第1章 楼宇自控系统

1. 系统概述

楼宇设备自动控制系统是将建筑物内的电力、照明、空调、电梯、给排水、送排风等设备，进行集中监视、控制和管理，而构成的一个综合系统。它的目的是保证建筑物成为安全、健康、舒适、温馨的生活环境和高效的工作环境，并保证系统运行的经济性和管理的智能化。

2. 需求分析

联美XXX智能化工程楼宇自控系统主要管理区域内升降设备监视，电力设备监控，照明设备监控，冷源系统监控，空调机组监控，新风系统监控，风机盘管系统监控，送/排风系统监控，给排水监控。采用目前国际上流行的网络结构，合乎最新的市场走向，具有结构简单、选型简单和施工简单的优点。系统采用全modbus的通讯方式，控制器与控制器之间采用手拉手进行连接，现场设备通过分布在各个区域的DDC控制器来控制，控制器通过modbus与上位机绘图软件进行通讯。

楼宇设备自动化系统包括以下子系统，它们包括的范围如下表所示：

 

楼宇自控系统采用的是集散型计算机控制系统，也称分布式控制系统。它的特征是“集中管理，分散控制”，即以分布在现场被控设备处的微型计算机控制装置（DDC），完成被控设备的实时检测和控制任务，克服了计算机集中控制带来的危险性高度集中和常规仪表控制功能单一的局限性。安装于中央控制室的具有很强的数字通信、LCD显示、打印输出和丰富管理软件功能的中央管理计算机，完成集中操作、显示、报警、打印与优化控制等功能，避免了常规仪表控制分散后人机联系困难，无法统一管理的缺点。楼宇自控系统采用的是集散型计算机控制系统，也称分布式控制系统。它的特征是“集中管理，分散控制”，即以分布在现场被控设备处的微型计算机控制装置（DDC），完成被控设备的实时检测和控制任务，克服了计算机集中控制带来的危险性高度集中和常规仪表控制功能单一的局限性。安装于中央控制室的具有很强的数字通信、LCD显示、打印输出和丰富管理软件功能的中央管理计算机，完成集中操作、显示、报警、打印与优化控制等功能，避免了常规仪表控制分散后人机联系困难，无法统一管理的缺点。

3. 系统设计说明

楼宇自控系统（或称楼宇管理系统）是由中央管理站、各种DDC控制器及各类传感器、执行机构组成，并能够完成多种控制及管理功能的网络系统。它是随着计算机在环境控制中的应用而发展起来的一种智能化控制管理网络。

楼宇自控（BA）系统的选择要遵循“高性价比”原则，要充分考虑其技术的先进性、系统的开放性、可靠性及可扩展性（或灵活性）。

在选用产品时，首先应从该联美XXX智能化工程项目的要求出发，要充分分析和考虑市场可供商品的特性及其产品的市场定位，选择适合于自己特性的产品。业主在选择楼宇自控系统产品时首先要对产品进行性能/价格比较，其次一定要与自控集成商和使用单位一起对联美XXX智能化工程的自控系统方案进行优化，根据自己的投资预算和实际需求，合理选择最具有节能功能、方便管理的自控方案，使自控系统达到先进、完善、易用的水平。

4. 拓扑图

WEBs服务器处于楼宇设备自控系统的最高监视与管理层，它通过TCP/IP连接网络控制器，网络控制器通过双绞线通讯网络连接各楼层的现场控制器，将各种楼宇机电设备的实时运行状况集成到WEBs服务器统一的人机交互界面，实现对各机电子系统的集中监视与管理。统一的浏览器界面可以支持构架显示窗口推出、动画和参数变量值动态显示，支持查询，实现带有口令验证的安全管理操作控制，也可以支持多媒体技术，应用视频、图像和音响等技术，使报警监视和设备管理图形界面生动直观。

  WEBs系统结构在网络方面具有两层网络结构，即管理层网络（以太网）、监控层网络。两层网络可以有效地覆盖建筑内各设备的自动化控制及管理。该两层网络结构代表了当今楼宇自动化系统典型实例，符合国家行业标准，具有全数字化集散型系统的优势，如下图中所示。

                                                    

管理层网络通过以太网Ethernet与建筑计算机网络进行通讯，完成系统集成的功能，根据网络服务请求实现空调、照明等相关设备的控制与管理，同时可以通过BACnet、OPC、Modbus等开放协议进行有效的系统集成。

监控层网络采用总线技术LonWorks实现建筑内DDC控制器之间的通讯，既可满足传送监控中心下达指令的任务，又可及时向监控中心反馈建筑各设备的信息。同时，监控层网络还可在中央站故障时，继续按预定的程序工作，从而保证系统的正常使用。另外，监控层中的WEB控制器，可以通过BACnet、Modbus等开放协议进行有效的系统集成，突破了传统的系统集成只能在中央实施的局限性，使WEBs系统的应用更为灵活。

WEBs系统软件包括系统服务器和客户端。WEBs服务器是对BAS进行管理的主要窗口，运行WEBs Server服务器平台，系统数据均储存在服务器的实时数据和数据库中。服务器同时还可运行WEBs客户端界面，通过全动态彩色图形对整个建筑的设备运行状况进行显示、报警、控制和管理。

WEBs操作站可根据物业管理的实际需要设置于任何地方，其与服务器通过TCP/IP协议连接，连接路由可以是局域网或广域网。操作站只运行WEBs客户端界面，并可将WEBs系统的运行管理权限如显示内容、修改参数、设备控制等分别授权，以提高系统运行的安全性。

Honeywell WEBs一个显著优点是采用了Java平台，提供了平台无关性：可以在Windows,Solaris,Linux或其他操作系统上使用完全一样的代码。这点对于在各种不同平台上运行从Internet上下载的程序来说很有必要。利用最新版的Java平台，则可以通过CORBA与RMI等协议和最近增加的Web Services像访问同一执行空间的方法一样方便而直接地调用远程机器上的方法。对每个协议，系统自动处理所有转换与传输。

4.1 操作软件

操作员工作站软件，针对使用者而言，它的图形化人机界面非常简单，但同时也为高级用户准备了强有力的实时系统工具。软件在Windows平台（Windows2000/Win7/Win8）上运行，并结合了许多Windows易于使用的特性，例如：右键下拉菜单和按F1键打开帮助菜单等。使用软件的时候，可以在系统中任何地方通过按键盘上的F1功能键打开与该处相关的帮助。

软件内置被控对象的导航和操作工具，被称作导航器。它可对控制器进行程序的实时编制和编辑，并且通过托拽和链接技术同Delta的图形编辑器一起使用。

4.2 WEBSTION-AX™管理软件

WEBSTION-AX™是系统中所有控制器的网络管理软件。WEBSTION-AX™利用了因特网的强大通讯功能，可以对BACnet和LONWORKS等开放协议进行有效的集成。WEBSTION-AX™可以创建一个强大的网络系统，支持综合数据库的管理，警报管理和短信服务。WEBSTION-AX™还提供工程编辑功能和图形化的用户界面。

           

WEBSTION-AX™是一个灵活的网络服务器，可同时连接WEB600、WEB-545、WEB-403、WEB-201等站点。此软件的设计旨在充分利用Internet，为标准的、开放的协议如：OPC、BACnet提供有效的系统集成。WEBSTION-AX™具有复杂的数据库管理、报警管理和信息服务软件，可为用户创建一个功能强大的网络环境。其特点如下：

  基于Java的图形化用户界面

  支持无限用户通过标准Web browser访问系统

  通过SQL数据库和HTTP/HTML/XML文本格式进行企业的信息交换

  数据库变化的审计跟踪功能，用于追踪用户信息，发生时间和审计记录。

  同步控制器的数据库、数据存储计划、控制和能源日常管理

  修改报警流程和路径，包括email及寻呼信息

  通过标准Web浏览器进行系统登录，可以得到报警、记录、日程表和配置等数据信息

  多级密码保护，采用独有加密技术保证系统安全

  基于HTML的帮助系统，包含完整的在线系统支持文档

  支持多个WEBs-AX控制器的工作站接入因特网

  可在线或离线应用WEB Pro-AXTM图形应用配置工具和一系列的控件库

系统监视功能

WEBSTION-AX™以WindowsXP或Linux为操作平台，采用工业标准的应用软件，图形化操作界面监视整个BA系统的运行状态，提供现场图片、工艺流程图（如空调控制系统图）、实时曲线图（如温度曲线图，可几根同时显示，时间可任意推移）、监控点表、绘制平面布置图，以形象直观的动态图形方式显示设备的运行情况。可根据实际需要提供丰富的图库，绘制平面图或流程图并嵌以动态数据，显示图中各监控点状态，提供修改参数或发出指令的操作指示。

可提供多种途径查看设备状态，如通过平面图或流程图，通过下拉式菜单或特殊功能键进行常用功能操纵，以单击鼠标的方式可逐及细化地查看设备状态及有关参数。

画面的转换不超过两键，画面全部数据刷新小于2秒。

WEBSTION-AX™系统软件能提供一个多任务的操作环境，使得用户可同时运行多个应用程序，也可浏览Internet网页。通过使用工业标准的软件来支持并行访问和系统监控操作。

具有灵活的用户图形界面，提供一些传统的监控管理功能，如时间表、趋势图、报警、历史数据采集和高级能量管理等应用，既可在本地操作又可通过Internet进行。

系统控制功能

WEBS系统中央通过对图形的操作即可对现场设备进行手动控制，如设备的ON/OFF控制；通过选择操作可进行运行方式的设定，如选择现场手动方式或自动运行方式；通过交换式菜单可方便地修改工艺参数。

WEBSTION-AX™对系统的操作权限有严格的管理，以保障系统的操作安全。
WEBSTION-AX™对操作人员以登录密码的方式进行身份的鉴别和管制。操作人员的根据不同的身份可分为不同的安全管理级别。

WEBSTION-AX™软件能自动对每个用户产生一个登录/关闭时间、系统运行记录报告。用户自定义的自动关闭时间。以防操作员而然离开的时的系统安全。

系统报警功能

当系统出现故障或现场的设备出现故障及监控的参数越限时，WEBSTION-AX™均产生报警信号，报警信号为声光报警（可选择），操作员必须进行确认报警信号才能解除，所有报警将记录到报警汇总表 中，供操作人员查看。报警共分4个级别。

报警可设置实时报警打印，也可按时或随时打印。

综合管理功能

WEBSTION-AX™对有研究与分析价值、应长期进行保存的数据，建立历史文件数据库，采用流行的通用标准关系型数据库软件包和WEBSTION-AX™服务器硬盘作为大容量存储器建立WEBSTION-AX™的数据库，并可形成棒状图、曲线图等显示或打印功能。

WEBSTION-AX™提供一系列汇总报告，作为系统运行状态监视、管理水平评估、运行参数进一步优化及作为设备管理自动化的依据，如能量使用汇总报告，记录每天、每周、每月各种能量消耗及其积算值，为节约使用能源提供依据;又如设备运行运行时间、起停次数汇总报告（区别各设备分别列出)，为设备管理和维护提供依据。

WEBSTION-AX™可提供图表式的时间程序计划，可按日历定计划，制订楼宇设备运行的时间表。可提供按星期、按区域及按月历及节假日的计划安排。

能源管理功能

WEBSTION-AX™能源管理套件WEBs-AX Energy Suite，可以对对能源消耗量进行相关的统计分析，提供了10种报告，让用户灵活的分析任何时间段的任意数据。用户可以预测和分析能源、温度、生产、设备能耗的趋势，利用浏览器导航工具，能够很容易地获取想要的信息。还常规化了一些多变的变量，如天气和面积，看看在“标准”环境下会消耗多少能量，用综合的能量基线标准，用户可以与历史数据进行比较，得到一个能耗节约的分值。另外还可以针对能源费用进行相关的统计分析，提供了6种报告，帮助企业管理能源成本，根据能量表的数据和费率情况，比较容易的比较分析能源费用。获此信息后，用户可以确定设施能耗的基准，计算出效率，进行调整，测算能源减少策略对成本的影响，更好的管理预算和精确预测未来成本。

系统集成功能

WEBSTION-AX™具有强大的系统集成功能，可分为两个层次的集成：

1.管理层系统集成

    WEBSTION-AX™，可以通过Modbus、OPC、BACNet等标准的通讯协议，在中央机房内集成第三方设备，实现各子系统的信息共享能力，高标准实现建筑自动化系统（BAS）与其他子系统之间的协调控制和系统的优化管理。

2、监控层系统集成

WEB600现场控制器，为一款多总线的现场控制器。WEB600自动搜寻不同协议的网络设备和相应点的信息，通过相应的可选驱动集成任意LonWorks，Modbus或BACnet设备。

5. 系统功能描述

物业可对联美XXX智能化工程楼宇自控系统下的楼宇自控系统等众多分散设备的运行、安全状况以及能源使用状况、节能管理实行集中监视、管理和控制。所有机电设备的使用状态进行监控，能够有效规避由设备故障或其他风险造成经济上的损失。

1.运行优化控制，降低能耗

对联美XXX智能化工程内楼宇自控管辖下的机电设备或机电系统按需运行，根据控制策略确定运行模式，运行数量，运行负荷，启停时间。

2.降低劳动强度

楼宇自控管辖下的各个机电设备或机电系统实现由电脑根据程序实现集中管理（监测、远程控制）。可大大降低维护员工的劳动强度和减少设备管理人员，有效降低劳动力成本。

3.设备运行参数管理

楼宇自控实现电子化管理，设备运行记录，报警记录，操作日志，历史曲线可形成电子分类报表，可任意查询和打印。

4.设备电子台帐明细记录

应包含设备属性，维修保养情况，设计寿命，启用时间，更换情况等报表。

6. 系统设计

空调机组

监测内容：

送、回风温度检测；

空调机组送风机运行状态、故障报警、风机手/自动状态及风机压差检测；

空调机组新、回风阀开度；

空调机组过滤器堵塞状态，提醒运行操作人员及时清洗或更换；

空调机组防冻报警状态；

空调机组风道CO2浓度检测；

控制内容

通过对测量所得新/回风温湿度计算确定室内/外空气焓值,根据室内外新风情况，联合调节新、回风阀及排风开度，保证全年节能调节，最大限度利用自然冷源；

根据回风温度设定值，调节表冷器电动调节阀开度，以使送风温度保持设定要求，减少能源浪费；

通过对安装于水盘管回水侧电动调节阀的自动调整，实现对回风温度设定点（可调整）的控制，保证空调机组供冷/热量与所需冷/热负荷相当，减少能源浪费；

采用最佳启停控制程序对空调机组进行最佳时区启停控制，保证上班前对房间进行预冷（夏季）或预热（冬季）；

新风阀与送风机连锁，风机停止时自动关闭新风阀。

防冻报警保护，冬季表冷器温度过低防冻报警后关闭新风阀、打开热水阀以防止表冷器冻坏；

新风机组

监测内容

新风机组送风温/湿度；

新风机组风机运行状态、故障报警、风机手/自动状态，确认空调机组是否处于楼宇自控系统控制之下，当机组处于楼宇自控系统控制时，可控制风机的启停；

过滤器堵塞状态，提醒运行操作人员及时清洗或更换；

新风机组防冻报警状态；

控制内容

根据送风温度控制表冷器电动调节阀开度，以满足室内温度精度及节能的最佳平衡，减少能源浪费；

对安装于水盘管回水侧电动调节阀的自动调整，实现对送风温度设定点（可调整）的控制，保证新风机组供冷/热量与所需冷/热负荷相当，减少能源浪费.

新风阀与风机连锁，风机停止时自动关闭新风阀；

防冻报警保护，冬季表冷器温度过低防冻报警后关闭新风阀、打开热水阀以防止表冷器冻坏；

送排风系统

监测内容

送、排风机运行状态及故障报警；

送、排风机累计运行时间。当累计值达到设定值时，发出检修报警信号。

控制内容

送、排风机启停；

给排水系统

排水监测内容

水泵工作状态、故障报警；

集水坑超高液位检测和报警；

给水监测内容

水泵工作状态、故障报警、变频器故障；

水箱高、低液位检测和报警；

供水压力检测；

节能及能源控制

主要控制功能：

焓值控制：对每种空气源进行全热值计算，并进行比较决策，自动选择空气源，使被冷却盘管除取的冷量或增加的热量最少，来达到所希望的冷却或加热温度。焓值就是单位质量空气含有的总热量，包括显热和汽化潜热，其中显热直接与空气温度有关，汽化潜热与湿度有关。Honeywell的DDC内部包含成熟的焓值计算模块。

焓值控制的目的是在保证舒适度的前提下节约能源。空气越干燥，维持在舒适温度所花费的能源越少。

在春秋季节的很多日子里建筑物需要制冷，而室外的空气比室内温度低而且更干燥（焓值低）。在这种状况下，新风比例可以提高（经常开到100%）来提供部分或全部冷量。在节能程序中，新风比例可以从最小新风量到100%之间调整。通过合理利用室外新风，冷水机组的能耗可以节省10% 到15%。

焓值控制的优点：

温度节能控制程序在建筑需要制冷并且室外空气温度比室内低时把新风开到最大。这种面向温度的控制策略没有考虑湿度。结果是当室外空气湿度大时反而更加浪费能源，或者当室外空气比较干燥时浪费了节能的机会。焓值控制同时测量室内和室外空气的温度和湿度，根据加热/冷却室外、室内混合空气所需的能源总和来决定节能程序运行方式。焓值控制程序可以在DDC中独立运行，也可以作为能源管理系统（EMS）的一部分。焓值控制程序可以使业主和物业人员精确的达到节能目的，这是手动操作无法实现的。

最佳启动：根据人员使用情况，提前开启HVAC设备。在保证人员进入时环境舒适的前提下，提前时间最短为最佳启动时间。

最佳关机：根据人员使用情况，在人员离开之前的最佳时间，关闭HVAC设备，既能在人员离开之前维持舒适的水平，又能尽早地关闭设备，减少设备能耗。

减小再加热控制：对于使用集中供冷、分区再加热方法进行温度控制多区单位空调系统，根据区域状态计算再加热需要量，并据此进行优化，重新设定冷冻水最佳温度（或冷盘管出口最佳温度）的控制算法，最大程度地减少冷热抵消所引起的能源消耗。

设定值再设定：根据室外空气的温度、湿度的变化对新风机组和空调机组的送风或回风温度设定值进行再设定，使之恰好满足区域的最大需要，以将空调设备的能耗降至最低。

负荷间隙运行：在满足舒适性要求的极限范围内，按实测温度和负荷确定循环周期与分断时间，通过固定周期性或可变周期性间隙运行某些设备来减少设备开启时间，减少能耗。

分散功率控制：在需要功率峰值到来之前，关闭一些事先选择好的设备，以减少高峰功率负荷。

夜间循环程序：分别设定低温极限和高温极限，按采样温度决定是否发出“供热”或“制冷”命令，实现加热循环控制或冷却循环控制。在凉爽季节，夜间只送新风，以节约空调能耗。

零能量区域：设置冷却和加热两个设定值，有一个既不用冷也不用热的区域，实现空间温度在该舒适范围内不消耗冷、热能源的控制。

循环启停程序：自动按时间循环启停工作泵及备用泵，维护设备。

非占用期程序：在非占用期编制专门的非占用期程序，自动停止一些可以停止运行的设备，以节约能源。

例外日程序：为特殊日期、如假日提供时间例外日程序安排计划，中断标准系统处理，只运行少数必须运行的设备。

临时日编程：如遇特殊情况可编制临时日编程，提前编制下一天的临时日程序，停止运行一些不必要运行的设备。临时日程序优先于其他时间程序。

7. 主要设备技术参数

7.1 WEBs系列控制器

（1）WEB-600-AXP

WEB-600-AXP是适合商业楼宇应用的一款非常理想的WEB控制器,可墙装或箱体安装。 一个单独的WEB-600-AXP控制器就可以通过LonWorks的接口来支持网络设备，通过1个RS-485接口或1个RS-232接口来控制不同设备。WEB-600-AXP可用相应的可选驱动集成任意LON，Modbus，BACnet设备。

技术指标

平台

  IBM Power PC 440 250 MHZ

  128 MB RAM, 128 MB Flash 为数据库备份

  扩展内存版: 256 MB RAM

  2个10/100 MB Ethernet Port, RJ-45接口

  1个RS232口

  1个RS485口

  FCC Class “A” computing Device

通讯

  可选得LONWorks Port-FTT10适配器和LonWorks驱动程序

  支持LON，BACnet, Modbus驱动

操作系统

  QNX RTOS，IBM J9TM JVM Java虚拟机

  支持LON，BACnet, IP Client和BACnet MSTP驱动

环境要求

  运行环境：温度：0℃~50℃；湿度：5%~95%，无凝露

  存储环境：温度：0℃~60℃；湿度：5%~95%，无凝露

（2）Spyder控制器

Spyder是Honeywell新一代高科技、功能强大应用广泛的LonWorks控制器，以前在昂贵的控制器上才能拥有的功能，现在Spyder都能够轻松实现。这款产品将大大的节省安装、编程及维护的成本，是一款非常经济的控制器。

Spyder控制器共分三个型号，分别是通用的设备控制器PUL6438S、以及VAV控制器PVL6438AS（带风阀执行器）和PVL6438NS。它们都支持LonWorks FTT通讯。可以用于VAV以及各种其它的HVAC应用场合，有多种可选功能和先进的系统技术，可以将商业楼宇控制更精确完善地实现。

控制器可以自由编程，提供了多达21个I/O点，包括6个通用输入、4个数字输入、3个模拟输出、8个数字输出（根据型号有所不同）。

  PUL6438S:6UI/4DI/3AO/8DO

  PVL6438NS:6UI/4DI/3AO/8DO

  PVL6436AS:6UI/4DI/3AO/6DO

  标准LonWorks通讯

  容易编程和操作，使用先进的Niagara平台

  内置实时时钟功能

  内置DC电源

  可选择是否与执行器集成

  自适应控制算法提供精确、稳定、舒适的温度控制

  先进的控制器，生命力强，不易被淘汰

  双CPU控制

提供开放式Lon通讯、服务指示灯、可靠的风速传感器

 8. 主要设备清单