摘要：本文重點(diǎn)介紹了采用西門子S600樓宇自控系統(tǒng)，為電腦公司設(shè)計(jì)的分布式計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)。

關(guān)鍵詞：分布式控制 樓宇自動(dòng)化

Abstract:The article chiefly introduce a distributed computer control system designed for client service building of computer company, which adopt SIEMENS S600 building automation system

Keyword:the distributed control；the building automation

1. 引言：

　　建筑物的智能化正成為一個(gè)新興的產(chǎn)業(yè)，已經(jīng)提到了與綠色環(huán)保相當(dāng)?shù)牡匚?。智能技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用也因此獲得了長(zhǎng)足的推動(dòng)和進(jìn)步，它在智能大廈樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)（BAS）中的應(yīng)用日趨成熟和完善。建筑智能化首先是建筑物內(nèi)電氣設(shè)備的智能化，建筑物內(nèi)的設(shè)備特點(diǎn)是分散且相互關(guān)聯(lián)，采用分布式控制技術(shù)對(duì)建筑設(shè)備進(jìn)行全面、實(shí)時(shí)的監(jiān)控，提高了設(shè)備運(yùn)行質(zhì)量，為建筑物的管理者提供集中的顯示操作控制和強(qiáng)大的運(yùn)行數(shù)據(jù)處理功能，減少了管理的工作量，降低了建筑設(shè)備的能源消耗，在建筑物中起著越來越重要的作用。本文介紹的是采用西門子的S600 APOGEE系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的樓宇自控系統(tǒng)。

2.控制系統(tǒng)的功能：

　　電腦公司大廈分為地上六層、地下一層建筑，其主要功能為科研、辦公、商務(wù)和維修工廠等幾部分。需本系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控的子系統(tǒng)有：空調(diào)系統(tǒng)的監(jiān)控、 冷熱源及其水系統(tǒng)的監(jiān)控、通風(fēng)設(shè)備的監(jiān)控系統(tǒng)、照明系統(tǒng)的監(jiān)控、給排水系統(tǒng)的監(jiān)控等。

　　2.1空調(diào)系統(tǒng)的監(jiān)控

　　良好的工作環(huán)境，要求室內(nèi)溫度適宜，濕度恰當(dāng)，空氣潔凈。這樣就要求BA系統(tǒng)對(duì)大廈大量暖通空調(diào)設(shè)備進(jìn)行全面的管理監(jiān)控。其監(jiān)控的主要內(nèi)容如下：

　　2.1.1新風(fēng)機(jī)組的監(jiān)控

　　可實(shí)現(xiàn)如下功能:

　　檢測(cè)功能：監(jiān)視風(fēng)機(jī)電機(jī)的運(yùn)行/停止?fàn)顟B(tài);監(jiān)測(cè)風(fēng)機(jī)出口空氣溫、濕度參數(shù);監(jiān)測(cè)新風(fēng)過濾器兩側(cè)壓差，以了解過濾器是否需要更換;監(jiān)視新風(fēng)閥打開/關(guān)閉狀態(tài);

　　控制功能：控制風(fēng)機(jī)啟動(dòng)/停止;控制空氣——熱水換熱器水路調(diào)節(jié)閥，使風(fēng)機(jī)出口溫度達(dá)到設(shè)定值;控制干蒸汽加濕器閥門，使冬季風(fēng)機(jī)出口空氣濕度達(dá)到設(shè)定值;控制新風(fēng)閥門的開閉。

　　保護(hù)功能：冬季當(dāng)某種原因造成熱水溫度降低或熱水停供時(shí)，應(yīng)停止風(fēng)機(jī)，并關(guān)閉新風(fēng)閥門，以防機(jī)組內(nèi)溫度過低凍裂空氣——水換熱器;當(dāng)熱水恢復(fù)正常供熱時(shí)，應(yīng)能啟動(dòng)風(fēng)機(jī)，打開新風(fēng)閥，恢復(fù)機(jī)組正常工作。

　　集中管理功能：智能大樓各機(jī)組附近的DDC控制裝置通過通訊總線與中央管理機(jī)相連，于是可以顯示各機(jī)組啟/停狀態(tài)，送風(fēng)溫、濕度、各閥門狀態(tài)值;發(fā)出任一機(jī)組的啟/?？刂菩盘?hào)，修改送風(fēng)參數(shù)設(shè)定值;任一新風(fēng)機(jī)組工作出現(xiàn)異常時(shí)，發(fā)出報(bào)警信號(hào)。

　　2.1.2空調(diào)機(jī)組的監(jiān)控

　　空調(diào)機(jī)組的調(diào)節(jié)對(duì)象是相應(yīng)區(qū)域的溫、濕度，因此送入現(xiàn)場(chǎng)控制器的輸入信號(hào)還包括了被調(diào)區(qū)域內(nèi)的溫濕度信號(hào)。對(duì)于帶有回風(fēng)的空調(diào)機(jī)組而言，除了保證經(jīng)過處理的空氣參數(shù)滿足舒適性要求外，還要考慮節(jié)能問題。由于存在回風(fēng)，需增加新、回風(fēng)空氣參數(shù)檢測(cè)點(diǎn)。但回風(fēng)道存在較大的慣性，使得回風(fēng)空氣狀態(tài)不完全等同于室內(nèi)空氣狀態(tài)，因此室內(nèi)空氣參數(shù)信號(hào)必須由設(shè)在空調(diào)區(qū)域的傳感器取得。

　　2.2冷熱源及其水系統(tǒng)的監(jiān)控

　　該大廈中的冷熱源主要包括冷卻水、冷凍水及熱水制備（熱交換器）系統(tǒng) ，其監(jiān)控的主要內(nèi)容有

　　冷卻水系統(tǒng)的監(jiān)控 、冷凍水系統(tǒng)的監(jiān)控 、熱水制備系統(tǒng)的監(jiān)控 。

　　2.3通風(fēng)設(shè)備的監(jiān)控

　　根據(jù)控制區(qū)域CO，CO2探測(cè)器所測(cè)參數(shù)，控制風(fēng)機(jī)啟停。也可在規(guī)定的時(shí)間表中安排一周內(nèi)每天開機(jī)/關(guān)機(jī)時(shí)間，樓宇控制系統(tǒng)將存儲(chǔ)每臺(tái)風(fēng)機(jī)的整個(gè)運(yùn)行時(shí)間，這些數(shù)據(jù)將按需要在工作站給操作員顯示。

　　2.4照明系統(tǒng)的監(jiān)控

　　智能大廈是多功能的建筑，不同用途的區(qū)域?qū)φ彰饔胁煌囊?，因此根?jù)使用的性質(zhì)及特點(diǎn)，對(duì)照明設(shè)施進(jìn)行不同的控制。該項(xiàng)目中需對(duì)大廈各層的照明配電箱進(jìn)行監(jiān)控，其主要內(nèi)容有： 根據(jù)季節(jié)的變化，按時(shí)間程序?qū)Σ煌瑓^(qū)域的照明設(shè)備分別進(jìn)行開/?？刂?、正常照明供電出現(xiàn)故障時(shí)，在上位計(jì)算機(jī)上發(fā)出報(bào)警信號(hào)、監(jiān)測(cè)各層所有照明回路的開關(guān)狀態(tài)。

　　2.5給排水系統(tǒng)的監(jiān)控

　　給排水監(jiān)控系統(tǒng)是智能大廈中的一個(gè)重要系統(tǒng)，它的主要功能是通過計(jì)算機(jī)控制及時(shí)地調(diào)整系統(tǒng)中水泵的運(yùn)行臺(tái)數(shù)，以達(dá)到供水量和需水量、來水量和排水量之間的平衡，實(shí)現(xiàn)泵房的最佳運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)高效率，低能耗的最優(yōu)化控制。其監(jiān)控的主要內(nèi)容有：　地下儲(chǔ)水池水位、天面水池水位的檢測(cè)及當(dāng)高/底水平超限時(shí)的報(bào)警; 根據(jù)水池（箱）的高/低水位控制水泵的啟/停，檢測(cè)生活給水泵的工作狀態(tài)和故障，如果當(dāng)使用水泵出現(xiàn)故障時(shí)，備用水泵會(huì)自動(dòng)投入工作;污水集水井和廢水集水井水位檢測(cè)及超限報(bào)警、排水泵運(yùn)行狀態(tài)的檢測(cè)以及發(fā)生故障時(shí)報(bào)警;熱水循環(huán)泵按時(shí)間程序啟動(dòng)/停止;熱水循環(huán)泵狀態(tài)檢測(cè)及故障報(bào)警（當(dāng)發(fā)生故障時(shí)，相應(yīng)備用泵自動(dòng)投入運(yùn)行）。

3.系統(tǒng)設(shè)計(jì)：

　　S600 APOGEE 是以分布式控制理論為基礎(chǔ)的成熟的樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)。它具有結(jié)構(gòu)靈活、適應(yīng)性強(qiáng)、擴(kuò)展方便、軟件優(yōu)化設(shè)備運(yùn)行、操作簡(jiǎn)單等特點(diǎn)。S600 APOGEE 基于WINDOWS NT 平臺(tái)的系統(tǒng)軟件包，可直接進(jìn)入建筑的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)集成系統(tǒng)，與其他進(jìn)入集成系統(tǒng)的各子系統(tǒng)進(jìn)行信息交換，并且是集成系統(tǒng)中重要的環(huán)節(jié)，這也是該系統(tǒng)開放性的充分表現(xiàn)。S600采用了多層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和世界先進(jìn)技術(shù)，使得S600集散系統(tǒng)無論在可靠性和技術(shù)上都是世界領(lǐng)先的水平。網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)及功能如下：

　　高層網(wǎng)：報(bào)各種報(bào)警信息與表，提高了管理的水平與效率。本項(xiàng)目中中央圖形工作站設(shè)在位于2#樓一層中央控制室中。S600的中央圖形工作站（采用IBM PC），可以聯(lián)入以太網(wǎng)進(jìn)行數(shù)據(jù)管理，同時(shí)在該工作站上進(jìn)行整個(gè)樓宇控制系統(tǒng)的操作與管理，并與打印機(jī)連接，實(shí)時(shí)打印。

　　中層網(wǎng)：PC通過Peer To Peer Network（同層總線共享無主從方式），可以連接多達(dá)100臺(tái)樓宇控制器（如MBC、MEC等）。本項(xiàng)目采用2臺(tái)MBC，即模塊化樓宇控制器;用于對(duì)冷熱源及給排水系統(tǒng)的監(jiān)控。

　　局部區(qū)域網(wǎng)（LAN）：每臺(tái)MBC的LAN網(wǎng)（最多可掛3條LAN網(wǎng)線）可連接多達(dá)96臺(tái)獨(dú)立式單元控制器（UC、DPU等）。為系統(tǒng)擴(kuò)展及完成較大型集散系統(tǒng)提供了方便。本項(xiàng)目采用18臺(tái)UC、20臺(tái)DPU，設(shè)置于新風(fēng)機(jī)房、空調(diào)機(jī)房或相關(guān)設(shè)備附近，用于對(duì)新風(fēng)機(jī)組、空調(diào)機(jī)組、通風(fēng)系統(tǒng)及照明系統(tǒng)的監(jiān)控。系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)示意圖如圖1

圖1系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)示意圖

4.軟件系統(tǒng)功能：

　　4.1控制軟件

　　能實(shí)現(xiàn)比例控制、比例加積分控、比例加微積分控制及當(dāng)停電回復(fù)正常后，控制軟件將會(huì)根據(jù)每一個(gè)裝置的個(gè)別啟 / 停時(shí)間表，對(duì)裝置發(fā)出啟/ 停的指令。

　　4.2節(jié)能軟件

　　主要有每日的預(yù)定時(shí)間表、每年的預(yù)定日程表、假期的安排表、臨時(shí)控制安排表、最佳啟/ 停功能、夜間設(shè)定點(diǎn)自動(dòng)調(diào)節(jié)控制、焓值切換功能、用電量高峰期的限制、溫度設(shè)定點(diǎn)的重置、制冷機(jī)的組合及次序控制。

　　4.3報(bào)警管理：

　　所有報(bào)警可顯示有關(guān)報(bào)警監(jiān)控點(diǎn)的詳細(xì)資料，包括發(fā)生的時(shí)間及日期。報(bào)警根據(jù)嚴(yán)重性最少分為三級(jí)，以便更有效及快速處理嚴(yán)重的報(bào)警。用戶可以為不同的報(bào)警自行決定嚴(yán)重性的級(jí)別。

　　4.4監(jiān)控點(diǎn)歷史及動(dòng)向趨勢(shì)記錄

　　樓宇自控系統(tǒng)內(nèi)所有監(jiān)控點(diǎn)的歷史都自動(dòng)存放在有關(guān)的網(wǎng)絡(luò)控制器內(nèi)。模擬量輸入監(jiān)控點(diǎn)每半小時(shí)取樣本一次，而過去24小時(shí)的記錄隨時(shí)可以被用戶提出來分析研究。用戶可根據(jù)需要利用動(dòng)向趨勢(shì)軟件應(yīng)用在系統(tǒng)內(nèi)任何的監(jiān)控點(diǎn)，抽取樣本的時(shí)間可從一分鐘一次至兩小時(shí)一次，由用戶根據(jù)需要自行選擇。

　　4.5累積記錄

　　每個(gè)網(wǎng)絡(luò)控制器擁有下列累積記錄，若超過用戶所定下的限額，系統(tǒng)將警告。運(yùn)行累積記錄——例如水泵的運(yùn)行累積時(shí)間記錄;模擬量及脈沖累積記錄——例如用電量的累積記錄。

5.結(jié)束語：

　　本文介紹的樓宇控制系統(tǒng)已成功地運(yùn)用在電腦公司客戶服務(wù)大廈的設(shè)計(jì)中，系統(tǒng)運(yùn)行可靠，取得了可觀的經(jīng)濟(jì)效益。

參考文獻(xiàn)：

　　1.侯朝楨編著，分布式計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，北京理工大學(xué)出版社出版，1997

　　2.《S600 頂峰系統(tǒng)技術(shù)手冊(cè)》

　　3.《PPCL語言編程技術(shù)手冊(cè)》