2012毕业论文--楼宇设备控制系统在智能建筑中的应用.doc

杭州职业技术学院 毕业设计（论文）（2012届）题 目 楼宇设备控制系统在智能建筑中的应用 系 （院）别 友嘉机电学院 专 业 电气自动化技术 班 级 电气0912 姓 名 指 导 教 师 陈华凌 2012 年 6 月1日杭州职业技术学院毕业设计（论文）任务书专业班级电气0912学生姓名 题 目楼宇设备控制系统在智能建筑中的应用选题依据：为了巩固三年来所学的专业知识，结合毕业实习，特选择“ ”这一课题作为毕业设计的内容。要 求（技术要求）：任务书发给日期： 2012年 2 月 22 日毕业设计（论文）工作时间 2012 年 2月 22 日 至 2012 年 5月 11 日 指导教师（签名）：教研室主任意见（签名）：系部主任意见（签名）：注：此表一式一份，与毕业设计（论文）装订，由各系部归档。毕业设计（论文）计划时 间任 务第二周毕业实习、毕业设计前的动员、布置。与指导老师见面，了解毕业设计和毕业实习的总体安排和注意事项。第三周毕业实习、毕业设计课题的收集与上报第四周毕业设计课题确定，确定毕业设计总体方案第五周毕业设计（总体规划）第六周毕业设计（部分硬件的设计）第七周毕业设计（元器件的选型）第八周毕业设计（硬件接线及工作原理）第九周毕业设计（软件的设计）第十周毕业设计（软件程序的编写）第十一周毕业设计（硬件和软件的调试）第十二周毕业设计（整理论文）第十三周毕业设计（准备答辩）一、实习周记第二周周记：（2月20日 2月26日）平均每篇周记不少于80字第三周周记：（2月27日 3月 4日）第四周周记：（3月5日 3月11日）第五周周记：（3月12日 3月17日）第六周周记：（3月28日 4月3日）第七周周记：（3月19日 3月25日）第八周周记：（3月26日 4月1日）第九周周记：（4月9日 4月15日）第十周周记：（ 4月16日 4月22日）第十一周周记：（4月23日 4月29日）第十二周周记：（4月30日 5月6日）第十三周周记：（5月7日 5月13日）目 录第一章 绪论71.1智能建筑简介71.2楼宇设备控制系统简介81.2.1楼宇设备控制系统的主要功能91.2.2楼宇设备控制系统的硬软件的配置9第二章 本项目楼宇设备控制系统的实现112.1项目基本介绍112.2 本项目的楼宇设备控制系统112.3 本项目楼宇设备控制系统的结构与功能122.3.1 系统基本结构122.3.2系统功能要求132.4 系统的硬件接线图152.4.1 照明、风机、水泵控制硬件接线图152.4.2 给排水控制硬件接线图162.4.3 排、送风控制硬件接线图162.4.4 照明控制硬件接线图172.5、系统设备选型与应用172.5.1 本地控制器（DDC）172.5.2 本地控制器的I/O模块：182.5.3 现场总线18第三章 与消防报警系统的联动20第四章 几个需特别注意的问题20第五章 结论20参考文献21致谢22第一章 绪论1.1智能建筑简介随着计算机技术、控制技术、通信技术及信息技术的飞速发展，人们对生活、办公环境安全性、舒适性的要求日渐增长，智能建筑应运而生。智能建筑通常包含三大基本要素，即楼宇设备控制系统(BAS)、办公自动化系统(OAS)和通信自动化系统(CAS)，使建筑物能够提供一个合理、高效、舒适、安全、方便的生活和工作环境。智能建筑的概念，在本世纪末诞生于美国。第一幢智能大厦于1984年在美国哈特福德 （Hartford）市建成。当今世界科学技术发展的主要标志是4C技术（即Computer计算机技术、Control控制技术、Communication通信技术、CRT图形显示技术）。在智能建筑和数字社区的规划和设计中主要使用这两套标准作为设计依据。其中，智能化标准侧重于：以建筑物为平台，强调智能化系统设计与建筑结构的配合和协调，如：综合布线系统（GCS，PDS）、火灾报警系统（SAS）、楼宇设备控制系统（BAS）、火灾报警系统（FAS）等，在技术应用方面主要涉及监控技术应用、自动化技术应用等。 数字化标准侧重于：以数字化信息集成为平台，强调楼宇物业与设施管理、一卡通综合服务、业务管理系统的信息共享、网络融合、功能协同。修订版的国家标准智能建筑设计标准（GB/T50314-2006）对智能建筑定义为“以建筑物为平台，兼备信息设施系统、信息化应用系统、建筑设备管理系统、公共安全系统等，集结构、系统、服务、管理及其优化组合为一体，向人们提供安全、高效、便捷、节能、环保、健康的建筑环境”。图1 建筑智能化的总体构架1.2楼宇设备控制系统简介楼宇设备控制系统也被称为楼宇自动化(BAS)控制系统，是智能建筑的一个重要组成部分。楼宇设备控制系统就是对大厦内的各种机电设施进行全面的计算机监控管理，如空调制冷系统、给排水系统、变配电系统、照明系统、电梯、消防、安全防范系统等；通过对各个子系统进行监控、控制、信息记录，实现分散节能控制和集中科学管理，为建筑物用户提供良好的工作环境，为建筑物的管理者提供方便的管理手段，从而减少建筑物的能耗并降低管理成本。楼宇设备控制系统是运用计算机数据处理、自动测量及控制技术，对智能建筑内的各种分散的机电设备、消防和保安设备装置进行自动控制和统一管理。楼宇设备自控系统是建筑物中的冷热源系统、空调通风系统、风机盘系统、电梯系统、给排水系统等系统自控部分的一个集成统称。系统主要通过运行状态监控与故障监测，对建筑物内各类设备进行高效率的管理与控制，在提供最佳舒适环境、现代化管理模式的同时，大大降低能量消耗，因此广泛应用于办公、宾馆、医院、商场等建筑中。图2 智能建筑中各子系统之间的关系1.2.1楼宇设备控制系统的主要功能1.中央空调系统的监控管理2.给排水系统的监控管理3.供配电监控系统4.能量管理 5.各类参数超限时，进行声光报警1.2.2楼宇设备控制系统的硬软件的配置 1.楼宇设备控制系统的硬件主要由下列几部分组成：（1）建筑物监视系统：提供一个window 环境下的人机接口界面，为工程师提供应用程序的编制平台，为操作人员提供直观和快捷的操作界面。中央管理机实现对各个系统的集中监测、管理与最优控制。（2）建筑物控制系统：对所需的模拟量输入/输出（AI/AO）和数字量输入/输出（DI/DO）进行现场监视和控制。2.楼宇设备控制系统软件的配置有：（1）身份鉴别软件：只有操作员身份密码，才能行使操作员职责范围内的指令。（2）常规记录软件：负责常规记录资料的处理、显示、打印。（3）节能控制软件：根据室外的温度相对湿度，充分发挥自然潜力，控制空调系统的运行、节约能源。（4）运行时间累计、维修记录软件：在设备累计运行时间超过设定值时，进行报警，这是供预防性维修保养用的。以下将依据本项目楼宇设备控制系统的具体实现对楼宇设备控制系统在智能建筑中的应用进行论述。第二章 本项目楼宇设备控制系统的实现2.1项目基本介绍本项目坐落于杭州钱江新城，地上26层，地下2层，总建筑面积88875，总建筑高度99.9m，机动车停放321辆，其中地下273辆，地上48辆。本大厦由一栋小户型公寓、一栋大户型江景公寓、裙房商场及地下车库等组成，拟建成一座为商务配套的居住用房，满足总裁、董事、高管及CEO等高级行政人员及白领的居住需求。2.2 本项目的楼宇设备控制系统本项目楼宇设备控制系统主要是对建筑物内的各种机电设备的启停、运行状态、安全状态、能源消耗状况等进行综合监控、控制和管理，达到设备深化运行、高效节能的目的。系统结构：集中管理，分散控制，中央计算机工作站是实现集中管理功能，现场控制器实现分散控制功能，个别现场控制器故障不影响系统的正常运行。具备远程传输和管理功能，预留扩展接口。新风机组监控：新风机组启停、运行状态监控。送排风机监控：监控每台送排风机的运行状态，控制中心也可远程启闭送排风机。给排水系统监控：泵排污水池和集水井监控最高液位，超过警戒水位时报警至控制中心，自排污水池和集水井监测最高液位并报警至控制中心，监测供水管道的不利点压力，监测水箱液位，监测消防水池液位。照明监控：对景观照明和泛光照明设计光敏及定时控制，对车库照明、楼梯间照明和走廊照明（大堂照明除外）设计定时控制，控制中心可远程控制。电梯系统监控：监控每台电梯的运行状态（包括消防电梯），控制中心可远程控制所有电梯强制运行至底层（需要电梯招标时提出接口要求）。2.3 本项目楼宇设备控制系统的结构与功能2.3.1 系统基本结构主要包括给排水系统、照明控制系统、变配电系统。设计将考虑用DDC控制器对上述管理对象进行控制。完成所有控制内容的系统、管线及设备预埋件等内容的设计，同时考虑设备选型的可替换性。设备对象实现权限管理、控制，同时考虑远程报警功能。 本项目楼宇设备控制系统有以下两点：a、实现思路说明：提供排水、生活水系统设备、通风系统设备、变配电设备以及公共照明、室外、景观照明的自动化监控。；b、产品选择及投资控制说明：控制设备采用通用成熟的的DDC控制,性能可靠、投资节省、开放性好、维护便利，调试编程较为简单。图3 本项目楼宇设备控制系统拓扑图 整个网络采系统OptiSYS系统的以太网络星型结构，由塔楼弱电控制中心制中心对塔楼、板楼地下室的机电设备进行统一自动化监控管理，每幢楼内的DDC控制器既服从监控中心统一监控管理又相互独立运行，即使其中任何一个出现故障都不影响其他正常运行.2.3.2系统功能要求新风机组控制方案设计：1 ) 对于大楼中的新风风机，每台的启/停由BA系统的时间程序控制。 2 ) BA系统监视每台新风机的开关状态以及故障状态。3) 所有末端新风系统工作状态均采用动态彩色模拟显示。送、排风机控制方案设计：1 ) 对于大楼中的送排风机，每台的启/停由BA系统的时间程序控制。 2 ) BA系统监视每台风机的开关状态以及故障状态。3) 所有送排风机工作状态均采用动态彩色模拟显示。垂直电梯系统预留方案设计：BA系统设置与电梯数字群控系统控制器接口一套，该接口必须建立在数字群控系统供应商提供接口标准，接口协议及指令集的基础上，该指令集必须包括下列控制功能内容；BA系统通过该接口完成下列控制要求：。1 ) BA系统将分别控制电梯的启停。2 ) BA系统将根据作息时间表控制每一台电梯的投运时间及相应的照明开关。3 ) BA系统将通过与电梯数字群控系统控制器接口，收集电梯的运行及故障状态信号。4 ) BA系统通过多媒体接口连通轿厢报警电话。（选择内容）5 ) BA系统监控内容包括：每一台电梯的位置。每一台电梯运行的方向。有层站召唤记录的楼层。记录轿内指令。电梯门的状态。每一台电梯的负载。电梯操作的方式。电梯事故及警报。6 ) BA系统利用上述信息可以：记录并响应轿内及轿外召唤以提供优先服务。改变高峰区域以适应非正常的交通流量。当需求下降时电梯投运数量减半。7) 所有电梯工作状态及位置均采用动态彩色模拟显示。排 水 系 统 1 ) BA系统利用水位传感器来监测每个集水坑或污水池的高水位信号，并完成高限水位报警。给 水 系 统 1 ) BA系统监测给水系统的最不利点压力。照 明 控 制：1）BA系统对景观照明及泛光照明设计光敏及定时控制，可远程控制。2.4 系统的硬件接线图2.4.1 照明、风机、水泵控制硬件接线图图4 PLC机电控制接线原理图2.4.2 给排水控制硬件接线图图 图5 给排水控制原理图2.4.3 排、送风控制硬件接线图图6 排、送风控制原理图2.4.4 照明控制硬件接线图图6 照明控制原理图2.5、系统设备选型与应用2.5.1 本地控制器（DDC）本地控制器为32位可编程逻辑控制器，具有多任务实时操作的功能，可保证各任务的并行处理。本地控制器视所连接设备应包括处理单元（CPU）、存储单元、通信控制单元、传感器、大屏幕显示器执行单元、变电站监控单元、风机和照明控制单元等。本地控制器有相应的采集、处理、控制等配套软件，以实现本地自动控制功能。设有与下端各设备连接的标准通讯接口。本地控制器应视所连接的外场设备类型、数量而配备足够数量的RS485、RS232、I/O及模拟I/O接口。其具体指标如下：电源电压范围：170264VAC。采用高速32位 CPU基本指令处理速度：不低于0.02s。控制方式：存储程序方式。本地I/O点：不小于1000点。程序容量：不小于250K步。数据容量：不小于448K字。快闪内存（仅主控制器配备）：不小于16MB。CPU带RS-232C接口。最大中断任务为256个。运行时间：大于300000小时具有自定义协议宏的通讯功能，能与其他厂商的产品进行数据通讯。具备与其他厂商的现场总线通讯兼容的功能。具有自诊断功能：CPU故障、I/O校验错误、上位机链接出错、存储器故障等。2.5.2 本地控制器的I/O模块：数字输入模块（DI）：输入电压：24 VDC连接方式：拆卸式端子排继电器输出模块（DO）：最大开闭能力：AC250V，2A（COS=1）连接方式：拆卸式端子排模拟量输入模块（AI）：输入范围：1-5V，0-10V，4-20mA分辨率：1/4000转换速度：1ms/点总精度：电压 ±0.2%，电流 ±0.4%外部连接：拆卸式端子排端口类型： RS232C/RS422A/RS485口具有自定义协议宏的通讯功能，能与其他厂商产品进行数据通讯。2.5.3 现场总线作为自动控制系统（或叫自动控制层）的数据传输网络，本次项目采用符合国际标准IEC61158和EN50170的工业现场总线Profibus或CClink。它是一种功能强大、开放、坚固耐用的总线系统，能保证无问题的通讯。由于满足IEC61158和EN50170标准的要求，Profibus或CClink保证对从其他制造商来的，符合标准的部件连接的开放性。并且，可以从网络上的任何地点进行组态、启动和故障查找。这意味着，可以自由选择的通讯链路是非常灵活的，便于实现和修改。另外，Profibus或CClink可实现电气和光学网络的混合网络。二种介质之间的信号传输是由OLM提供的。至于总线上各站之间的通讯与双绞线和纤维光缆之间的通讯没有任何差别。Profibus或CClink网络上最多可连接127站。用光纤链路模块（OLM）可将光纤网络构成冗于环结构，二个OLM之间的最大距离可达15km，并且传输速率为12M位/秒。第三章 与消防报警系统的联动在楼宇智能化中，消防报警系统是一个独立的系统，与楼宇设备控制系统有着联动的关系，在发生火情时，消防报警系统动作并向楼宇设备控制系统发送联动信号，启动相应的设备，两者是通过电器联动的，一般采用烟感和温感探测双路报警，特殊的也有用红外、可燃气体、紫外探测器的，由双路报警接到主机，当双路报警时，信号传送到主机，警铃、声光报警器开始报警，通知人员撤离，同时主机输出信号切断非消防电源，如给防护区供电的强电和弱电，同时联动防火门等设备，在报警发出后30秒后，主机给启动装置发出信号，启动气体喷放。在此不做详细阐述。第四章 几个需特别注意的问题1、材料、设备进场检验时，要对品种、型号、规格、产地和数量等详细检查并与设计要求进行对比，检查包装和密封、随机的技术文件等。2、系统管线敷设满足规范要求，电气性能良好，满足系统安全运行的需要。3、系统检测时应对重点部位重点关注，做好记录。4、完工后做好成品保护。5、整理好全过程技术资料，移交建设单位。6、施工单位保存好施工、调试、检测、试运行资料和记录，为维保工作做好准备。第五章 结论本文通过对楼宇设备控制系统在智能建筑中的应用论述，清楚的对楼宇设备控制系统的构架和功能以及实现方式进行阐明，了解并掌握了在智能建筑中实现设备控制的方法，从而为建筑智能化的系统设计、施工、调试、运行提供必要的帮助。参考文献1. 沈晔， 楼宇自动化技术与工程(普通高等教育智能建筑规划教材)， 机械工业出版社社，2005.2. 吴达金 编著智能建筑/居住小区综合布线系统 中国建筑工业出版社2003年2月3. 李永东.交流电机数字控制系统.北京：机械工业出版社，2002.4. 胡道元 编著智能建筑计算机网络工程清华大学出版社 2002年9月5 韩安太，5. 潘毅群，楼宇设备管理，中国建筑工业出版社，2003年 10月6. 黄治钟，楼宇自动化原理，中国建筑工业出版社，2003年 10月7. 海运大厦智能化系统总体方案(第二稿）致谢 杭州职业技术学院毕业设计（论文）指导教师评语专业班级电气0912学生姓名题 目指导教师评语：成 绩：指导教师（签名）： 年 月 日注：此表一式一份，与毕业设计（论文）装订，由各系部归档。杭州职业技术学院毕业设计（论文）评阅教师评语专业班级电气0912学生姓名题目： 评阅教师评语： 评阅教师（签名）： 年 月 日注：此表一式一份，各系（院）部自行归档。杭州职业技术学院毕业设计（论文）答辩记录专业班级电气0912学生姓名题 目答辩情况一、表 述 ：二、提问回答：1、2、3、4、5、答辩成绩：主答辩教师 答辩组教师 年 月 日 杭州职业技术学院毕业设计（论文）暨答辩成绩单专业班级电气0912学生姓名题 目评 语：成 绩：答辩委员会主任（签章）： 年 月 日 注：1.成绩单用五级记分制，即：优、良、中、及格、不及格。 27