第8章建筑设备监控系统.ppt
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1、建筑电气与智能化工程设计,二、授课内容,第1章 建筑电气与智能化工程设计概述 第2章 供配电系统第3章 电气照明 第4章 民用建筑物防雷 第5章 接地及安全 第6章 火灾自动报警与联动控制系统 第7章 综合布线系统 第8章 建筑设备监控系统,概念,建筑设备自动化系统含义:将建筑物或建筑群内的空调、电力、照明、给排水、运输、防灾、保安等设备以集中监视与管理为目的,构成一个综合系统。国外简称为BAS或BA系统,国内称建筑物自动化系统或楼宇自动化系统,现在称为建筑设备自动化系统。广义BAS:即建筑设备自动化系统,它包括建筑设备监控系统、火灾自动报警系统和安全防范系统。狭义BAS:即建筑设备监控系统,
2、初步设计,系统组成及控制功能;确定机房位置、设备规格;传输线缆选择及敷设要求。,施工图设计,监控系统方框图,绘至DDC站止。随图说明相关建筑设备监控(测)要求、点数,DDC站位置。配合承包方了解建筑设备情况及要求,对承包方提供的深化设计图纸审查其内容。,设计步骤1,(1)确定控制对象系统监控方案包括内容:系统组成及工作原理、各个控制系统要求。(2)画出各子系统的控制原理图施工图级BAS的控制原理图应表示出全部控制系统的原理图,要标注传感器、控制器、执行器的位号和点号。,设计步骤2,(3)按控制对象系统编制监控分表。在初步设计的基础上,按照水、电、通专业再次提出的详细资料,重新复核检测控制的内容
3、和数量,编制监控分表。(4)确定分站的位置及数量,画出分站监控原理接线图。根据现场设备情况,合理选择DDC监控范围,确定DDC位置及数量,确定DDC布线长度,画出DDC监控原理接线图。(5)进一步完善监控总表。,设计步骤3,(6)确定中央站硬件组态,监控中心的位置,画出监控中心设备布置图,对中央站供电电源、用房面积,环境条件提出具体要求。(7)确定系统的网络结构,画出系统网络图。应表示出全部控制系统的配置框图,表明每台控制器的位号以及相互之间的联系、相互位置和网络拓扑结构,连接数量是否超出规定。,设计步骤4,(8)画出各层BA系统设备布置平面。包括中央站与控制器之间、控制器与控制器之间、控制器
4、与现场设备之间的相对位置和接线及敷设方式,图中都要标注设备的位号、位置相对、电缆号、敷设方式以及注意事项等。,第8章 建筑设备监控系统,8.1 一般规定 8.2 建筑设备监控系统及构成 8.3 建筑设备监控系统的设计 8.4 制冷系统的监控 8.5 热交换系统的监控 8.6 新风机组的监控 8.7 定风量空调机组的监控 8.8 变风量空调机组的监控,第8章 建筑设备监控系统,8.9 给、排水系统的监控 8.10 室内照明系统的监控 8.13 供配电系统的监测 8.14 电梯运行监测8.15 建筑设备监控系统节能设计8.16 监控表,8.1 一般规定,1.本章适用于建筑物(群)所属建筑设备监控系
5、统(BAS)的设计。BAS可对下列子系统进行设备运行和建筑节能的监测与控制:冷冻水及冷却水系统;热交换系统;采暖通风及空气调节系统;给水与排水系统;供配电系统;公共照明系统;电梯和自动扶梯系统。,8.1 一般规定,2.建筑设备监控系统设计应符合下列规定:建筑设备监控系统应支持开放式系统技术,宜建立分布式控制网络;应选择先进、成熟和实用的技术和设备,符合技术发展的方向,并容易扩展、维护和升级;选择的第三方子系统或产品应具备开放性和互操作性;,8.1 一般规定,应从硬件和软件两方面充分确定系统的可集成性;应采取必要的防范措施,确保系统和信息的安全性;应根据建筑的功能、重要性等确定采取冗余、容错等技
6、术。3.建筑设备监控系统,应具备系统自诊断和故障报警功能,8.1 一般规定,4.当工程有智能建筑集成要求,且主管部门允许时,BAS应提供与火灾自动报警系统(FAS)及安全防范系统(SAS)的通信接口,构成建筑设备管理系统(BMS)。5.建筑设备监控系统规模,可按实时数据库的硬件点和软件点点数区分,宜符合表8.1.4的规定。,8.2 建筑设备监控系统网络结构,1.建筑设备监控系统,宜采用分布式系统和多层次的网络结构。并应根据系统的规模、功能要求及选用产品的特点,采用单层、两层或三层的网络结构,但不同网络结构均应满足分布式系统集中监视操作和分散采集控制(分散危险)的原则。大型系统宜采用由管理、控制
7、、现场设备三个网络层构成的三层网络结构,其网络结构应符合图8.2.1的规定。中型系统宜采用两层或三层的网络结构,其中两层网络结构宜由管理层和现场设备层构成。,图8.2.1 建筑设备监控系统三层网络系统结构,8.2 建筑设备监控系统网络结构,小型系统宜采用以现场设备层为骨干构成的单层网络结构或两层网络结构。各网络层应符合下列规定:管理网络层应完成系统集中监控和各种系统的集成;控制网络层应完成建筑设备的自动控制;现场设备网络层应完成末端设备控制和现场仪表设备的信息采集和处理。,8.2 建筑设备监控系统网络结构,2.用于网络互联的通信接口设备,应根据各层不同情况,以ISO/OSI开放式系统互联模型为
8、参照体系,合理选择中继器、网桥、路由器、网关等互联通信接口设备。注释:DCS的通信网络通常采用多层次的结构。各个层次网络之间,甚至同层次网络之间,在地域上比较分散且可能不是同构的,需要用网络接口设备把它们互联起来。网络接口设备通常包括:中继器、网桥、路由器和网关。,中继器通过复制位信号延伸网段长度,中继器仅在网络的物理层起作用,通过中继器连接在一起的两个网段实际上是一个网段;网桥是存储转发设备,用来在数据链路层次上连接同一类型的局域网,可在局域网之间存储或转发数据帧;路由器工作在物理层、数据链路层和网络层,在网络层使用路由器在不同网络间存储转发分组信号;在传输层及传输层以上,使用网关进行协议转
9、换,提供更高层次的接口,用以实现不同通信协议的网络之间、包括使用不同网络操作系统的网络之间的互联。,8.3 管理网络层(中央管理工作站),1.管理网络层应具有下列功能:监控系统的运行参数;检测可控的子系统对控制命令的响应情况;显示和记录各种测量数据、运行状态、故障报警等信息;数据报表和打印,8.3 管理网络层(中央管理工作站),2.管理网络层设计应符合下列规定:服务器与工作站之间宜采用客户机/服务器或浏览器/服务器的体系结构。当需要远程监控时,客户机/服务器的体系结构应支持Web服务器;应采用符合IEEE 802.3的以太网;宜采用TCP/IP通信协议;实时数据库的监控点数(包括软件点),应留
10、有裕量,不宜少于10%;,8.3 管理网络层(中央管理工作站),服务器应为客户机(操作站)提供数据库访问,并宜采集控制器、微控制器、传感器、执行器、阀门、风阀、变频器数据,采集过程历史数据,提供服务器配置数据,存储用户定义数据的应用信息结构,生成报警和事件记录、趋势图、报表,提供系统状态信息;客户机(操作站)软件根据需要可安装在多台PC机上,宜建立多台客户机(操作站)并行工作的局域网系统;,8.3 管理网络层(中央管理工作站),客户机(操作站)软件可以和服务器安装在一台PC机上;管理网络层应具有与互联网联网能力,提供互联网用户通信接口技术。用户可通过Web浏览器,查看BAS的各种数据或进行远程
11、操作;当管理网络层的服务器和(或)操作站故障或停止工作时,不应影响控制器、微控制器和现场仪表设备运行,控制网络层、现场网络层通信也不应因此而中断。,8.3 管理网络层(中央管理工作站),3当不同地理位置上分布有多组相同种类的BAS时,宜采DSA(Distributed Server Architecture)分布式服务器结构。每个BAS服务器管理的数据库应互相透明,从不同的BAS的客户机(操作站)均可访问其他BAS的服务器,与该系统的数据库进行数据交换,使这些独立的服务器连接成为逻辑上的一个整体系统。,8.3 管理网络层(中央管理工作站),4管理网络层的配置应符合下列规定:宜采用10BASE-
12、T100BASE-T方式,选双绞线作为传输介质 服务器与客户机(操作站)之间的连接宜选用交换式集线器 管理网络层的服务器和至少一个客户机(操作站)应位于监控中心内;在管理体制允许,BAS、FAS和SAS共用一个控制中心或各控制中心相距不远的情况下,可共用同一个管理网络层,构成建筑管理系统(BMS),但应使三者其余部分的网络各自保持相对独立。,10BASE-T100BASE-T 注释:BASE指基带传输,即未经过调制,不能复用的传输,BASE前的数字表示网络的数据传输率,10BASE指数据传输率为10Mbps,100BASE为100MbpsBASE后的字母或数字指的是传输介质,反应介质特点,比如
13、说10BASE-T中的T指双绞线,,交换式集线器注释:,交换式集线器也称为以太网交换器,以其为核心设备连接站点或者网段。10BASE-T100BASE-T系统使用以太网交换器后,就构成了交换型以太网。交换型以太网与共享型以太网比较有以下优点:每个端口上可以连接站点,也可以连接一个网段,均独占10Mbps(或100Mbps);系统最大带宽可以达到端口带宽的n倍,其中n为端口数;交换器连接了多个网段,网段上运作都是独立的,被隔离的;被交换器隔离的独立网段上数据流信息不会在其他端口上广播,具有一定的数据安全性;若端口支持全双工传输方式,则端口上媒体的长度不受CSMACD制约,可以延伸距离;交换器工作
14、时,实际上允许多组端口间的通道同时工作,它的功能就不仅仅包括一个网桥的功能,而是可以认为具有多个网桥的功能。,8.4 控制网络层(分站),1.控制网络层应完成对主控项目的开环控制和闭环控制、监控点逻辑开关表控制和监控点时间表控制。2.控制网络层应由通信总线和控制器组成。通信总线的通信协议宜采用TCP/IP、BACnet、LonTalk、Meter Bus和ModBus等国际标准。3.控制网络层的控制器(分站)宜采用直接数字控制器(DDC)、可编程逻辑控制器(PLC)或兼有DDC、PLC特性的混合型控制器HC(HybridController)。,DDC控制器和PLC控制器注释:,都能完成控制功
15、能,但两者还是有一些差别。DDC控制器比较适用于以模拟量为主的过程控制,PLC控制器比较适用于以开关量控制为主的工厂自动化控制。民用建筑的环境控制(冷热源系统、暖通空调系统等)主要是过程控制,所以除有特殊要求外,建议采用DDC控制器。,8.4 控制网络层(分站),4.在民用建筑中,除有特殊要求外,应选用DDC控制器。5.每台控制器(分站)的监控点数(硬件点),应留有裕量,不宜小于10%。6控制器(分站)的技术要求,应符合下列规定:CPU不宜低于16位;RAM不宜低于128kB;EPROM和(或)Flash-EPROM不宜低于512kB;RAM数据应有72h断电保护;,8.4 控制网络层(分站)
16、,(5)操作系统软件、应用程序软件应存储在EPROM或Flash-EPROM中;(6)硬件和软件宜采用模块化结构;(7)可提供使用现场总线技术的分布式智能输入、输出模块,构成开放式系统;分布式智能输入、输出模块应安装在现场网络层上;(8)应提供至少一个RS232通信接口与计算机在现场连接;,8.4 控制网络层(分站),(9)应提供与控制网络层通信总线的通信接口,便于控制器与通信总线连接和与其他控制器通信;(10)宜提供与现场网络层通信总线的通信接口,便于控制器与现场网络通信总线连接并与现场设备通信;(11)宜提供数字量和模拟量输入输出以及高速计数脉冲输入,并应满足控制任务优先级别管理和实时性要
17、求;(12)控制器(分站)规模以监控点(硬件点)数量区分,每台不宜超过256点;,8.4 控制网络层(分站),(13)控制器(分站)宜通过图形化编程工程软件进行配置和选择控制应用;(14)控制器宜选用挂墙的箱式结构或小型落地柜式结构;分布式智能输入、输出模块宜采用可直接安装在建筑设备的控制柜中的导轨式模块结构;(15)应提供控制器典型配置时的平均无故障工作时间(MTBF);(16)每个控制器(分站)在管理网络层故障时应能继续独立工作。,8.4 控制网络层(分站),7控制网络层的配置应符合下列规定:(1)宜采用总线拓扑结构,也可采用环形、星形拓扑结构;用双绞线作为传输介质;(2)控制网络层可包括
18、并行工作的多条通信总线,每条通信总线可通过网络通信接口与管理网络层连接,也可通过管理网络层服务器的RS232通信接口或内置通信网卡直接与服务器连接;(3)控制器(分站)之间通信,应为对等式直接数据通信;,8.4 控制网络层(分站),(4)当控制器(分站)采用以太网通信接口而与管理网络层处于同一通信级别时,可采用交换式集线器连接,与中央管理工作站进行通信;(5)控制器(分站)可与现场网络层的智能现场仪表和分布式智能输入、输出模块进行通信;(6)当控制器(分站)采用分布式智能输入、输出模块时,可以用软件配置的方法,把各个输入、输出点分配到不同的控制器(分站)中进行监控。,8.5 现场网络层,1.中
19、型及以上系统的现场网络层,宜由通信总线连接微控制器、分布式智能输入输出模块和传感器、电量变送器、照度变送器、执行器、阀门、风阀、变频器等智能现场仪表组成。也可使用常规现场仪表和一对一连线。2.现场网络层宜采用TCPIP、BACnet、LonTalk、MeterBus和ModBus等国际标准通信总线。,MeterBus、Modbus注释:,MeterBus主要用于冷量、热量、电量、燃气、自来水等的消耗计量。Modbus最初由Modicon公司开发,协议支持传统的RS-232、RS-422、RS-485和以太网设备。Modbus协议可以方便地在各种网络体系结构内进行通信,各种设备(PLC、控制面板
20、、变频器、IO设铬)都能使用Modbus协议来启动远程操作,,8.5 现场网络层,3.微控制器应具有对末端设备进行控制的功能,并能独立于控制器(分站)和中央管理工作站完成控制操作。注释:与控制器(分站)一般为模块化结构不同,微控制器、智能现场仪表、分布式智能输入输出模块均为嵌入式系统网络化现场设备。,8.5 现场网络层,4.微控制器宜直接安装在被控设备的控制柜(箱)里,成为控制设备的一部分。5.微控制器按专业功能可分为下列几类:空调系统的变风量箱微控制器、风机盘管微控制器、吊顶空调微控制器、热泵微控制器等;给排水系统的给水泵微控制器、中水泵微控制器、排水泵微控制器等;变配电微控制器、照明微控制
21、器等。,8.5 现场网络层,6.作为控制器的组成部分的分布式智能输入输出模块,应通过通信总线与控制器计算机模块连接。注释:当分站为模块化结构的控制器时,其输入输出模块可分为两类,一类是集中式,即控制器各输入输出模块和CPU模块等安装在同一箱体中;另一类是分布式,把这些输入输出模块分布在不同的地方,使用现场总线连接在一起以后,与控制器CPU模块连通工作。可以把两类模块混合在一个分站中组成应用,也可分别单独应用。,8.5 现场网络层,7.现场网络层的配置应符合下列规定:微控制器、分布式智能输入输出模块、智能现场仪表之间,应为对等式直接数据通信;现场网络层可包括并行工作的多条通信总线,每条通信总线可
22、视为一个现场网络;每个现场网络可通过网络通信接口与管理网络层(中央管理工作站)连接,也可通过网络管理层服务器RS232通信接口或内置通信网卡直接与服务器连接;,8.5 现场网络层,7.现场网络层的配置应符合下列规定:当微控制器和(或)分布式智能输入输出模块,采用以太网通信接口而与管理网络层处于同一通信级别时,可采用交换式集线器连接,与中央管理工作站进行通信;智能现场仪表可通过网络通信接口与控制网络层控制器(分站)进行通信;智能现场仪表宜采用分布式连接,用软件配置的方法,可把各种现场设备信息分配到不同的控制器、微控制器中进行处理;,8.6 建筑设备监控系统的软件,1.建筑设备监控系统的三个网络层
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