楼宇自控系统控制原理与实施论文
摘要:以实际工程为例，说明楼宇自控来统的组成及监控原理，介绍采用的系统及布置方案.本文对楼宇自控系统的设计具有普遍参考价值.
关键词:BA系统,DDC控制器,监浏,制冷机
1系统组成
某电力调度信息中心是一座综合性办公大楼. 大楼采用了美国HONEYwELL公司的XBS基本型建筑物自动化系统(以下简称BA系统)对建筑物内的设备进行控制与管理.系统由一台中央站、17台DDC(直接数字控制器)、若干现场传感器及执行器等组成，如图1所示.根据监控点的分布情况，在设备较集中的冷冻机房和水泵房处分别设置了两台XL500型DDC(大型控制器)，其它楼层空调机房内设置了15台XL10。型DDC(中型控制器).这些DDC作为系统的分站，通过各监控点直接就近监控设备. 系统中，17台DDC通过一条C一BUS通信总线与中央站通信，形成一套集散控制系统:即中央站承担集中管理功能，分站即DDC承担实时性较强的控制和调节功能方案.在BA中央操作站不工作、BA中央操作站故障或C一BUS故障等情况下，DDC仍可根据预先编制好并存放在块擦存储器内的程序对其管辖范围内的设备进行自动控制.中央站由UPS供电，DDC及现场监测器件、执行器件由专用净化电源供电.
2控制对象及监控原理分析
2.1空调水系统
空调水系统竖向分为两个区即低区系统和高区系统. 由图2看出，三台制冷机、五台冷却泵及八台冷却塔构成了冷却水循环系统.冷冻水循环系统则由三台制冷机、三台一次冷冻泵、两台集分水器及压力平衡阀、两台二次冷水泵、两台冷水换热器及空气处理机组等构成.低区由制冷机及一次冷冻泵直接提供一次冷水(7℃一12C).高区则由两个循环组成:冷冻水从制冷机出发经过冷水换热器、一次冷冻泵然后再返回制冷机，构成了第一个循环;冷冻水从冷水换热器出发，经过二次循环泵、空气处理机组，然后返回冷水换热器构成了第二个循环.冷水换热器(置换出8℃~13C的二次冷水)藕合了这两个循环系统.(1)制冷机的监控
从以上分析可以看出，本系统是一个单级泵变水量制冷系统川.正常运行时，制冷机、冷冻水泵、冷却水泵一一对应.BA系统监测制冷机的运行状态、故障状态，同时对制冷机进行远程启停控制.
(2)单台制冷机
同冷却水泵、冷冻水泵的联锁控制.根据工艺要求联锁启动顺序为:冷却水泵投入一根据冷却水回水温度判定冷却塔风机投入~冷冻水泵投入~制冷机投入.联锁停止顺序为:制冷机切除~冷却水泵切除~冷却塔风机切除~冷冻水泵切除.
(3)负荷计算BA系统
在低区分水器的冷冻水总进水管道设置流量传感器+变送器，用以计算冷水流，同时在低区分水器和集水器上分别设置水温传感器用于检测低区冷冻水温度.
(4)制冷机台数控制
BA系统根据冷负荷大小决定投入制冷机台数.
(5)平衡阀的控制
采用负荷控制时，为保证制冷机水量的恒定，BA系统在高低区分设了两个电动平衡阀.低区设立在总分水器与集水器之间，高区设立在供回水总管之间.现以低区为例说明平衡阀控制原理.总分水器与集水上各设置了压力传感器，用以计算供回水压差△P，分水器和集水器之间设置旁通平衡阀.控制原理如图3所示.当实际所需冷负荷增大时，负荷侧冷水流量增加，△p减小，此时通过减小平衡阀的开度来达到补充平衡.最大旁通水量约为一台一次泵的流通水量.同时，从旁通管道来的水返回回水总管，进入制冷机，因而制冷机蒸发器的水流量始终保持稳定，保证了传热效率，避免蒸发器冻裂的危险或制冷机工作不稳定. 本系统现场整定值如下:高区1.3MPa，低区2.5MPa.
(6)冷却塔的监
冷却水系统共设置了三组8台冷却塔.在每路冷却水回水总管上加装水温传感器用以测量冷却水回水温度.冷却塔组投入的数量取决于制冷机投入的台数，根据制冷机与冷却塔组的对应关系，当启动制冷机时，应投入对应的冷却塔组.现以一组为例说明冷却塔投入与切除的原则. 当一号冷却泵运行且冷却水温度超过29℃时，6“冷却塔投入;当冷却水温度超过31C时，7“冷却塔投入;当冷却水温度超过33“C时，8“冷却塔投入.反之，当冷却水温度低于33℃时，8“冷却塔切除;当冷却水温度低于31℃时，7“冷却塔切除;当冷却水温度低于29℃时，6“冷却塔切除.现场调试应仔细设计温度差并加以必要的延时，这样才能保证制冷机正常运行并且避免冷却塔频繁启停.
(7)冷冻水泵、冷却水泵台数控制
冷却水泵、冷冻水泵采用同制冷机—对应的控制原则.当需要一台制冷机时，先启动一台冷却水泵再启动一台冷冻水泵.
(8)空调用膨胀水箱的监测系统
在低区和高区各设置一个膨胀水箱，分别为空调水系统高、低区进行定压，保证空调水系统为闭式系统.BA系统对膨胀水箱的水位进行检测，其具体报警水位现场整定.
(9)锅炉及换热器部分
本系统四台电热水锅炉及四台热水循环泵由PLC进行联锁控制构成一个相对独立的系统.因此BA系统只对其实施监测功能.监测内容为:每台电热水锅炉PLC运行状态、压力报警、水温报警、水位报警及锅炉出水温度;检测集、分水器供回水温度、压力;检测换热器出水温度.
2.2空气处理系统
本系统共包括35台新风机组、9台柜式空调器、564套风机盘管及31台排风机.BA系统针对不同机组实施不同的监控方案.现以柜式空调器为例说明控制原理.
(1)机组启停控制
BA系统对机组实施时间控制或事件控制.对不同部位空调机组的时间控制根据大楼的实际情况可由操作人员进行修改.
(2)BA系统
通过压差开关监测过滤器的状态，当压差开关两端压力升高到一定程度时(现场整定)，BA系统提示性报警表明过滤器需要进行清洗.
(3)风门控制
BA系统通过检测回风温度和回风湿度，自动计算回风焙值[3]，同时结合新风温湿度计算新风焙值，经过PID运算自动调节新、回风门的开度.新风门与回风门的开度之和保持10%，二者的开度互为反比
(4)运行状态检测
BA系统监测安装于送风风道上的压差开并状态，来确认风机目前的运行状态，并同实际风机启动命令相结合，监测风机的故障状态.当出现故障时，系统给出提示性报警.
(5)温度控制
BA系统检测回风温度，并同回风温度设定值进行比较，利用PID算法自动调节电动调节水阀的开度，使回风温度维持在设定值上.
(6)风机盘管是空调末端装置，由温控器直接控制.
(7)送排风机的监控
送排风机的控制主要采取时间控制.根据本工程的特点，对各处的送排风机的时间控制，模拟功能区的使用情况现场设定，BA系统对送排风机实施启停控制、运行状态监测.
2.3给排水系统的监控
本部分由地下二层3台变频生活水泵、10台污水泵等组成。BA系统监测生活水泵、污水泵的运行状态及故障报警，这些信号均取自相应电控箱中的无源触点信号.
2.4泛光照明系统
系统在1层、5层及32层设有泛光照明.BA系统对泛光照明采取时间控制或事件控制.通常情况下通过设定照明时间自动启停室外泛光照明，设定时间可修改.
3系统运行
本BA系统完整地实现了设计目标，目前已成功地运行半年.系统运行稳定、可靠，产生了应有的运行效益，得到了用户的高度称赞并顺利通过验收.
参考文献:
[l]HONEYWELLEXCEL5000系统应用手册[S〕.
[2]柴慧娟.高层建筑空调设计〔M〕.北京:中国建筑工业出版社，1-9.
[3]张祯，周治湖.空调自控设计基础及图例集[M].北京:中国建筑工业出版社，1999.
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