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樓宇控制范文第1篇

關(guān)鍵詞：樓宇；控制；系統(tǒng)；設(shè)計(jì)；研究

一、樓宇控制系統(tǒng)概述

一座高科技現(xiàn)代化建筑包括了多種分散設(shè)備系統(tǒng)，比如空調(diào)系統(tǒng)、供熱系統(tǒng)、給排水系統(tǒng)、消防系統(tǒng)、安保系統(tǒng)等。這些系統(tǒng)需要大量的機(jī)電設(shè)施協(xié)同運(yùn)轉(zhuǎn)，為人們提供舒適的空間環(huán)境，樓宇控制系統(tǒng)就是要對(duì)這些分散設(shè)備的運(yùn)行狀況、安全狀況、能源使用狀況及節(jié)能管理實(shí)行集中監(jiān)視、管理和分散控制的建筑物管理與控制系統(tǒng)。

二、樓宇控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

（1）首先確定一個(gè)項(xiàng)目的控制對(duì)象，以辦公大樓樓宇自控項(xiàng)目為例，樓宇控制系統(tǒng)的控制范圍包括：

空調(diào)機(jī)組：新風(fēng)空調(diào)機(jī)組、新/回風(fēng)空調(diào)機(jī)組、變風(fēng)量空調(diào)機(jī)組

冷/熱源系統(tǒng)：冷凍機(jī)組、冷凍水泵、冷卻水泵、冷卻塔、冷熱交換機(jī)、熱水一次水泵、熱泵機(jī)組

給排水系統(tǒng)：各類水泵、各類水箱

（2）針對(duì)以上控制對(duì)象進(jìn)行系統(tǒng)點(diǎn)表的統(tǒng)計(jì)，并確定控制對(duì)象的控制原理。

空調(diào)系統(tǒng)控制內(nèi)容如下 ：

空調(diào)機(jī)組/新風(fēng)回風(fēng)機(jī)組：空調(diào)機(jī)的開(kāi)關(guān)狀態(tài)（1個(gè)DI）、故障報(bào)警（1個(gè)DI）、手/自動(dòng)狀態(tài)（1個(gè)DI）及開(kāi)關(guān)控制（1個(gè)DO），回風(fēng)溫度監(jiān)測(cè)（1個(gè)AI），送風(fēng)管風(fēng)壓監(jiān)測(cè)（1個(gè)AI），室外溫/濕度監(jiān)測(cè)（1個(gè)AI），過(guò)濾網(wǎng)壓差監(jiān)測(cè) （1個(gè)DI），送風(fēng)閥和回風(fēng)閥開(kāi)度調(diào)節(jié)（1個(gè)AO）

控制原理如下 ：

DDC控制器對(duì)回風(fēng)溫度進(jìn)行PID控制。通過(guò)調(diào)節(jié)冷凍水二通閥的開(kāi)度，使回風(fēng)溫度保持在設(shè)定值范圍內(nèi)，當(dāng)風(fēng)機(jī)停止時(shí)冷凍水二通閥將會(huì)關(guān)閉。

壓差開(kāi)關(guān)將會(huì)監(jiān)察過(guò)濾網(wǎng)的狀況，當(dāng)過(guò)濾網(wǎng)堵塞時(shí)，壓差開(kāi)關(guān)便會(huì)發(fā)出訊號(hào)，以催促維護(hù)人員清洗過(guò)濾網(wǎng)。

風(fēng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)與風(fēng)閥聯(lián)鎖，所以當(dāng)風(fēng)機(jī)停止時(shí)，風(fēng)閥便完全關(guān)上。

風(fēng)機(jī)可根據(jù)預(yù)先編制的時(shí)間假日程序來(lái)控制啟停

根據(jù)室外溫/濕度的值來(lái)調(diào)節(jié)新風(fēng)閥的開(kāi)度。

給排水系統(tǒng)監(jiān)控內(nèi)容如下：

生活水池、水箱高/低水位監(jiān)測(cè)及報(bào)警（1個(gè)DI）、集水井高水位的監(jiān)測(cè)及報(bào)警（1個(gè)DI）、生活水泵的運(yùn)行狀態(tài)（1個(gè)DI）、手/自動(dòng)狀態(tài)（1個(gè)DI）、故障報(bào)警（1個(gè)DI）及開(kāi)關(guān)控制（1個(gè)DO）、潛水泵的運(yùn)行狀態(tài) （1個(gè)DI）、手/自動(dòng)狀態(tài)（1個(gè)DI）、故障報(bào)警（1個(gè)DI）。

控制原理如下：

根據(jù)生活水池的高、低水位控制地下水泵房生活水泵的啟停。同時(shí)，當(dāng)?shù)叵滤厮唤档较浪粫r(shí)，自動(dòng)停止給水泵。地下水池水位超過(guò)消防水位時(shí)，才能啟動(dòng)給水泵。

樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)記錄全部運(yùn)行狀態(tài)及報(bào)警信息，監(jiān)視水池及集水井的水位狀態(tài)，并統(tǒng)計(jì)全部水泵的運(yùn)行時(shí)間。在有備用時(shí)，根據(jù)運(yùn)行時(shí)間的統(tǒng)計(jì)，啟動(dòng)運(yùn)行時(shí)間最短的設(shè)備，平衡有關(guān)設(shè)備的運(yùn)行時(shí)間，降低維護(hù)及保養(yǎng)開(kāi)支。

以一層設(shè)備為例，以下為控制點(diǎn)位統(tǒng)計(jì)表：

（3）根據(jù)點(diǎn)表及項(xiàng)目規(guī)模、預(yù)算進(jìn)行設(shè)備選型。對(duì)于本項(xiàng)目，我們選用美國(guó)HONEYWELL公司的Excel5000系統(tǒng)。Excel5000 （系統(tǒng)型號(hào)為EBI）系統(tǒng)有一個(gè)中央控制站，通過(guò)中央通訊總線C-BUS將各種功能的控制器與中央工作站相連，完成空調(diào)設(shè)備、制冷系統(tǒng)、給排水系統(tǒng)的監(jiān)察及控制。 現(xiàn)場(chǎng)接有各種探測(cè)器、執(zhí)行器、電氣開(kāi)關(guān)等設(shè)備，因此，這是一個(gè)三層系統(tǒng)。中央通訊總線 C-Bus是以RS485作點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通訊，通過(guò)一塊C-Bus界面卡，用以聯(lián)接 EBI 系列控制器，長(zhǎng)度可達(dá)1200米。每條C～Bus可連接29個(gè)的Excel5000系列控制器，通訊點(diǎn)限制為1500點(diǎn)，通訊速度為 9600～1M 波特。

（4）系統(tǒng)設(shè)計(jì)有操作站至控制器，完全是根據(jù)控制點(diǎn)的數(shù)量及功能而定。通過(guò)組態(tài)軟件編程，將控制原理編程固化到DDC里面。DDC通過(guò)C 總線將數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)上傳到中央監(jiān)控站，一臺(tái)中央監(jiān)控站顯示所有監(jiān)控設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)、故障狀態(tài)、監(jiān)測(cè)數(shù)值、調(diào)節(jié)設(shè)定值，實(shí)施記錄每一時(shí)刻每一事件的發(fā)生，并能協(xié)調(diào)、處理突發(fā)事件。直接數(shù)字控制器（DDC）直接對(duì)大樓冷源設(shè)備子系統(tǒng)、空調(diào)通風(fēng)設(shè)備子系統(tǒng)、給排水子系統(tǒng)等設(shè)備進(jìn)行監(jiān)視和控制，接收設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，故障報(bào)警，手/自動(dòng)狀態(tài)和傳感器信號(hào)，進(jìn)行數(shù)據(jù)處理后對(duì)設(shè)備進(jìn)行自動(dòng)化管理。直接數(shù)字控制器（DDC）內(nèi)部固化了控制程序，當(dāng)工作站出現(xiàn)故障時(shí)，控制器仍然能夠獨(dú)立工作。末端傳感器檢測(cè)現(xiàn)場(chǎng)和設(shè)備的參數(shù)、運(yùn)行情況，并把數(shù)據(jù)上傳給直接數(shù)字控制器進(jìn)行處理。如溫度、溫濕度、壓力、流量、水位等傳感器。執(zhí)行器接受DDC的指令控制各種水閥的動(dòng)作，使大樓的環(huán)境達(dá)到舒適和適應(yīng)各種應(yīng)用要求。至此，一套樓宇自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)完成。

三、設(shè)計(jì)總結(jié)

通過(guò)一個(gè)簡(jiǎn)單的項(xiàng)目總結(jié)了對(duì)于一個(gè)新立項(xiàng)的樓宇自控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)步驟，對(duì)于空調(diào)系統(tǒng)以及水處理系統(tǒng)的控制原則和控制點(diǎn)位的統(tǒng)計(jì)方法，整個(gè)樓控系統(tǒng)的組建和設(shè)備構(gòu)成，最終完成一個(gè)樓控項(xiàng)目的設(shè)計(jì)。

樓宇控制范文第2篇

關(guān)鍵詞：智能樓宇；門(mén)禁控制；iButton；單片機(jī)

中圖分類號(hào)：TP391 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-3044（2013）25-5700-03

1 概述

近年來(lái)，不法分子利用對(duì)各種假證非法進(jìn)入企業(yè)、住宅和寫(xiě)字樓進(jìn)行盜竊等違法行為，為了保障人生和財(cái)產(chǎn)安全，非常有必要在樓宇的出入通道進(jìn)行管制，對(duì)進(jìn)出人員登記進(jìn)行嚴(yán)格把關(guān)[1-3]。針對(duì)目前智能樓宇安全防范的要求，該文采用具有獨(dú)特的64位二進(jìn)制序列號(hào)的信息載體iButton作為身份識(shí)別手段設(shè)計(jì)了一套門(mén)禁控制系統(tǒng)，對(duì)智能樓宇的出入口通道進(jìn)行管控，能夠給樓宇的安全管理提供保證。

2 硬件設(shè)計(jì)

門(mén)禁控制系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示，其主要由電源、單片機(jī)、身份識(shí)別模塊、時(shí)鐘模塊、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊、顯示模塊和電控鎖繼電器控制模塊組成，系統(tǒng)單片機(jī)選用常見(jiàn)的51系列，并可通過(guò)具體按鍵實(shí)現(xiàn)設(shè)定時(shí)間和多用戶管理功能。

身份識(shí)別模塊是門(mén)禁系統(tǒng)的核心，起到對(duì)通行人員的身份進(jìn)行識(shí)別的作用，實(shí)現(xiàn)身份識(shí)別的方式和種類很多，目前常用有卡證類、密碼類、生物識(shí)別類以及復(fù)合類等，相比而言，具有堅(jiān)固不銹鋼外殼的接觸式智能化信息載體iButton既具有非接觸式IC卡的易操作性，又具有接觸式IC卡的廉價(jià)性，是當(dāng)前用于身份識(shí)別性價(jià)比較優(yōu)的載體。因此，該文選用iButton系列中的DS1990為身份信息存儲(chǔ)介質(zhì)，它采用采用單線協(xié)議通訊，通過(guò)瞬間碰觸完成數(shù)據(jù)讀寫(xiě)，整個(gè)器件接口只有1根數(shù)據(jù)線和1根地線，既傳輸時(shí)鐘信號(hào)又傳輸數(shù)據(jù)，并還提供寄生電源，具有節(jié)省I/O端口資源、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的優(yōu)點(diǎn)，而且還具有抗撞擊、耐腐蝕、抗電磁干擾、防折疊、防爆、防潮、防煤塵、唯一的64位光刻序列號(hào)、使用溫度范圍寬（-40～+85℃）且便于攜帶等特點(diǎn)，存儲(chǔ)于其中的數(shù)據(jù)信息具有相當(dāng)高的安全可靠性，提高了智能樓宇門(mén)禁控制系統(tǒng)的性能，成本低廉且便于維護(hù)使用[4]。DS1990與單片機(jī)的接口電路如圖2所示，其中，P3.2連接DS1990的數(shù)據(jù)線，并外接一個(gè)5.1K的上拉電阻來(lái)提高輸出電平。

記錄人員的進(jìn)出時(shí)間是門(mén)禁控制系統(tǒng)的一項(xiàng)重要功能，采用單片機(jī)通過(guò)中斷和軟件編程實(shí)現(xiàn)的實(shí)時(shí)時(shí)鐘的精度較差，因此本系統(tǒng)選用串行時(shí)鐘芯片DS1302設(shè)計(jì)實(shí)時(shí)時(shí)鐘，該芯片工作的電路簡(jiǎn)單，僅需三根線就可以和單片機(jī)通信，可以提供年到秒的時(shí)間信息[5]。時(shí)鐘芯片DS1302的串行接口和單片機(jī)的連接如圖3所示，復(fù)位端RST和P0.0相連，高電平時(shí)允許I/O端進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，低電平時(shí)I/O端呈高阻狀態(tài)；數(shù)據(jù)輸入/輸出引腳I/O和P0.1相連，P0.2接SCLK，用來(lái)模擬同步時(shí)鐘脈沖；此外是DS1302工作的電路，主要包括32.768kHz外接晶振和備用電池電路。

由于系統(tǒng)要求能將多用戶的iButton卡信息和進(jìn)出時(shí)間保存起來(lái)，系統(tǒng)采用E2PROM（AT24C02）存儲(chǔ)記錄，該器件具有內(nèi)含256×8位存儲(chǔ)空間、具有工作電壓寬（2.5～5.5V）、擦寫(xiě)次數(shù)多（大于10000次）、寫(xiě)入速度快（小于10 ms）、抗干擾能力強(qiáng)、數(shù)據(jù)不易丟失、體積小等特點(diǎn)[6]。AT24C02采用了I2C總線接口，能夠方便地與單片機(jī)連接，占用很少的I/O口線。在本系統(tǒng)中，與單片機(jī)的接口電路如圖4所示。單片機(jī)的P0.3口接AT24C02的SDA，作為串行數(shù)據(jù)的輸入出端口；P0.4口為24C02提供串行時(shí)鐘信號(hào)。由于時(shí)鐘引腳SCL和數(shù)據(jù)引腳SDA在作為輸出引腳時(shí)是開(kāi)漏極結(jié)構(gòu)，為了提高電壓電平，設(shè)計(jì)中P0已接了一個(gè)5.1K排阻。

為了實(shí)時(shí)顯示系統(tǒng)當(dāng)前的工作狀態(tài)，如待機(jī)顯示時(shí)間、當(dāng)出入時(shí)顯示對(duì)應(yīng)的標(biāo)識(shí)名、提示和錯(cuò)誤信息等，系統(tǒng)需具備顯示功能。液晶顯示模塊具有體積小、功耗低、顯示內(nèi)容豐富、超薄輕巧等優(yōu)點(diǎn)，在低功耗應(yīng)用系統(tǒng)中應(yīng)用廣泛[7]。字符型液晶顯示模塊LCD1602可以顯示兩行，每行16個(gè)字符，采用+5V電源供電，電路配置簡(jiǎn)單，具有很高的性價(jià)比，因此選用LCD1602來(lái)實(shí)現(xiàn)顯示功能。液晶顯示模塊和單片機(jī)的接口主要包括數(shù)據(jù)/指令選擇端RS、讀寫(xiě)信號(hào)線R/W、使能信號(hào)E控制線和數(shù)據(jù)線DB0 ～DB7，本系統(tǒng)中單片機(jī)采用直接驅(qū)動(dòng)方式，和液晶模塊的電路連接如圖5所示。

3 軟件設(shè)計(jì)

單片機(jī)軟件是實(shí)現(xiàn)門(mén)禁控制系統(tǒng)功能的保證。系統(tǒng)要求開(kāi)機(jī)時(shí)可讀取系統(tǒng)時(shí)間或設(shè)定時(shí)間，并由顯示模塊顯示。正常工作時(shí)，系統(tǒng)首先讀取iButton的身份信息并判斷是否合法，如果不合法，則顯示錯(cuò)誤的用戶信息并且繼電器不工作，蜂鳴器發(fā)出無(wú)效提示音；如果判斷為合法用戶，則把信息和時(shí)間保存到系統(tǒng)中同時(shí)繼電器工作（開(kāi)門(mén)），蜂鳴器發(fā)出有效提示音。軟件采用單片機(jī)C語(yǔ)言模塊化設(shè)計(jì)，首先初始化單片機(jī)、液晶顯示模塊，然后讀取并顯示系統(tǒng)的時(shí)間，軟件主要由身份識(shí)別模塊、時(shí)鐘模塊、存儲(chǔ)模塊和液晶顯示模塊等組成，下文介紹模塊的設(shè)計(jì)思路。

3.1 身份識(shí)別模塊

身份識(shí)別模塊讀寫(xiě)功能的軟件設(shè)計(jì)主要解決iButton與單片機(jī)的數(shù)據(jù)交換和讀寫(xiě)基本操作的實(shí)現(xiàn)問(wèn)題。正常工作時(shí)，單片機(jī)循環(huán)掃描DS1990，檢測(cè)是否存在，首先發(fā)出一個(gè)“復(fù)位”脈沖，啟動(dòng)總線，延時(shí)500us后，通過(guò)檢測(cè)應(yīng)答脈沖，查詢是否在線，如果在線，并寫(xiě)入讀ROM命令（0x33），然后從DS1990讀入8個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)（即64位序列號(hào)），并保存到緩沖區(qū)，讀取后再判斷讀入的序列號(hào)是否有效，如有效，則進(jìn)一步訪問(wèn)序列號(hào)存儲(chǔ)區(qū)，將讀入的序列號(hào)和存儲(chǔ)區(qū)中的序列號(hào)進(jìn)行比對(duì)，過(guò)程如下：首先讀取外存中存儲(chǔ)的序列號(hào)個(gè)數(shù)，再逐個(gè)讀取保存在外存中的序列號(hào)并進(jìn)行比較，如果相等，則調(diào)用顯示函數(shù)，顯示“Welcome”和“卡號(hào)”，并控制電鎖繼電器開(kāi)門(mén)，如果未找到，顯示“Unregistered”。

3.2 時(shí)鐘模塊

時(shí)鐘模塊DS1302的操作軟件設(shè)計(jì)就是對(duì)其具有特定地址的內(nèi)部寄存器進(jìn)行讀寫(xiě)操作。首先通過(guò)模擬SPI設(shè)計(jì)寫(xiě)一個(gè)字節(jié)到DS1302和從DS1302讀取一個(gè)字節(jié)的驅(qū)動(dòng)函數(shù)，即通過(guò)單片機(jī)程序制造上升沿和字節(jié)右移一位來(lái)逐位傳送一個(gè)字節(jié)，需要注意的是DS1302 的數(shù)據(jù)和地址都是從最低位開(kāi)始傳輸?shù)?；在上述基礎(chǔ)上，通過(guò)調(diào)用寫(xiě)入字節(jié)和讀取字節(jié)函數(shù)分別實(shí)現(xiàn)向指定地址寫(xiě)數(shù)據(jù)和從指定地址讀取數(shù)據(jù)，在設(shè)計(jì)這兩個(gè)功能函數(shù)時(shí)，需要保證在讀寫(xiě)期間復(fù)位引腳為高，再依次傳輸命令字確定要讀取或?qū)懭氲臅r(shí)間/日歷地址，然后讀取或修改時(shí)間/日歷數(shù)據(jù)，最后根據(jù)本系統(tǒng)的要求分別設(shè)計(jì)設(shè)置初始時(shí)間和讀取DS1302當(dāng)前時(shí)間的函數(shù)，供主程序調(diào)用。

3.3 存儲(chǔ)模塊

存儲(chǔ)模塊為系統(tǒng)的運(yùn)行保存已授權(quán)iButton的序列號(hào)和出入的時(shí)間，所以必須設(shè)計(jì)可靠的存儲(chǔ)器讀寫(xiě)軟件，單片機(jī)通過(guò)模擬I2C實(shí)現(xiàn)讀寫(xiě)存儲(chǔ)芯片AT24C02，主要包括開(kāi)始位、停止位和應(yīng)答位的編程。根據(jù)AT24C02的時(shí)序[6]，表示“開(kāi)始位”的函數(shù)編寫(xiě)順序依次為：SCL拉為高電平，SDA由高電平變?yōu)榈碗娖剑槐硎尽巴Ｖ刮弧钡暮瘮?shù)編寫(xiě)順序依次為：SCL拉為高電平，SDA由低電平變?yōu)楦唠娖?；需要注意的是上述過(guò)程需要一定的建立時(shí)間，在程序編寫(xiě)時(shí)要加入延時(shí)函數(shù)。“應(yīng)答位”則是通過(guò)先將SDA拉高、再查詢SDA的狀態(tài)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，通常在傳送一個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)后調(diào)用，在此基礎(chǔ)上根據(jù)讀取和寫(xiě)入數(shù)據(jù)格式設(shè)計(jì)字節(jié)寫(xiě)操作和讀操作函數(shù)。

3.4 液晶顯示模塊

門(mén)禁控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求在沒(méi)有訪問(wèn)者時(shí)液晶顯示模塊顯示當(dāng)前時(shí)間，如果有人員進(jìn)出或設(shè)置操作時(shí)，顯示使用和管理信息、操作提示信息。顯示模塊的單片機(jī)軟件即通過(guò)讀寫(xiě)命令控制液晶顯示器的基本配置和字符顯示，主要包括寫(xiě)指令數(shù)據(jù)到LCD、設(shè)定顯示位置和寫(xiě)顯示數(shù)據(jù)到LCD，該部分的設(shè)計(jì)方法文獻(xiàn)[7-8]有詳細(xì)介紹，該文不再贅述。

4 結(jié)論

樣機(jī)試運(yùn)行表明，該文設(shè)計(jì)的智能樓宇門(mén)禁控制系統(tǒng)，電路簡(jiǎn)單，使用方便，可靠性高、系統(tǒng)維護(hù)方便、適用范圍廣且價(jià)格低廉，可用于學(xué)生宿舍、停車場(chǎng)、倉(cāng)庫(kù)等場(chǎng)合。

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樓宇控制范文第3篇

關(guān)鍵詞：PLC；樓宇；給排水；智能控制系統(tǒng)

前言

隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展以及居民收入水平的提高，民眾對(duì)于居住舒適性的要求也隨之提高。通過(guò)將不斷發(fā)展的電子、通信以及自動(dòng)控制等新科技應(yīng)用于樓宇建設(shè)中，從而不斷的提高樓宇的智能化水平，構(gòu)建出更為先進(jìn)、宜居的居住環(huán)境。建筑給排水是樓宇建筑中的重要組成部分，根據(jù)國(guó)家的相關(guān)規(guī)定建筑樓宇給排水系統(tǒng)中所使用的相關(guān)給、排水設(shè)備需要具有監(jiān)控與記錄功能。此外，甲級(jí)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)中還對(duì)建筑樓宇中所使用的給排水設(shè)備的運(yùn)行與響應(yīng)應(yīng)具有狀態(tài)顯示、超限報(bào)警以及相關(guān)的通訊等的功能。做好樓宇給排水系統(tǒng)的控制對(duì)于提高樓宇給排水能力，確保為居民提供舒適、適宜的居住環(huán)境是現(xiàn)今乃至今后一段時(shí)間樓宇建設(shè)的重點(diǎn)。隨著電子技術(shù)以及自動(dòng)控制技術(shù)的進(jìn)步與發(fā)展，使用PLC作為控制核心的樓宇給排水控制系統(tǒng)不論是在控制的簡(jiǎn)便性、經(jīng)濟(jì)性以及可靠性方面都有著不小的優(yōu)勢(shì)。

1 樓宇給排水系統(tǒng)的組織架構(gòu)

樓宇給排水系統(tǒng)主要由生活給水、消防上水以及建筑排水系統(tǒng)等部分組成。其中在樓宇的生活給排水中主要由給水泵、給水箱、給水管道以及給水管道測(cè)壓變送器以及計(jì)量給水水量的脈沖水表等組成，為保證樓宇給水壓力的穩(wěn)定通過(guò)采用變頻控制的單泵或是工頻、變頻切換控制多臺(tái)泵的方式來(lái)加以實(shí)現(xiàn)。消防給水是樓宇給水中的重要組成部分，其中消防給水主要由給水箱、噴淋泵、壓力開(kāi)關(guān)、消防管道和閉式噴淋頭等組成。當(dāng)傳感器檢測(cè)到火災(zāi)信號(hào)時(shí)消防給水系統(tǒng)通過(guò)控制噴頭的自動(dòng)給水來(lái)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)噴淋滅火。對(duì)于排水系統(tǒng)的控制系統(tǒng)主要由污水箱、液位傳感器、排水泵與排污管道等組成，通過(guò)液位傳感器檢測(cè)污水坑中的水位以控制排水泵的工作。

2 PLC控制樓宇給排水控制系統(tǒng)的硬件組成

2.1 生活給水系統(tǒng)

樓宇生活給水系統(tǒng)控制的主要目的是將樓宇給水系統(tǒng)的壓力控制在一個(gè)較為穩(wěn)定的壓力范圍內(nèi)，通過(guò)壓力傳感器對(duì)生活給水系統(tǒng)中的給水壓力進(jìn)行檢測(cè)并將壓力信號(hào)反饋至PLC中以控制變頻泵的啟?；蚴沁\(yùn)行的轉(zhuǎn)速。整套生活給水系統(tǒng)主要由給水泵、變頻控制器、壓力送變器等組成。采用單泵變頻控制時(shí)，當(dāng)壓力送變器檢測(cè)到供水系統(tǒng)的壓力低于PLC中所設(shè)定的壓力值時(shí)，PLC對(duì)給水單泵變頻器發(fā)出工作信號(hào)，從而將給水系統(tǒng)中的給水泵轉(zhuǎn)變?yōu)樽冾l工作狀態(tài)對(duì)給水系統(tǒng)進(jìn)行補(bǔ)壓。當(dāng)使用變頻單泵給水系統(tǒng)時(shí)，如果樓宇對(duì)于水的用量增加，生活給水泵變頻器控制時(shí)，如將工頻上升至50Hz時(shí)仍無(wú)法將給水管道的壓力升至設(shè)定值，則PLC根據(jù)情況將生活給水泵切換至工頻工作狀態(tài)并將備用泵啟動(dòng)進(jìn)入到變頻狀態(tài)以確保樓宇給水系統(tǒng)的壓力。

2.2 消防給水系統(tǒng)

消防給水系統(tǒng)是樓宇給水系統(tǒng)的重要組成部分，整個(gè)消防給水控制系統(tǒng)包含有伺應(yīng)狀態(tài)和報(bào)警狀態(tài)。其中伺應(yīng)狀態(tài)指的是消防控制系統(tǒng)在完成裝運(yùn)調(diào)試后處于滅火工作前的一個(gè)工作狀態(tài)，整個(gè)噴水系統(tǒng)中內(nèi)部存有0.2MPa-0.3MPa的水壓力，以便在火災(zāi)報(bào)警時(shí)能夠及時(shí)的完成噴水滅火工作。

3 樓宇給排水控制系統(tǒng)的PLC程序的編制

整個(gè)樓宇給排水控制系統(tǒng)由上位機(jī)（微機(jī)）、下位機(jī)（PLC）以及控制總線以及閥、傳感器等構(gòu)成樓宇給排水控制系統(tǒng)的硬件組成部分。下位機(jī)主要使用西門(mén)子系統(tǒng)中的S7-200CN系列中的S7-222CN型PLC，使用擴(kuò)展電纜將其與模擬量模塊進(jìn)行擴(kuò)展連接，上位機(jī)與下位機(jī)PLC之間使用PC-PPI電纜相互連接。通過(guò)在樓宇給排水控制系統(tǒng)的上位機(jī)中安裝力控組態(tài)軟件以及在下位機(jī)中對(duì)PLC的程序進(jìn)行編譯以實(shí)現(xiàn)對(duì)于樓宇給排水控制系統(tǒng)的控制。其中下位機(jī)依靠?jī)?nèi)部的程序?qū)怯罱o排水設(shè)備進(jìn)行全自動(dòng)的控制，上位機(jī)與下位機(jī)之間通過(guò)使用PPI線纜實(shí)現(xiàn)兩者之間通信并在上位機(jī)中實(shí)現(xiàn)對(duì)樓宇給排水控制系統(tǒng)中各項(xiàng)運(yùn)行指標(biāo)的監(jiān)視、顯示和記錄，同時(shí)還可以將樓宇給排水控制系統(tǒng)與市政給、排水控制網(wǎng)絡(luò)相連接以便對(duì)樓宇給排水控制系統(tǒng)進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控從而更好的對(duì)樓宇給排水進(jìn)行調(diào)度保障。在對(duì)樓宇給排水控制系統(tǒng)的PLC程序進(jìn)行編制有：（1）生活給水系統(tǒng)的恒壓控制程序的編制。在生活給水系統(tǒng)中為確保給水的壓力需要做好對(duì)于給水壓力的采集以及給水泵組的控制，在樓宇給排水控制系統(tǒng)給水恒壓PLC程序的編制中主要應(yīng)用PLC中的PID編程控制以實(shí)現(xiàn)對(duì)于變頻器的控制，在樓宇給排水控制系統(tǒng)的給水系統(tǒng)PLC程序的編制中需要采用主、子程序相結(jié)合的模式，其中樓宇給排水控制系統(tǒng)給水恒壓PLC程序編制時(shí)要按照：主程序啟動(dòng)-調(diào)用給水系統(tǒng)的給水壓力的計(jì)量-PID計(jì)算初值-故障預(yù)警程序-完成變頻頻率初值賦值-變頻泵啟動(dòng)-變頻與給水泵工頻的控制邏輯之間的轉(zhuǎn)換。在給水壓力的檢測(cè)上，脈沖式水表將給水系統(tǒng)中的給水量檢測(cè)的開(kāi)關(guān)信號(hào)通過(guò)信號(hào)轉(zhuǎn)換為脈沖信號(hào)將其輸送至PLC控制模塊的信號(hào)接收端，從而完成給水壓力的輸送，PLC通過(guò)內(nèi)部程序?qū)λ邮盏降男盘?hào)進(jìn)行處理，并根據(jù)給水系統(tǒng)內(nèi)水壓力的大小完成對(duì)于給水系統(tǒng)變頻泵的工頻頻率的控制。（2）消防給水系統(tǒng)PLC程序的編制。在檢測(cè)到火災(zāi)報(bào)警信號(hào)后，輸出噴淋信號(hào)控制消防水泵運(yùn)轉(zhuǎn)，向消防給水系統(tǒng)中供水同時(shí)控制火災(zāi)房間內(nèi)噴淋設(shè)備的閥組控制設(shè)備打開(kāi)閥組以實(shí)現(xiàn)對(duì)于火災(zāi)房間的消防噴淋。消防自動(dòng)噴淋使用與排污水控制都是通過(guò)使用開(kāi)關(guān)信號(hào)作為給水泵的開(kāi)啟及制動(dòng)信號(hào)的。（3）上位機(jī)組態(tài)監(jiān)控設(shè)計(jì)，在樓宇給排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)中對(duì)于上位機(jī)所使用的組態(tài)軟件監(jiān)控中需要使用力控組態(tài)軟件。

4 對(duì)于樓宇給排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)的人機(jī)交互界面的設(shè)計(jì)

對(duì)于樓宇給排水系統(tǒng)中的人機(jī)交換界面的設(shè)計(jì)時(shí)，其整個(gè)畫(huà)面主要由3各部分組成，樓宇給排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)監(jiān)控、報(bào)警等，在樓宇給排水系統(tǒng)上位機(jī)中的監(jiān)控畫(huà)面中可以實(shí)時(shí)的顯示供水系統(tǒng)中的供水壓力、水表累積數(shù)據(jù)以及排水抗（箱）中液位的高低以及消防給水系統(tǒng)中閥門(mén)中的運(yùn)行狀態(tài)。同時(shí)對(duì)于樓宇生活給水系統(tǒng)中的供水泵的運(yùn)行狀態(tài)（如運(yùn)行、工頻/變頻運(yùn)行、停止等）等進(jìn)行相應(yīng)的顯示。同時(shí)通過(guò)上位機(jī)監(jiān)控界面可以對(duì)樓宇給水控制中的相應(yīng)的給水管道的設(shè)計(jì)壓力值進(jìn)行相應(yīng)的修改設(shè)定，同時(shí)對(duì)于樓宇給排水系統(tǒng)中的給水管道的PID控制參數(shù)也能夠進(jìn)行相應(yīng)的修改，而后通過(guò)上位機(jī)與下位機(jī)之間的程序自動(dòng)對(duì)下位機(jī)中PLC相應(yīng)的設(shè)定參數(shù)進(jìn)行相應(yīng)的修改。同時(shí)通過(guò)上位機(jī)組態(tài)軟件界面上還能夠?qū)φ麄€(gè)樓宇的給排水運(yùn)行情況進(jìn)行直觀的顯示，同時(shí)組態(tài)軟件還能夠在上位機(jī)上針對(duì)具體某一樓層的給排水?dāng)?shù)據(jù)進(jìn)行檢測(cè)與監(jiān)視，并對(duì)給排水管道的壓力值進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)定。

整個(gè)樓宇給排水系統(tǒng)主要由上位機(jī)、下位機(jī)以及控制終端等幾個(gè)主要部分組成，上位機(jī)主要使用PC機(jī)作為控制器，下位機(jī)使用PLC作為控制器對(duì)閥組、泵組等控制終端進(jìn)行控制，通過(guò)在上位PC機(jī)中安裝力控組態(tài)軟件和在下位機(jī)（PLC）中安裝編程的編譯軟件從而使得PLC可以實(shí)現(xiàn)對(duì)樓宇給排水的自動(dòng)程序控制，并將采集到的監(jiān)控信息傳輸至上位機(jī)中由上位機(jī)對(duì)樓宇給排水系統(tǒng)的監(jiān)視、顯示和控制，從而使得樓宇給排水的生活給水雙泵變頻控制、用水計(jì)費(fèi)和消防給水控制，具有良好的應(yīng)用前景。

5 結(jié)束語(yǔ)

樓宇給排水自動(dòng)控制是樓宇智能化發(fā)展的重要一環(huán)，通過(guò)在樓宇給排水控制中使用PLC作為控制的核心組建樓宇給排水控制網(wǎng)絡(luò)以實(shí)現(xiàn)對(duì)于樓宇給排水的智能化控制。

參考文獻(xiàn)

[1]李毅.樓宇系統(tǒng)電氣消防技術(shù)的研究與應(yīng)用――以某質(zhì)檢樓電氣消防自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)為例[J].廣東科技，2013，22（2）：165-166.

樓宇控制范文第4篇

關(guān)鍵詞：DDC控制器；樓宇自動(dòng)控制；空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能

中圖分類號(hào)：TP273

在現(xiàn)代的高層商業(yè)建筑中，為了增加人們居住或辦公的舒適性需求，基本都配置了空調(diào)機(jī)組、循環(huán)水泵、冷卻塔等暖通空調(diào)系統(tǒng)，其所消耗的能源占到整座建筑總消耗能源的1/2以上。因此，在保證人們生活及辦公需求的同時(shí)，要充分利用自動(dòng)化控制系統(tǒng)所具有的人工智能性，實(shí)現(xiàn)樓宇空調(diào)系統(tǒng)的人工智能控制。在樓宇自控系統(tǒng)中，直接數(shù)字化控制系統(tǒng)即DDC，其能對(duì)建筑物中的空調(diào)機(jī)組及其附屬設(shè)備進(jìn)行有效的管理和控制，以確保系統(tǒng)始終處于穩(wěn)定良好的工作狀態(tài)，在保證居住及辦公舒適感的同時(shí)，又能達(dá)到延長(zhǎng)空調(diào)設(shè)備的使用壽命和節(jié)能環(huán)保目的。在對(duì)樓宇的自動(dòng)化控制系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)試時(shí)，由于其具有一定的專業(yè)性和復(fù)雜性，所以調(diào)試人員不僅要具備專業(yè)的編程知識(shí)，還要對(duì)系統(tǒng)有非常深入地認(rèn)識(shí)理解，而每一步的工作，都要精心、細(xì)致的完成。

1 進(jìn)行DDC送電檢查

按照設(shè)計(jì)圖紙和相關(guān)技術(shù)要求進(jìn)行盤(pán)柜內(nèi)的安裝、接線，在柜內(nèi)所有設(shè)備安裝及接線完成后，檢查DDC箱并確認(rèn)無(wú)誤，可以通過(guò)萬(wàn)用表檢查相關(guān)線路、接地與外部所有輸入點(diǎn)、輸出點(diǎn)間的電壓、電流及電阻值等，一旦發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤及時(shí)更改，切記不可將高壓電源串入低壓回路中。

斷開(kāi)DDC箱內(nèi)電源后，對(duì)供電線路進(jìn)行檢查。在確認(rèn)符合要求后，先將DDC的供電電源開(kāi)關(guān)后，再將交流電源送入DDC箱。對(duì)箱內(nèi)各變壓器和電源的輸出電壓進(jìn)行檢查，確認(rèn)無(wú)誤后再將DDC的供電電源上電后，檢查各控制其及擴(kuò)展模塊的指示燈是否正常。

完成設(shè)備的軟件編程。程序的編程工作包含參數(shù)點(diǎn)、物理點(diǎn)、控制邏輯、控制策略、報(bào)警及事件配置等，在將程序編制完成后，再下載至對(duì)應(yīng)的控制器中。

2 系統(tǒng)的調(diào)試階段

2.1 對(duì)空調(diào)和新風(fēng)機(jī)組的調(diào)試

在調(diào)試開(kāi)始后，要對(duì)壓差開(kāi)關(guān)、溫濕度傳感器、水閥、風(fēng)閘驅(qū)動(dòng)器等設(shè)備的安裝、接線、強(qiáng)電控制箱內(nèi)的接線和功能進(jìn)行檢查，一旦發(fā)現(xiàn)有安裝及接線錯(cuò)誤，要及時(shí)更改。

在設(shè)備本地控制箱，手動(dòng)啟停風(fēng)柜，在確認(rèn)系統(tǒng)可以進(jìn)行手動(dòng)正?？刂坪螅賹⒆詣?dòng)開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)至自動(dòng)模式。在BAS終端上首先確認(rèn)防凍警報(bào)、過(guò)濾網(wǎng)、故障警報(bào)等反饋點(diǎn)的顯示狀態(tài)都無(wú)異常，同時(shí)冷熱水控制閥與風(fēng)閘都為零開(kāi)度顯示，各設(shè)備為關(guān)閉狀態(tài)，再逐次在終端上將每個(gè)數(shù)字量輸出點(diǎn)，例如風(fēng)機(jī)啟停等設(shè)為開(kāi)、關(guān)狀態(tài)，以檢查DDC箱內(nèi)的相應(yīng)輸出點(diǎn)所約束的繼電器執(zhí)行動(dòng)作情況。如果沒(méi)有對(duì)應(yīng)的動(dòng)作，則要對(duì)相關(guān)的線路、控制器輸出端、繼電器進(jìn)行分析、檢查和處理。風(fēng)機(jī)在啟動(dòng)后進(jìn)入正常運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，要用壓差計(jì)對(duì)風(fēng)機(jī)前后的壓差進(jìn)行測(cè)定，壓差開(kāi)關(guān)報(bào)警值的設(shè)定要以此測(cè)定值為依據(jù)。同時(shí)，要確認(rèn)在終端上顯示的狀態(tài)要與風(fēng)機(jī)的實(shí)際運(yùn)行和停機(jī)時(shí)的壓差開(kāi)關(guān)狀態(tài)一致。由BAS終端逐次把每個(gè)模擬量輸出點(diǎn)，分別由手動(dòng)形式送出固定等比例的輸出命令，對(duì)應(yīng)的輸出點(diǎn)電壓、電流信號(hào)值要使用萬(wàn)用表進(jìn)行測(cè)量，確定正確與否。在確認(rèn)無(wú)誤后，再對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行觀測(cè)，并確保與命令值一致。上述操作過(guò)程要選擇五個(gè)不同的位置進(jìn)行測(cè)試，并觀察設(shè)備的運(yùn)行是否滿足設(shè)計(jì)要求，一點(diǎn)有較大偏差，則要對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)中的機(jī)械部分進(jìn)行調(diào)整。如果在調(diào)整后始終不能達(dá)到控制要求，則可以判別閥門(mén)的非線性度過(guò)大，應(yīng)將其更換，再進(jìn)行上述調(diào)試至滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。

在風(fēng)機(jī)進(jìn)入運(yùn)行狀態(tài)后，要對(duì)各執(zhí)行器進(jìn)行觀察，其自動(dòng)運(yùn)行的開(kāi)度要達(dá)到終端所顯示的數(shù)值。部分過(guò)濾器網(wǎng)要采用紙板進(jìn)行阻塞，以確保過(guò)濾器的前后壓差大于壓差開(kāi)關(guān)的設(shè)定值。此時(shí)，終端過(guò)濾器阻塞報(bào)警點(diǎn)將顯示過(guò)濾器阻塞并報(bào)警，移除紙板時(shí)，報(bào)警接觸。將強(qiáng)電控制柜中的報(bào)警端子短接，制造模擬電氣故障。于此同時(shí)，終端上將提示故障的報(bào)警信息，對(duì)應(yīng)的各關(guān)聯(lián)設(shè)備及風(fēng)機(jī)則自行進(jìn)入關(guān)閉狀態(tài)。將機(jī)組防凍開(kāi)關(guān)接觸點(diǎn)短接，制造模擬防凍故障。此時(shí)，終端上提示故障的報(bào)警信息，風(fēng)機(jī)自行進(jìn)入關(guān)閉狀態(tài)。同時(shí)，預(yù)熱水閥、回風(fēng)閥完全打開(kāi)，并連鎖新風(fēng)閥關(guān)閉。當(dāng)防凍報(bào)警點(diǎn)接線恢復(fù)為正常后，送風(fēng)風(fēng)機(jī)會(huì)自行重新啟動(dòng)，程序正常運(yùn)行。

通過(guò)手動(dòng)的方式調(diào)節(jié)回風(fēng)溫度值，以此來(lái)模擬當(dāng)回風(fēng)溫度出現(xiàn)變化時(shí)的程序運(yùn)行過(guò)程。當(dāng)風(fēng)機(jī)在夏季狀態(tài)下運(yùn)行，一旦出現(xiàn)回風(fēng)的溫度比設(shè)定的溫度高的情況，程序可自行增加水閥的開(kāi)度；一旦出現(xiàn)回風(fēng)溫度比設(shè)定溫度低的情況，程序可自行減小水閥的開(kāi)度。當(dāng)風(fēng)機(jī)在冬季狀態(tài)下運(yùn)行，一旦出現(xiàn)回風(fēng)的溫度比設(shè)定的溫度高的情況，程序可自行減小水閥的開(kāi)度；一旦出現(xiàn)回風(fēng)溫度比設(shè)定溫度低的情況，程序可自行增加水閥的開(kāi)度。

機(jī)組在全自動(dòng)模式下運(yùn)行，確保在被控區(qū)域內(nèi)場(chǎng)所的溫度處于穩(wěn)定狀態(tài)，調(diào)整DDC控制器內(nèi)的相應(yīng)參數(shù)。在系統(tǒng)穩(wěn)定后，為保證在更改溫度設(shè)定點(diǎn)時(shí)，不會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)振蕩，在對(duì)溫度控制回路進(jìn)行調(diào)整時(shí)，要精心細(xì)致。一旦系統(tǒng)發(fā)生振蕩，則要對(duì)控制回路中的參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，以獲取不同狀態(tài)條件下的穩(wěn)定控制。

排風(fēng)機(jī)與空調(diào)機(jī)組風(fēng)機(jī)的調(diào)試過(guò)程相同，其現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的運(yùn)行情況始終與BAS終端輸出的命令及終端所顯示的反饋信號(hào)步調(diào)同步一致。

2.2 對(duì)水系統(tǒng)的調(diào)試

對(duì)設(shè)備的安裝和所有接線進(jìn)行檢查，未達(dá)到安裝要求和接線錯(cuò)誤的要及時(shí)更改。

與空調(diào)系統(tǒng)調(diào)試相似，首先調(diào)試模擬量輸入點(diǎn)，對(duì)安裝于管道上的壓力和溫度等信號(hào)的示值進(jìn)行校正。上訴完成后，于被控設(shè)備的現(xiàn)場(chǎng)強(qiáng)電控制箱位置直接用手動(dòng)形式啟停水泵，如果無(wú)異常則可正常啟停，后再將轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)調(diào)至自動(dòng)檔模式。當(dāng)在終端上所觀察的水泵啟停狀態(tài)都為關(guān)時(shí)，則水泵的故障報(bào)警點(diǎn)即確認(rèn)為正常。數(shù)字量輸出點(diǎn)的調(diào)試則通過(guò)BAS來(lái)進(jìn)行，將手動(dòng)設(shè)置為啟停狀態(tài)，再對(duì)所控繼電器動(dòng)作進(jìn)行觀察。如果沒(méi)有響應(yīng)，則要對(duì)相應(yīng)控制器和線路進(jìn)行檢查。水泵關(guān)閉，則要確認(rèn)水泵停止，其運(yùn)行狀態(tài)亦為關(guān)；水泵啟動(dòng)，則要確認(rèn)水泵啟動(dòng)，其運(yùn)行狀態(tài)亦為開(kāi)。

液位開(kāi)關(guān)的位置通過(guò)手動(dòng)形式改變。對(duì)BAS終端顯示的液位變化和實(shí)際液位狀態(tài)變化的一致性，一旦不同，則要對(duì)報(bào)警信息的屬性進(jìn)行更改，以狀態(tài)一致為宜。水箱的報(bào)警點(diǎn)、啟停泵的參考點(diǎn)的設(shè)置要依據(jù)水箱水位的監(jiān)測(cè)要求，并讓水泵進(jìn)入自動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)。其具有四個(gè)工作狀態(tài)，即當(dāng)水箱中的水位至啟動(dòng)水泵的參考點(diǎn)時(shí)，水泵自行啟動(dòng)；當(dāng)水位至停止泵參考點(diǎn)時(shí)，泵自行停止；當(dāng)水箱中的水位至溢流水位時(shí)，自動(dòng)報(bào)警；如果模擬水泵發(fā)生故障，水泵停止運(yùn)行，并發(fā)出警報(bào)。在以上調(diào)試準(zhǔn)確無(wú)誤后，所有的輸出點(diǎn)和輸入點(diǎn)都應(yīng)設(shè)置為全自動(dòng)運(yùn)行模式，同時(shí)要對(duì)各設(shè)定點(diǎn)設(shè)置對(duì)應(yīng)的參數(shù)，進(jìn)入試運(yùn)行狀態(tài)。

3 結(jié)束語(yǔ)

雖然空調(diào)DDC系統(tǒng)在一定程度上導(dǎo)致了自控部分施工難度的增加，但從建筑的長(zhǎng)期經(jīng)濟(jì)利益的角度出發(fā)，卻節(jié)約了很多，利大于弊。在對(duì)空調(diào)DDC系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)試時(shí)，調(diào)試DDC物理點(diǎn)是調(diào)試的基礎(chǔ)，通過(guò)對(duì)該環(huán)節(jié)的工作可以將設(shè)備安裝、損壞及線路錯(cuò)誤排除，最終滿足物理點(diǎn)的全部正?；?，從而保證系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)：

[1]陸偉良.智能化建筑導(dǎo)輪[M].中國(guó)建筑工業(yè)出版社，1996，6.

樓宇控制范文第5篇

【關(guān)鍵詞】樓宇；自動(dòng)化控制；網(wǎng)絡(luò)；以太網(wǎng)；OPC

伴隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，近些年來(lái)我國(guó)的樓宇自動(dòng)化控制技術(shù)得到了長(zhǎng)足的提升。所謂樓宇自動(dòng)化控制系統(tǒng)是一種基于科學(xué)技術(shù)進(jìn)行高度自動(dòng)化管理和控制的系統(tǒng)機(jī)制，通過(guò)這樣一個(gè)網(wǎng)絡(luò)控制平臺(tái)實(shí)現(xiàn)對(duì)樓宇內(nèi)各種設(shè)備的一鍵管理。這里的科學(xué)技術(shù)包含了計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、自動(dòng)化控制以及網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)等，能夠統(tǒng)一管理的設(shè)備則包括空調(diào)系統(tǒng)、溫度系統(tǒng)、電梯、消防系統(tǒng)、照明設(shè)備等等。樓宇自動(dòng)化控制系統(tǒng)可以大大減輕管理難度和人工成本，具有高效率性和環(huán)保節(jié)能性?？梢哉f(shuō)自動(dòng)化控制網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的發(fā)展在一定程度上決定了智能樓宇未來(lái)的發(fā)展方向。

1 樓宇自動(dòng)化控制系統(tǒng)的發(fā)展歷程

1.1 樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)的發(fā)展歷程

樓宇自動(dòng)化控制系統(tǒng)緊握科學(xué)信息技術(shù)的發(fā)展潮流，在三四十余年時(shí)間里一共經(jīng)歷了四個(gè)階段的發(fā)展歷程。第一階段是始于1970年代的CCMS中央監(jiān)控系統(tǒng)。其原理為通過(guò)設(shè)置信息采集站于建筑物各處，然后將總線與中央站連接起來(lái)，創(chuàng)建CCMS中央監(jiān)控系統(tǒng)。系統(tǒng)的樞紐是中央計(jì)算機(jī)，通過(guò)接收處理信息采集站的信息，做出相應(yīng)的決策并發(fā)出命令，調(diào)節(jié)樓宇內(nèi)設(shè)備的各項(xiàng)參數(shù)。第二階段是1980年代的DCS集散控制系統(tǒng)。其實(shí)年代的信息采集器進(jìn)化成了80年代的科技產(chǎn)物：數(shù)字控制器。通過(guò)為每一個(gè)數(shù)字控制器配置集散式控制系統(tǒng)計(jì)算機(jī)，每一個(gè)獨(dú)立的數(shù)字控制器都可以顯示、處理采集到的信息，只需要在其上布設(shè)一個(gè)起到監(jiān)視作用的中央電腦，就可以實(shí)現(xiàn)分站完全自主處理信息的功能。第三階段是1990年代的開(kāi)放式集散系統(tǒng)。通過(guò)應(yīng)用ON現(xiàn)場(chǎng)總線，布設(shè)三層結(jié)構(gòu)的BAS控制網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，形成中央站、DDC分站、現(xiàn)場(chǎng)網(wǎng)絡(luò)層的輸入輸出結(jié)構(gòu)，這就使得整個(gè)系統(tǒng)更加具有開(kāi)放性，對(duì)于系統(tǒng)的配置和管理也更加靈活。第四階段是進(jìn)入21世紀(jì)之后的網(wǎng)絡(luò)集成系統(tǒng)。網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中具有一個(gè)中央主控站，將子系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化組合，諸如消防、安全、照明、溫度等，然后統(tǒng)一集成管理，更加方便快捷。

在跨越四十年的發(fā)展歷程中，樓宇自動(dòng)控制系統(tǒng)最大的變化就是現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)（FCS）取代了分布式控制系統(tǒng)（DCS）。雖然DCS擁有較好的模擬、操作和管理性能，但是費(fèi)用高、可靠性差、系統(tǒng)開(kāi)放性差是制約其發(fā)展的瓶頸。而現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展而興起，其上烙印了典型的現(xiàn)代科技，具有更高更強(qiáng)的可控性和科學(xué)性。它最大的優(yōu)點(diǎn)就是簡(jiǎn)單了系統(tǒng)布線方法，提高了操作性和維護(hù)性，優(yōu)化了實(shí)時(shí)性，并且降低了成本。

1.2 以太網(wǎng)開(kāi)始進(jìn)入樓宇自控領(lǐng)域

以太網(wǎng)一直都是局域網(wǎng)構(gòu)建中的核心技術(shù)網(wǎng)絡(luò)，而隨著科技的進(jìn)一步發(fā)展，以太網(wǎng)中的站點(diǎn)完成了單獨(dú)收發(fā)數(shù)據(jù)信息的進(jìn)化，這就減少了物理層數(shù)據(jù)的碰撞、擁塞和緩存，為樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)提供了獨(dú)特的思路。而在IEEE802.3af標(biāo)準(zhǔn)頒布之后，基于以太網(wǎng)的工業(yè)交換機(jī)產(chǎn)品大幅增加，基于現(xiàn)場(chǎng)總線的開(kāi)放式以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)也紛紛涌現(xiàn)。比如ODVA、CI、HSE、Profinet等。以太網(wǎng)和現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)的結(jié)合，彌補(bǔ)了各方的缺點(diǎn)，使得工業(yè)自控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)逐漸成形，而其在工業(yè)控制領(lǐng)域的成功應(yīng)用直接促成了其在樓宇控制系統(tǒng)中的快速發(fā)展，從最初的信息層道控制層，以太網(wǎng)被越來(lái)越多的應(yīng)用。

太網(wǎng)的優(yōu)點(diǎn)很明顯，那就是實(shí)現(xiàn)了從信息網(wǎng)到控制層的完美過(guò)渡，實(shí)現(xiàn)了各層統(tǒng)一，對(duì)這樣系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)和管理也就更加便捷，也實(shí)現(xiàn)了和智能樓宇中其他系統(tǒng)的快速完美融合。但是同時(shí)需要認(rèn)識(shí)到時(shí)，以太網(wǎng)技術(shù)和現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)的集成研究還處于起步階段，因?yàn)榭蒲谐杀据^高，產(chǎn)品較少，就會(huì)導(dǎo)致用戶選擇不多同時(shí)推廣性也會(huì)受到阻礙，還有就是以太網(wǎng)的維護(hù)性、實(shí)時(shí)性還需要時(shí)間的考證。

2 樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)的組成與基本功能

2.1 樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)的組成

樓宇自動(dòng)化控制系統(tǒng)通常包括空調(diào)、消防、供電、電梯、安全管理、給排水等子系統(tǒng)。可以通過(guò)以太網(wǎng)技術(shù)，建立通訊網(wǎng)絡(luò)，集成現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)，建立控制層、管理層和設(shè)備層，實(shí)現(xiàn)操作站和網(wǎng)絡(luò)控制單元之間的連接。采用傳送控制協(xié)議/協(xié)議，建立用戶數(shù)據(jù)協(xié)議，構(gòu)建OPC服務(wù)器，既集中完成控制端對(duì)所有設(shè)備的管理，也可以實(shí)現(xiàn)用戶對(duì)客戶端的自由訪問(wèn)，而避免了親自查看設(shè)備的繁冗過(guò)程。通過(guò)增加網(wǎng)絡(luò)控制單元可以實(shí)現(xiàn)樓宇內(nèi)每一個(gè)子系統(tǒng)的監(jiān)控、共享和管理，通過(guò)相應(yīng)的多種統(tǒng)計(jì)計(jì)算功能，可以在一定的情況下可以代替操作站功能，完成手提式應(yīng)急信息處理和指令控制。

2.2 樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)的功能

樓宇自動(dòng)化控制系統(tǒng)的基本功能有以下幾點(diǎn)：

（1）實(shí)現(xiàn)對(duì)眾多子系統(tǒng)啟動(dòng)和停止的控制、設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)控。

（2）收集設(shè)備運(yùn)行的歷史數(shù)據(jù)，完成設(shè)備一生運(yùn)行的技術(shù)性數(shù)據(jù)分析；

（3）根據(jù)外界環(huán)境的變化，自動(dòng)調(diào)整設(shè)備運(yùn)行參數(shù)；

（4）監(jiān)視樓宇各系統(tǒng)運(yùn)行中可能出現(xiàn)的故障及突發(fā)事件，并配置一整套處理方案；

（5）實(shí)現(xiàn)對(duì)水電、煤氣等科學(xué)管理，節(jié)能高效自動(dòng)；

（6）針對(duì)各子系統(tǒng)中的設(shè)備，保存一份包含運(yùn)行檔案、歷史、維修情況的設(shè)備管理報(bào)表，以供參閱。

3 樓宇自動(dòng)化控制網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

3.1 自動(dòng)化控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)總則

樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)的最主要功能還是實(shí)現(xiàn)對(duì)樓宇內(nèi)各個(gè)子系統(tǒng)的監(jiān)控，采集運(yùn)行數(shù)據(jù)，對(duì)比分析運(yùn)算，保證在任何情況下設(shè)備都能正常運(yùn)行，并且實(shí)現(xiàn)快捷簡(jiǎn)單的遠(yuǎn)程監(jiān)控。最顯著的優(yōu)點(diǎn)就是大大減少了事故發(fā)生的概率，也就相應(yīng)地延長(zhǎng)了設(shè)備的使用壽命。通過(guò)這樣集約化的控制和管理，實(shí)現(xiàn)對(duì)各子系統(tǒng)統(tǒng)一而有序的管理，使其健康運(yùn)行，充分發(fā)揮各個(gè)系統(tǒng)的功能，為智能樓宇的建設(shè)打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。這里以最具有代表性的高層、現(xiàn)代化智能大樓作為設(shè)計(jì)對(duì)象，就自動(dòng)化控制網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的創(chuàng)設(shè)關(guān)鍵技術(shù)作簡(jiǎn)要闡述。

如同前文所述，樓宇自動(dòng)化控制系統(tǒng)必須要首先保證子系統(tǒng)的高效運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)子系統(tǒng)有序運(yùn)轉(zhuǎn)和靈活自動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)，從而減輕人員管理，節(jié)約勞動(dòng)力資源和資金成本。這里設(shè)計(jì)的系統(tǒng)主要是基于一般業(yè)主的要求和極高的性價(jià)比，采用最優(yōu)化的方案設(shè)計(jì)出一套可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)集中管理和分散管理的自控系統(tǒng)。比如著名的BACTalk樓宇管理系統(tǒng)，它是一種基于BMS的自控系統(tǒng)，可以將消防系統(tǒng)、保安系統(tǒng)、照明系統(tǒng)、電梯等集中在一個(gè)平臺(tái)上進(jìn)行控制，并且具有先進(jìn)的現(xiàn)場(chǎng)控制器以及和其他系統(tǒng)設(shè)備的開(kāi)放性接口。根據(jù)現(xiàn)代高層大樓的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)一下需要主要監(jiān)控的子系統(tǒng)：電梯系統(tǒng)、中央空調(diào)系統(tǒng)、照明共點(diǎn)系統(tǒng)、給排水系統(tǒng)等。

3.2 樓宇自動(dòng)化控制網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的原則和依據(jù)

在設(shè)計(jì)一個(gè)樓宇自動(dòng)系統(tǒng)時(shí)，必須遵循以下的原則。首先是可靠性?？煽啃允菣z驗(yàn)一個(gè)自控系統(tǒng)是否合格的第一標(biāo)準(zhǔn)，優(yōu)先采用分布式的控制系統(tǒng)，將自動(dòng)控制的任務(wù)交給很多現(xiàn)場(chǎng)處理器完成，這樣可以避免因?yàn)閱为?dú)的處理器出現(xiàn)故障而影響整個(gè)系統(tǒng)健康運(yùn)行的情況?？煽啃缘牧硪粋€(gè)表現(xiàn)就是系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集和記錄的準(zhǔn)確性，不能誤報(bào)，也不能有故障而不報(bào)，所以對(duì)于系統(tǒng)硬件和軟件的要求極為嚴(yán)格。其次是靈活擴(kuò)展性。樓宇自動(dòng)系統(tǒng)和其他的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)一樣，都會(huì)伴隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展而進(jìn)行進(jìn)化和升級(jí)。我們?cè)诮⒘顺跏枷到y(tǒng)之后，應(yīng)該考慮到伴隨著科學(xué)信息技術(shù)的發(fā)展，原始系統(tǒng)勢(shì)必要進(jìn)行優(yōu)化和升級(jí)，所以這對(duì)系統(tǒng)的可擴(kuò)展性提出了一個(gè)新的要求。當(dāng)然靈活性也很重要，主要表現(xiàn)在現(xiàn)場(chǎng)控制器的增減不能影響整個(gè)系統(tǒng)的性能，系統(tǒng)的組成和功能應(yīng)用都必須具備靈活性，便于隨著外界環(huán)境的改變而改變系統(tǒng)。第三是實(shí)用性。設(shè)計(jì)的系統(tǒng)總歸是要應(yīng)用的，這要求設(shè)計(jì)人員從高深的科學(xué)信息技術(shù)中提取出便于應(yīng)用的普通知識(shí)，系統(tǒng)可以根據(jù)樓宇的多功能性實(shí)現(xiàn)不同需求的給予和完成。是否方便快捷是實(shí)用性是否合格的另一個(gè)標(biāo)志。管理方式是否合理簡(jiǎn)約是檢驗(yàn)一個(gè)系統(tǒng)是否成熟的重要標(biāo)志，一個(gè)好的樓宇控制系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)樓宇各子系統(tǒng)資料內(nèi)容的完美綜合，并且統(tǒng)一呈現(xiàn)在中央層，減小了管理難度。最后是經(jīng)濟(jì)性。我們要求系統(tǒng)的設(shè)計(jì)采取最為精準(zhǔn)和尖端的技術(shù)，但是也要考慮到實(shí)際需求高度。采用現(xiàn)場(chǎng)處理器應(yīng)該可以滿足相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)間之內(nèi)的系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)，所以要合理規(guī)劃，切不可盲目投資。

樓宇自動(dòng)化控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)首先要以相應(yīng)的電氣圖紙和標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范作為基礎(chǔ)，然后需要滿足國(guó)家及其他國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。比如建設(shè)設(shè)計(jì)防火系統(tǒng)、照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)、電梯設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)、空調(diào)安裝及采風(fēng)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)、工民建供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)等等，對(duì)于需要設(shè)計(jì)的每一個(gè)子系統(tǒng)都應(yīng)該按照國(guó)家相應(yīng)的規(guī)范指導(dǎo)系統(tǒng)設(shè)計(jì)。

3.3 系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)的系統(tǒng)方案以以太網(wǎng)技術(shù)為基礎(chǔ)，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)各總線的集成。包含網(wǎng)絡(luò)層、控制層和設(shè)備層三層結(jié)構(gòu)。其中設(shè)備層網(wǎng)絡(luò)技術(shù)依托CAN總線和Lonworks等，用以太網(wǎng)技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)管理層和控制層之間的通信。

依據(jù)前文所述，現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)（FCS）更加開(kāi)放、集散，同時(shí)便于維護(hù)、成本低，所以更加適合樓宇自動(dòng)化控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，輔以以太網(wǎng)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)樓宇自動(dòng)化控制。詳細(xì)設(shè)計(jì)圖見(jiàn)圖1。

圖1 以太網(wǎng)構(gòu)成的樓宇自動(dòng)化控制系統(tǒng)簡(jiǎn)圖

3.3.1 自控系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

設(shè)計(jì)的系統(tǒng)主要包括管理層、控制層和設(shè)備層。現(xiàn)場(chǎng)控制器之間的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信構(gòu)成的智能監(jiān)控區(qū)域?qū)泳褪强刂茖?，CAN總線、Lonworks總線上都布設(shè)有監(jiān)控節(jié)點(diǎn)；管理層則包括中央主控機(jī)和分系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，以太網(wǎng)技術(shù)構(gòu)建管理層，管理層中的操作站可以控制中央計(jì)算機(jī)，對(duì)各子系統(tǒng)進(jìn)行集成統(tǒng)一指令管理，并對(duì)系統(tǒng)中所有的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和處理；設(shè)備層就是樓宇內(nèi)的各機(jī)電設(shè)備，在控制層的管理下按照預(yù)設(shè)程序運(yùn)轉(zhuǎn)。

3.3.2 自控系統(tǒng)集成技術(shù)

OPC技術(shù)可以標(biāo)準(zhǔn)化控制層和管理層之間的設(shè)備數(shù)據(jù)信息交換，并且加快數(shù)據(jù)傳輸速度和可靠性，同時(shí)降低成本。在樓宇自動(dòng)系統(tǒng)中選擇OPC，需要根據(jù)不同的子系統(tǒng)以及需要實(shí)現(xiàn)的功能來(lái)開(kāi)發(fā)相應(yīng)的OPC服務(wù)器，完成設(shè)備層的獨(dú)立數(shù)據(jù)采集。

一個(gè)完整的OPC服務(wù)器包括標(biāo)準(zhǔn)接口和用于通訊的接口兩部分。利用2005對(duì)兩個(gè)接口進(jìn)行開(kāi)發(fā)，也就實(shí)現(xiàn)了OPC服務(wù)器的開(kāi)發(fā)。標(biāo)準(zhǔn)接口的開(kāi)發(fā)因?yàn)閿?shù)據(jù)庫(kù)而變得簡(jiǎn)單，用于通訊的接口開(kāi)發(fā)需要特定的通信協(xié)議和數(shù)據(jù)采集模式來(lái)編寫(xiě)特定的動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)。以此來(lái)構(gòu)建的OPC服務(wù)器結(jié)構(gòu)如圖2。

圖2 OPC服務(wù)器總體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖

通過(guò)該結(jié)構(gòu)調(diào)用API函數(shù)，記錄、注銷服務(wù)器數(shù)據(jù)信息，并且按照特定的接口模塊，讀寫(xiě)交換數(shù)據(jù)，隨即封裝讀寫(xiě)的信息來(lái)滿足客戶端的需求。該設(shè)計(jì)的關(guān)鍵是函數(shù)的調(diào)用來(lái)建立動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)，通過(guò)2005的DLL調(diào)用來(lái)構(gòu)建API函數(shù)原型。常用的通信協(xié)議一般為T(mén)CP/IP協(xié)議，通過(guò)通信接口來(lái)讀寫(xiě)封裝的信息可以實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)端和客戶端的數(shù)據(jù)共同訪問(wèn)，操作者在進(jìn)行數(shù)據(jù)管理控制的時(shí)候不需要到每一個(gè)硬件設(shè)備中進(jìn)行采集，只需要查看子系統(tǒng)相應(yīng)的OPC服務(wù)器就可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的自主收集。有了這些數(shù)據(jù)也就有了自控各子系統(tǒng)的基礎(chǔ)資料，通過(guò)一定的分析和處理，就可以實(shí)現(xiàn)子系統(tǒng)運(yùn)行數(shù)據(jù)和運(yùn)行狀態(tài)的統(tǒng)一呈現(xiàn)，極大方便了后續(xù)的自動(dòng)化控制管理。這就是一個(gè)完整的樓宇自動(dòng)控制過(guò)程。

4 結(jié)論

智能建筑正在成為未來(lái)建筑的發(fā)展方向，實(shí)現(xiàn)樓宇設(shè)備系統(tǒng)的集中有序管理是實(shí)現(xiàn)社會(huì)節(jié)能理念和勞動(dòng)力節(jié)約的關(guān)鍵環(huán)節(jié)?？茖W(xué)信息技術(shù)的發(fā)展為設(shè)計(jì)一個(gè)可靠實(shí)時(shí)成本低的樓宇自動(dòng)控制系統(tǒng)提供了可能。利用現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)、以太網(wǎng)技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，本著可靠靈活使用的目標(biāo)，以以太網(wǎng)技術(shù)為基礎(chǔ)，集成CAN和Lonworks總線技術(shù)，利用OPC技術(shù)創(chuàng)設(shè)服務(wù)器，可以快速且準(zhǔn)確的實(shí)現(xiàn)諸如消防、照明、電梯、空調(diào)、溫度、供電等系統(tǒng)的信息數(shù)據(jù)集成，同時(shí)也可以集散控制樓宇中的子系統(tǒng)，實(shí)時(shí)監(jiān)控設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，及時(shí)調(diào)整故障，減少人員管理成本，保證樓宇健康安全高效運(yùn)行。在建筑面積越來(lái)越大、高度越來(lái)越高的現(xiàn)代社會(huì)，自動(dòng)化控制網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)必定可以大大完善樓宇內(nèi)部功能，提供安全舒適的生活工作環(huán)境。

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