)境已經(jīng)是當(dāng)前建筑時(shí)尚和節(jié)能的體現(xiàn)，更不必說(shuō)國(guó)家對(duì)節(jié)能減排杰出的團(tuán)體及個(gè)人都會(huì)授予高額的獎(jiǎng)勵(lì)與經(jīng)濟(jì)補(bǔ)助了。

上海是個(gè)國(guó)際化的大都市，其瞬息萬(wàn)變的時(shí)尚潮流、高科技產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、政府強(qiáng)力的政策吸引著來(lái)自世界各地的投資商，位列世界500強(qiáng)企業(yè)之一的伊頓公司的亞太區(qū)總部就坐落在這里。公司總部為了營(yíng)造一種舒適、高效、安全、綠色節(jié)能的智能化辦公環(huán)境，采用了目前較先進(jìn)的樓宇控制系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)，并選用了浙江中控電子技術(shù)有限公司自主研發(fā)、生產(chǎn)的OptiSYS PCS-300樓宇自控系統(tǒng)系列產(chǎn)品。

2 建設(shè)目標(biāo)

項(xiàng)目建設(shè)目標(biāo)如下：

依托目前智能建筑行業(yè)的科技成果，結(jié)合伊頓亞太區(qū)總部的控制要求，通過(guò)采用現(xiàn)代智能化管理技術(shù)，即互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、自動(dòng)化控制技術(shù)，以及數(shù)字化技術(shù)，經(jīng)過(guò)精密考慮、優(yōu)化組合，滿足辦公數(shù)字化技術(shù)應(yīng)用的要求；

在結(jié)構(gòu)合理、使用高效、投入成本低的原則下，建設(shè)一個(gè)多功能、現(xiàn)代化、低維護(hù)管理的樓宇自控系統(tǒng)；

保證室內(nèi)辦公環(huán)境舒適、節(jié)能，采用先進(jìn)的控制策略，按需求定時(shí)控制設(shè)備的運(yùn)行；

按建筑物內(nèi)空氣流動(dòng)性的要求對(duì)樓內(nèi)的送排風(fēng)設(shè)備進(jìn)行定時(shí)的開啟，保證室內(nèi)環(huán)境的舒適；

為靈活實(shí)現(xiàn)對(duì)每臺(tái)室內(nèi)空調(diào)機(jī)的單獨(dú)控制，提高效率，降低能耗，通過(guò)LON通信網(wǎng)關(guān)對(duì)VRV變冷媒流量空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行集成統(tǒng)一管理。

3 系統(tǒng)特點(diǎn)

（1）系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

OptiSYS系統(tǒng)采用了單層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和先進(jìn)的現(xiàn)場(chǎng)總線控制技術(shù)，使得OptiSYS集散系統(tǒng)無(wú)論在可靠性還是技術(shù)先進(jìn)性上都擁有世界領(lǐng)先的水平。中央控制室單獨(dú)設(shè)立中央工作站，通過(guò)訪問(wèn)現(xiàn)場(chǎng)控制器采集現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的數(shù)據(jù)，分析后反饋給現(xiàn)場(chǎng)控制器，通過(guò)控制器執(zhí)行相應(yīng)的動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)管理、控制一體化。

（2）系統(tǒng)硬件配置

整棟大廈的樓宇自控系統(tǒng)共配置10臺(tái)PCS-300系列DDC控制柜，通過(guò)以太網(wǎng)交換機(jī)組成控制主網(wǎng)絡(luò)，再分別通過(guò)CAN總線另行擴(kuò)展6臺(tái)DDC柜，以滿足空調(diào)系統(tǒng)設(shè)備、通風(fēng)排風(fēng)設(shè)備、VRV空調(diào)機(jī)組等的監(jiān)控、管理要求。

（3）系統(tǒng)軟件配置

系統(tǒng)運(yùn)行于Windows XP/2003中文平臺(tái)，擁有靈活的動(dòng)態(tài)圖形操作界面，以及軟功能鍵、下拉式菜單，可用鼠標(biāo)完成大部分功能。

（4）設(shè)備功能

系統(tǒng)由PC主機(jī)、彩色屏幕顯示器及打印機(jī)組成，可直接與以太網(wǎng)相連，通過(guò)密碼訪問(wèn)樓宇自動(dòng)化管理軟件，對(duì)全動(dòng)態(tài)窗口進(jìn)行監(jiān)測(cè)；能完成直觀的圖文操作、對(duì)歷史數(shù)據(jù)的保存和打印、故障診斷和報(bào)警，方便管理和系統(tǒng)備份。

4 系統(tǒng)功能和實(shí)現(xiàn)方式

（1） 空調(diào)系統(tǒng)

空調(diào)系統(tǒng)的功能如下：

對(duì)每臺(tái)新風(fēng)機(jī)組進(jìn)行優(yōu)化控制，通過(guò)軟件進(jìn)行時(shí)間的累計(jì)、生成溫度曲線。

新風(fēng)機(jī)組設(shè)置手動(dòng)／自動(dòng)控制模式，每臺(tái)新風(fēng)機(jī)組都配有就地選擇開關(guān)以供選擇手動(dòng)／樓宇自動(dòng)化控制。在樓宇自動(dòng)控制模式下，樓宇自控系統(tǒng)將按時(shí)間表來(lái)控制新風(fēng)機(jī)組，執(zhí)行相關(guān)的控制程序和連鎖。在手動(dòng)模式下，樓宇系統(tǒng)控制功能失效，但監(jiān)視功能和新風(fēng)機(jī)末端風(fēng)量調(diào)節(jié)仍然保持。

新風(fēng)機(jī)組末端都配有電動(dòng)風(fēng)閥和電動(dòng)執(zhí)行器，以達(dá)到控制風(fēng)量的目的。

控制過(guò)程如下：

① 安裝在新風(fēng)門和末端送風(fēng)門處的電動(dòng)新風(fēng)閥門接受就地安裝的DDC控制器的指令。當(dāng)DDC控制器接收到的室內(nèi)CO2濃度或者室內(nèi)壓力值與設(shè)定值有偏差時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)DDC控制器內(nèi)置的控制算式，如比例控制P、比例加積分控制PI、比例積分微分控制PID和優(yōu)化PID即發(fā)出控制信號(hào)到電動(dòng)調(diào)節(jié)風(fēng)閥，調(diào)節(jié)末端送風(fēng)閥的開度，從而構(gòu)成閉環(huán)控制，保持室內(nèi)CO2濃度和室內(nèi)壓力在要求的控制范圍內(nèi)，達(dá)到空氣清新的環(huán)境要求。當(dāng)新風(fēng)機(jī)組停止運(yùn)行時(shí)，自動(dòng)關(guān)閉新風(fēng)閥。

② 電動(dòng)新風(fēng)閥門與送風(fēng)機(jī)連鎖控制，送風(fēng)機(jī)工作時(shí)，閥門保持打開狀態(tài)；送風(fēng)機(jī)組停止工作時(shí)，閥門保持關(guān)閉狀態(tài)。

③ 在新風(fēng)過(guò)濾段上設(shè)置壓差開關(guān)，監(jiān)測(cè)過(guò)濾器上的積塵所造成的氣阻，在積塵過(guò)多時(shí)進(jìn)行報(bào)警，提示清潔過(guò)濾器。

④ 每臺(tái)新風(fēng)機(jī)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)送風(fēng)的溫度情況，DDC通過(guò)設(shè)定溫度與送風(fēng)溫度的比對(duì)，調(diào)整表冷器電動(dòng)二通閥執(zhí)行器，嚴(yán)格控制表冷器內(nèi)的冷凍水流量，始終將送風(fēng)溫度控制在設(shè)定溫度范圍內(nèi)，以確保室內(nèi)環(huán)境的舒適性。

（2） 送排風(fēng)系統(tǒng)

送排風(fēng)系統(tǒng)的功能如下：

對(duì)每臺(tái)送排風(fēng)機(jī)進(jìn)行時(shí)間控制，通過(guò)軟件進(jìn)行時(shí)間的累計(jì)。

送排風(fēng)機(jī)設(shè)置手動(dòng)／自動(dòng)控制模式，每臺(tái)送排風(fēng)機(jī)都配有就地選擇開關(guān)以供選擇手動(dòng)／樓宇自動(dòng)化控制。在樓宇自動(dòng)控制模式下，樓宇自控系統(tǒng)將按時(shí)間表來(lái)控制送排風(fēng)機(jī)，執(zhí)行設(shè)備的啟動(dòng)和停止。在手動(dòng)模式下，樓宇系統(tǒng)控制功能失效，但監(jiān)視功能仍然保持。

對(duì)排煙風(fēng)機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)和故障報(bào)警進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并對(duì)故障進(jìn)行提醒。

（3） VRV空調(diào)機(jī)組通信

VRV空調(diào)機(jī)組采用的DAKIN空調(diào)，每臺(tái)VRV空調(diào)機(jī)都有一個(gè)控制面板，每64個(gè)控制面板以通信總線的形式，手拉手地連接到DAKIN的網(wǎng)關(guān)上。本工程VRV空調(diào)機(jī)組共使用了7個(gè)網(wǎng)關(guān)，各個(gè)網(wǎng)關(guān)也采用手拉手的通信總線的形式連接到電腦主機(jī)上，然后電腦主機(jī)通過(guò)接口軟件對(duì)DAKIN網(wǎng)關(guān)上的數(shù)據(jù)一一讀取，樓宇自控系統(tǒng)通過(guò)該電腦主機(jī)的OPC通信接口讀取數(shù)據(jù)。系統(tǒng)對(duì)大樓VRV空調(diào)的運(yùn)行、故障狀態(tài)、控制模式、房間溫度進(jìn)行監(jiān)測(cè)，遠(yuǎn)程對(duì)空調(diào)溫度進(jìn)行設(shè)定，對(duì)機(jī)組啟停加以控制，對(duì)故障報(bào)警信息做出提醒。

（4）溫濕度LED顯示

各個(gè)公共區(qū)域的溫濕度信號(hào)和室外的溫濕度信號(hào)，由相應(yīng)的DDC采集，然后通過(guò)MODBUS TCP網(wǎng)關(guān)傳送到電腦上，電腦主機(jī)通過(guò)通信接口，在LED屏上發(fā)布各溫濕度信息。

（5）BAS和電氣設(shè)備的I/O信號(hào)接口要求

按系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案，BAS對(duì)大樓內(nèi)的機(jī)電設(shè)備進(jìn)行監(jiān)視、控制和管理，所以BAS和大樓內(nèi)的這些機(jī)電設(shè)備間要建立一定的I/O信號(hào)連接，這種信號(hào)連接對(duì)于電氣設(shè)備有一定的技術(shù)要求。

對(duì)風(fēng)機(jī)等電氣設(shè)備的電器控制盤（柜）的技術(shù)要求有：

◆ BAS的輸入信號(hào)：設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)、過(guò)載報(bào)警、手動(dòng)/自控狀態(tài)；

◆ BAS的輸出信號(hào)：設(shè)備啟停控制。

對(duì)照明燈光的電器控制箱（盤）的技術(shù)要求有：

◆ BAS的輸入信號(hào)：設(shè)備狀態(tài)、手動(dòng)/自控狀態(tài)；

◆ BAS的輸出信號(hào)：開關(guān)控制。

BAS對(duì)電氣設(shè)備I/O信號(hào)的特別要求有：

◆ BAS和電氣設(shè)備之間傳送信號(hào)的接點(diǎn)都是獨(dú)立的，不帶電的，即“干接點(diǎn)”；

◆ 從電氣控制箱通往BAS的狀態(tài)接點(diǎn)的電阻小于1Ω；

◆ 從BAS的DDC控制盤通往電氣控制箱的開關(guān)控制接點(diǎn)的額定容量為230V或24V，2A；如啟動(dòng)觸點(diǎn)功率過(guò)大，則采用隔離繼電器進(jìn)行隔離啟動(dòng)。

（6）BA系統(tǒng)電源和接地

BA系統(tǒng)電源單獨(dú)設(shè)置，由機(jī)房?jī)?nèi)的UPS統(tǒng)一供電，不與動(dòng)力、照明等合用。BA系統(tǒng)電源箱設(shè)置在中央控制室內(nèi)，各現(xiàn)場(chǎng)控制器的電源均由BA系統(tǒng)電源箱集中供應(yīng)。樓宇自控系統(tǒng)接地采用綜合接地方式，接地電阻小于1Ω。

5 結(jié)束語(yǔ)

伊頓亞太區(qū)總部樓宇自控系統(tǒng)在充分考慮現(xiàn)有設(shè)備和環(huán)境結(jié)構(gòu)的同時(shí)，在優(yōu)化控制系統(tǒng)下實(shí)現(xiàn)了樓內(nèi)設(shè)備的自動(dòng)化控制，降低了成本，節(jié)約了能源，為伊頓亞太區(qū)總部大樓創(chuàng)建了一個(gè)安全、舒適、便捷的辦公環(huán)境。