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某单位大厦主要包括建筑面积8000平方米的综合办公楼一座、一个职工食堂和宾馆一座,具备了办公、会议、餐饮、住宿等功能,并基本具备了通信自动化和办公自动化的条件。本大厦作为办公、会议、餐饮、住宿等场所,其智能化设计应满足以下要求:
(1)具有现代化的通信手段与高效的办公环境。在办公综合楼内,管理与生产人员能通过DDD、roD、Email、电视会议、信息检索与统计分析等多种手段,及时获取各种情报和各种数据库系统中的最新信息。
(2)节能。现代化的大楼,其空调与照明系统的能耗很大,在满足工作人员对环境要求的前提下,可通过楼宇自动化系统降低能耗和节省费用。
(3)创造安全、健康、舒适和发挥创造性的生产与办公环境。防火与保安系统的智能化,使楼宇内部的安全度大大提高,从而保证大楼中工作人员的安全和健康;楼宇自动化系统对温度、湿度、照度均加以自动调节,可以使工作人员像在家里一样温馨、舒畅,也可以提高办公室工作人员的工作效率和创造性。
(4)良好的适应性。新技术的突飞猛进,加快了电信产品的更新速度,高新技术的发展与经营内容和方式的改变,使建筑平面与使用功能有可能变更。为此办公楼自动化设计应具有良好的适应性,能满足不同时期、不同用户对不同环境、功能的要求。因此楼宇自动化系统的主要功能应包括如下三个方面:
一系统构成
本大厦作为一综合性办公大楼,其BAS系统同样包括供热通风和空调系统、照明系统、火灾报警与消防联动控制系统、停车场管理系统、门禁系统、公共广播与背景音乐、给排水系统、电梯系统、电视监控(CCTV)、变配电系统。但由于一些条件的限制。使用LonWorks智能节点实现的系统可由图4-1表示。
图1 楼宇自动化系统框图
本系统共有81个模拟输入点(AI)、33个模拟输出点(AO)、194个数字输入点(DI)、76个数字输出点(DO)需要监测和控制,共用LonWorks智能节点49个。由于节点相对较少,网络的构成只需一个子网即可,网络媒介使用双绞线,以手拉手的方式构成总线拓扑结构。其中需一台PC机构成人机界面,一块LonTalk协议PC适配卡(PCLTA:PC LonTalk Adapter)将PC机与LonWorks网相联。
二变配电设备的监视
变配电系统可以分为低压配电系统和发电机系统。由于变配电系统的特殊性,对供电设备不实现控制,对主要参数,如电压、电流、视在功率、功率因数、频率等指标进行监视。所以对于变配电系统而言,进入LonWorks网的信号可以分为两类:监视信号和报警信号。
对于高压环节的监测内容主要有:高压进线主开关的分合状态及故障状态监测;高压进线三相电流监测;高压进线三相电压监测;频率检测;功率因数监测;变压器工作状态监测等。这些参数由自控系统检测并送往调度中心进行自动监视及记录,为管理人员提供高压供配电系统的运行参数。
对于发电机而言,其主要的监视信号有:柴油发电机运行状态、故障、电压、电流、有功功率、无功功率,用电量、累计柴油机运行时间等;报警信号有:柴油发电机故障报警等。
对于这种类型的监控节点而言,其控制逻辑仅为简单的开环传感器对象类型(open loop sensor object),也就是說仅仅对要监察的信号进行采样,然后将其通过LonWorks控制网传送到监控主机。
在对边配电设备的监视中,由于存在大量同类型的开关量信号,为了减少网络交通量,对网络变量的个数进行压缩,因此自定义一个网络变量类型,使这种网络变量携带更多的信息量,其数据结构如下:
typedef struct
{
Int switches[11];
}ST_state;
网络变量定义为:network output ST_state novALLState;
这样网络变量将携带11个开关量信号在网络上传播,减少了网络交通量,简化了网络的维护和管理。
三 冷冻站设备的监视和控制
冷冻站是BAS中环境控制的动力中心,为整个楼区提供热能与冷气。它由直燃机组2台、冷冻泵3台、冷却泵3台、机组阀2对、冷却塔风机3台和冷却塔蝶阀6个共同组成。所有设备由5个智能节点完成其信号的采集和控制,这些节点本身构成一个逻辑小系统。
信号类型可分为监视、控制和报警三类。需要监视的信号有冷冻水供回水压差、冷冻水总回水流量、冷冻水总供水温度、冷却水总回水温度、直燃机组开关状态、直燃机组故障状态、直燃机组启停、冷却水水流开关、冷冻/热水水流指示、冷却水蝶阀开关、冷冻水循环泵状态、冷冻水循环泵故障、冷冻水循环泵启停、冷却水泵故障、冷却水泵状态、冷却水泵启停、冷却塔风机开关、冷却塔风机状态、冷却塔风机故障冷却塔蝶阀开关等。而其控制则是要根据时间表定时启停冷水机组,根据冷负荷控制机组运行台数等。而其报警信号则有:冷冻水、冷却水温度超值报警、冷冻泵、冷却泵故障报警、冷冻水供回水压差报警等。
所有的设备可根据用户的需要,任意分为第一组、第二组和备用组。根据当前的冷负荷情况,自动启停第二组设备;在系统运行期间当设备发生故障时,备用设备可自动投入运行。为了在节点间传递设备分组信息,定义分组信息网络变量类型,其数据结构如下:
typedef struct
{
int fan_number;
int Q_pump_number;
int unit_number;
int D_pump_number;
}program_infor;
其中fan_number:的取值可为l、2、3,则分别表示选中1号风机、2号风机和3号风机;同样Q_pump_number的取值可为l、2、3,代表冷却水泵的设备编号:D_pump_number的取值可为1、2、3代表冷冻水泵的设备编号;而unit_number的取值可0、l、2代表冷却水泵的设备编号(0表示无效设备,只出现在备用组)。同时定义网络变量:
eeprom network input program_infor nviProgInfor[3]={{l,l,l,l},{2,2,2,2},{3,3,0,3}};
其中nviProgInfor[0]为第一组分组信息,nviProgInfor[l]为第二组分组信息,而nviProgInfor[2]为备份分组信息。同时把此网络变量定义为eeprom类,则是意味着要把此变量存入神经元芯片的eeprom内,从而在节点掉电时可以保证此信息不被掉失。对它们所赋的值则可用于系统的默认值,在用户没有设定的情况卜,系统则会自动使用此值。
同样,为了准确而又明了对所有以上设备进行控制,使控制信息在节点间传输,自定义控制信息变量类型,其数据结构如下:
typedef struct
{
int fan[3];
int Q_tower_valve[6];
int Q_pump[3];
int Q_valve[3];
int unit[2];
int D_valve[3];
int D_pump[3];
}control_infor;
以上21个元素的取值为0或l,当为0时则表示开闭此设备,而为1时则表示打开此设备,例如fan[1]等于1,则是表示打开2号冷却塔风机,其变量取值及意义以此类推。定义网络变量如一下:
(1)具有现代化的通信手段与高效的办公环境。在办公综合楼内,管理与生产人员能通过DDD、roD、Email、电视会议、信息检索与统计分析等多种手段,及时获取各种情报和各种数据库系统中的最新信息。
(2)节能。现代化的大楼,其空调与照明系统的能耗很大,在满足工作人员对环境要求的前提下,可通过楼宇自动化系统降低能耗和节省费用。
(3)创造安全、健康、舒适和发挥创造性的生产与办公环境。防火与保安系统的智能化,使楼宇内部的安全度大大提高,从而保证大楼中工作人员的安全和健康;楼宇自动化系统对温度、湿度、照度均加以自动调节,可以使工作人员像在家里一样温馨、舒畅,也可以提高办公室工作人员的工作效率和创造性。
(4)良好的适应性。新技术的突飞猛进,加快了电信产品的更新速度,高新技术的发展与经营内容和方式的改变,使建筑平面与使用功能有可能变更。为此办公楼自动化设计应具有良好的适应性,能满足不同时期、不同用户对不同环境、功能的要求。因此楼宇自动化系统的主要功能应包括如下三个方面:
一系统构成
本大厦作为一综合性办公大楼,其BAS系统同样包括供热通风和空调系统、照明系统、火灾报警与消防联动控制系统、停车场管理系统、门禁系统、公共广播与背景音乐、给排水系统、电梯系统、电视监控(CCTV)、变配电系统。但由于一些条件的限制。使用LonWorks智能节点实现的系统可由图4-1表示。
图1 楼宇自动化系统框图
本系统共有81个模拟输入点(AI)、33个模拟输出点(AO)、194个数字输入点(DI)、76个数字输出点(DO)需要监测和控制,共用LonWorks智能节点49个。由于节点相对较少,网络的构成只需一个子网即可,网络媒介使用双绞线,以手拉手的方式构成总线拓扑结构。其中需一台PC机构成人机界面,一块LonTalk协议PC适配卡(PCLTA:PC LonTalk Adapter)将PC机与LonWorks网相联。
二变配电设备的监视
变配电系统可以分为低压配电系统和发电机系统。由于变配电系统的特殊性,对供电设备不实现控制,对主要参数,如电压、电流、视在功率、功率因数、频率等指标进行监视。所以对于变配电系统而言,进入LonWorks网的信号可以分为两类:监视信号和报警信号。
对于高压环节的监测内容主要有:高压进线主开关的分合状态及故障状态监测;高压进线三相电流监测;高压进线三相电压监测;频率检测;功率因数监测;变压器工作状态监测等。这些参数由自控系统检测并送往调度中心进行自动监视及记录,为管理人员提供高压供配电系统的运行参数。
对于发电机而言,其主要的监视信号有:柴油发电机运行状态、故障、电压、电流、有功功率、无功功率,用电量、累计柴油机运行时间等;报警信号有:柴油发电机故障报警等。
对于这种类型的监控节点而言,其控制逻辑仅为简单的开环传感器对象类型(open loop sensor object),也就是說仅仅对要监察的信号进行采样,然后将其通过LonWorks控制网传送到监控主机。
在对边配电设备的监视中,由于存在大量同类型的开关量信号,为了减少网络交通量,对网络变量的个数进行压缩,因此自定义一个网络变量类型,使这种网络变量携带更多的信息量,其数据结构如下:
typedef struct
{
Int switches[11];
}ST_state;
网络变量定义为:network output ST_state novALLState;
这样网络变量将携带11个开关量信号在网络上传播,减少了网络交通量,简化了网络的维护和管理。
三 冷冻站设备的监视和控制
冷冻站是BAS中环境控制的动力中心,为整个楼区提供热能与冷气。它由直燃机组2台、冷冻泵3台、冷却泵3台、机组阀2对、冷却塔风机3台和冷却塔蝶阀6个共同组成。所有设备由5个智能节点完成其信号的采集和控制,这些节点本身构成一个逻辑小系统。
信号类型可分为监视、控制和报警三类。需要监视的信号有冷冻水供回水压差、冷冻水总回水流量、冷冻水总供水温度、冷却水总回水温度、直燃机组开关状态、直燃机组故障状态、直燃机组启停、冷却水水流开关、冷冻/热水水流指示、冷却水蝶阀开关、冷冻水循环泵状态、冷冻水循环泵故障、冷冻水循环泵启停、冷却水泵故障、冷却水泵状态、冷却水泵启停、冷却塔风机开关、冷却塔风机状态、冷却塔风机故障冷却塔蝶阀开关等。而其控制则是要根据时间表定时启停冷水机组,根据冷负荷控制机组运行台数等。而其报警信号则有:冷冻水、冷却水温度超值报警、冷冻泵、冷却泵故障报警、冷冻水供回水压差报警等。
所有的设备可根据用户的需要,任意分为第一组、第二组和备用组。根据当前的冷负荷情况,自动启停第二组设备;在系统运行期间当设备发生故障时,备用设备可自动投入运行。为了在节点间传递设备分组信息,定义分组信息网络变量类型,其数据结构如下:
typedef struct
{
int fan_number;
int Q_pump_number;
int unit_number;
int D_pump_number;
}program_infor;
其中fan_number:的取值可为l、2、3,则分别表示选中1号风机、2号风机和3号风机;同样Q_pump_number的取值可为l、2、3,代表冷却水泵的设备编号:D_pump_number的取值可为1、2、3代表冷冻水泵的设备编号;而unit_number的取值可0、l、2代表冷却水泵的设备编号(0表示无效设备,只出现在备用组)。同时定义网络变量:
eeprom network input program_infor nviProgInfor[3]={{l,l,l,l},{2,2,2,2},{3,3,0,3}};
其中nviProgInfor[0]为第一组分组信息,nviProgInfor[l]为第二组分组信息,而nviProgInfor[2]为备份分组信息。同时把此网络变量定义为eeprom类,则是意味着要把此变量存入神经元芯片的eeprom内,从而在节点掉电时可以保证此信息不被掉失。对它们所赋的值则可用于系统的默认值,在用户没有设定的情况卜,系统则会自动使用此值。
同样,为了准确而又明了对所有以上设备进行控制,使控制信息在节点间传输,自定义控制信息变量类型,其数据结构如下:
typedef struct
{
int fan[3];
int Q_tower_valve[6];
int Q_pump[3];
int Q_valve[3];
int unit[2];
int D_valve[3];
int D_pump[3];
}control_infor;
以上21个元素的取值为0或l,当为0时则表示开闭此设备,而为1时则表示打开此设备,例如fan[1]等于1,则是表示打开2号冷却塔风机,其变量取值及意义以此类推。定义网络变量如一下: