文｜浙江中控研究院有限公司 莊 嚴 崔鳳勇 顏建國

1 引言

現(xiàn)代化建筑內(nèi)部的機電設(shè)備數(shù)量龐大，這些設(shè)備分散在大樓的各個樓層和角落，若分散管理、就地監(jiān)測和操作，將占用大量人力資源。樓宇自動化系統(tǒng)利用現(xiàn)代計算機技術(shù)、控制技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實現(xiàn)對所有機電設(shè)備的集中管理和自動監(jiān)測，確保樓內(nèi)所有機電設(shè)備的安全運行，提高樓內(nèi)人員的舒適感和工作效率，使設(shè)備長期保持經(jīng)濟運行；還能夠在設(shè)備出現(xiàn)故障時，及時確定故障類型及其發(fā)生的時間和位置，以便管理人員及時采取必要的措施將事故消除在萌芽狀態(tài)。此外，相關(guān)研究報告統(tǒng)計顯示，安裝有樓宇自動化系統(tǒng)的建筑可降低能耗約25%，減少管理人員數(shù)量約30%。樓宇自動化系統(tǒng)的這些優(yōu)點很好地契合了當(dāng)今社會在節(jié)能減排、綠色低碳方面的要求，因此采用樓宇自動化系統(tǒng)對建筑內(nèi)部設(shè)備進行監(jiān)控和管理已經(jīng)成為大型現(xiàn)代化建筑發(fā)展的必然趨勢。

2 項目介紹

2.1 項目概況

中國國際動漫廣場會展中心位于杭州白馬湖生態(tài)創(chuàng)意城內(nèi)，是2012年第八屆與2011年第七屆中國國際動漫節(jié)的主會場，也是承辦第六屆中國國際動漫節(jié)的會場之一，建筑面積超過70000m2，投資額約3.2億元。為了給廣大動漫迷、參展商創(chuàng)造一個安全、舒適、環(huán)保、節(jié)能的環(huán)境，會展中心采用浙江中控自主研發(fā)和生產(chǎn)的OptiSYS PCS-300/400控制系統(tǒng)，對內(nèi)部的樓宇機電設(shè)備進行自動化監(jiān)控管理。其整個控制系統(tǒng)共有1031個監(jiān)控點位（包括705個數(shù)字輸入點，59個模擬輸入點，239個數(shù)字輸出點，28個模擬輸出點），以及現(xiàn)場聯(lián)網(wǎng)型冷水機組監(jiān)控接口、電梯系統(tǒng)監(jiān)控接口、變配電系統(tǒng)監(jiān)控接口、消防系統(tǒng)接口、CO監(jiān)控接口等。該控制系統(tǒng)對會展中心內(nèi)的所有空調(diào)系統(tǒng)設(shè)備、通風(fēng)/排風(fēng)設(shè)備、冷/熱源設(shè)備、給/排水系統(tǒng)設(shè)備、電梯等實行自動監(jiān)測和控制，并收集、記錄、保存及管理有關(guān)系統(tǒng)的重要信息和數(shù)據(jù)，達到提高這些系統(tǒng)的運行效率、滿足服務(wù)環(huán)境的特殊需求、節(jié)省能源、節(jié)省人力、最大限度延長設(shè)備壽命的目的，同時也為會展中心提供了一個健康、舒適、潔凈的環(huán)境。

2.2 系統(tǒng)硬件配置

本系統(tǒng)由位于一層消控機房內(nèi)的主計算機（即系統(tǒng)服務(wù)器）、分布于大樓各處的DDC分站、通信總線、各種現(xiàn)場檢測和執(zhí)行裝置組成，是以滿足冷/熱源、空調(diào)、新風(fēng)、送/排風(fēng)、給/排水等設(shè)施以及環(huán)境空氣質(zhì)量的監(jiān)控、管理要求為目標(biāo)的，完整的集散控制系統(tǒng)。具體而言，整個大廈的樓宇自控系統(tǒng)共配置53臺OptiSYS PCS-300、OptiSYS PCS-400系列DDC控制器，其中41臺位于會展中心內(nèi)部，另外12臺位于地下車庫內(nèi)——它們通過4根總線互相連接，形成網(wǎng)絡(luò)；同時安裝有34個空氣壓差開關(guān)、28個風(fēng)道溫度開關(guān)、8個CO傳感器、1個室外溫濕度傳感器、106個液位開關(guān)等各種類型的現(xiàn)場傳感器與執(zhí)行器。

OptiSYS PCS-300是中控研究院針對智能樓宇智能照明項目開發(fā)的系統(tǒng)，采用了節(jié)省空間、方便使用的優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計，實現(xiàn)了模塊化，具有以下幾個方面的特點：

◆ 采用標(biāo)準簡單的安裝模式，背板總線集成在模塊上，通過總線連接器裝配，端子全部可脫卸，采用分布式或集中式結(jié)構(gòu)皆可；

◆ 采用先進的分布式現(xiàn)場總線設(shè)計，符合CANopen DS401標(biāo)準的通信協(xié)議，6種波特率可選，分布距離25～1000m可選，配置靈活，易于擴展，采用電源冗余和模塊熱插拔設(shè)計，以及電源反接保護、防浪涌保護、總線短路保護等多種保護功能設(shè)計；

◆ 采用開放的網(wǎng)絡(luò)化通信，具有多種網(wǎng)絡(luò)通信物理接口，包括工業(yè)以太網(wǎng)、CAN總線、RS485、RS232、EPA、Modbus接 口，以及可編程串口等；

◆ 采用標(biāo)準的程序化設(shè)計，覆蓋從項目組態(tài)、編程、調(diào)試到測試的所有功能。

OptiSYS PCS-400是中控研究院針對工廠自動化及大型智能控制項目開發(fā)的系統(tǒng)，與PCS-300系統(tǒng)相比，在系統(tǒng)規(guī)模、性能以及可靠性等方面具有以下提升：

◆ 可靠性高，硬件本身具有很強的抗電磁干擾能力；

◆ 采用高性能工業(yè)級CPU，處理能力高達每1000指令40μs，一個CPU的I/O點容量在5000個點以上。

本系統(tǒng)共使用了八套OptiSYS PCS-300系統(tǒng)與兩套PCS-400系統(tǒng)。

2.3 系統(tǒng)軟件配置

在軟件方面，本系統(tǒng)采用了中控自主研發(fā)且擁有知識產(chǎn)權(quán)的OptiView上位機監(jiān)控軟件。該平臺具有以下功能特點：

◆ 采用靈活的動態(tài)圖形操作界面，擁有軟功能鍵、下拉式菜單，支持用鼠標(biāo)實現(xiàn)大部分功能；

◆ 采用面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)庫Objectivity；

◆ 采用跨平臺數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)交換（ODBC）；

◆ 采用接口與服務(wù)器數(shù)據(jù)交換技術(shù)（DDE）；

◆ 采用數(shù)據(jù)采集與管理應(yīng)用軟件；

◆ 采用運行參數(shù)與狀態(tài)顯示應(yīng)用軟件；

◆ 采用運行記錄報表打印應(yīng)用軟件；

◆ 采用中央調(diào)度以及智能遠動控制應(yīng)用軟件；

◆ 采用故障診斷及報警應(yīng)用軟件；

◆ 采用面向Microsoft Excel的趨勢數(shù)據(jù)界面；

◆ 采用可制定的權(quán)限；

◆ 采用現(xiàn)地控制單元編程軟件。

3 系統(tǒng)規(guī)模及構(gòu)成

本系統(tǒng)主要實現(xiàn)對大樓內(nèi)部六個子系統(tǒng)，即冷/熱源系統(tǒng)、空調(diào)系統(tǒng)、新風(fēng)系統(tǒng)、送/排風(fēng)系統(tǒng)、給/排水系統(tǒng)和環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)的實時監(jiān)控。系統(tǒng)在中央工作站上對機組的運行參數(shù)進行列表匯報、趨勢分析、超限報警，同時在工作站上對機組的連續(xù)運行狀態(tài)進行自動記錄，以求達到最佳的節(jié)能效果，并對營運環(huán)境進行控制。

表1、表2詳細介紹了整個系統(tǒng)的點位情況。

3.1 冷/熱源系統(tǒng)

大樓內(nèi)部共有三臺冷水機組，每臺冷水機組都配有一路數(shù)字輸出用于啟?？刂?，一路數(shù)字輸出用于控制蝶閥開關(guān)——在預(yù)定時間程序和最佳啟/停程序下控制冷水機組及冷水閥，以免其在無人使用時大量浪費能源；配有兩路模擬量輸入分別用于監(jiān)測水管溫度和水管壓力，四路數(shù)字輸入分別用于監(jiān)測冷水機組運行狀態(tài)、故障狀態(tài)、手/自動狀態(tài)、水流方向——在遠程工作站上對機組的運行參數(shù)進行列表匯報，在出現(xiàn)異常時發(fā)出警報。

3.2 空調(diào)系統(tǒng)

大樓內(nèi)部共有28臺空調(diào)機，本系統(tǒng)為每臺空調(diào)機都配備了一路數(shù)字輸出用于控制空調(diào)的啟停，在預(yù)定時間程序和最佳起/停程序下控制空調(diào)機組，以免其在無人使用時大量浪費能源；配備了一路模擬量輸出用于調(diào)節(jié)回水閥，一路模擬量輸入用于監(jiān)測回風(fēng)溫度，根據(jù)回風(fēng)溫度，PID調(diào)節(jié)冷水（夏季）/熱水（冬季）二通閥，使送風(fēng)溫度始終保持在設(shè)定范圍內(nèi)；配備了三路數(shù)字輸入分別監(jiān)測空調(diào)系統(tǒng)運行狀態(tài)、故障狀態(tài)、手/自動狀態(tài)，在機組工作出現(xiàn)異常時立即報警；配備了一路數(shù)字輸入用于濾網(wǎng)堵塞報警，自動監(jiān)測過濾網(wǎng)兩端壓差，在過濾網(wǎng)堵塞時報警，自動提示清洗過濾網(wǎng)，提高過濾效率。整幢大樓裝有八個室內(nèi)空氣質(zhì)量監(jiān)測點，這些點位將采集到的模擬量輸入信號輸送給工作站，工作站以此為依據(jù)調(diào)節(jié)空調(diào)的開關(guān)，從而達到穩(wěn)定室內(nèi)溫濕度的目的。

3.3 新風(fēng)系統(tǒng)

大樓內(nèi)部共有九臺新風(fēng)全熱交換機，其中每一臺都由一路數(shù)字輸出控制其運行——在預(yù)定時間程序和最佳啟/停程序下控制新風(fēng)機組；有三路數(shù)字輸入用于監(jiān)測其運行狀態(tài)、故障狀態(tài)、手/自動狀態(tài)——在機組工作出現(xiàn)異常時立即報警；有一路數(shù)字輸入用于濾網(wǎng)堵塞報警——自動監(jiān)測過濾網(wǎng)兩端壓差，在過濾網(wǎng)堵塞時報警，自動提示清洗過濾網(wǎng)，提高過濾效率。

表1 標(biāo)準客房中的信息點規(guī)律表

表2 模擬量輸入/輸出點位表

3.4 送/排風(fēng)系統(tǒng)

大樓內(nèi)部共有54臺各種類型的送/排風(fēng)機以及排風(fēng)兼排煙風(fēng)機，其中每一臺都由一路數(shù)字輸出控制其運行——時間程序自動啟/停送/排風(fēng)機，可實現(xiàn)任意周期的實時時間控制功能；另有三路數(shù)字輸入用于監(jiān)測其運行狀態(tài)、故障狀態(tài)、手/自動狀態(tài)并累計運行時間。中央站顯示并且記錄各種參數(shù)，包括狀態(tài)、報警、啟停時間、累計運行時間及其歷史數(shù)據(jù)等。

3.5 給/排水系統(tǒng)

大樓內(nèi)部共有95個集水坑與水池、142個水泵。系統(tǒng)采用一路數(shù)字輸入監(jiān)測集水坑的水位是否達到警戒水位（消防水池與生活水池中有兩個水位報警傳感器），并且在超過警戒水位后報警；通過兩路數(shù)字輸入監(jiān)測水泵的運行狀態(tài)和故障狀態(tài)，在中央工作站顯示并記錄其參數(shù)、狀態(tài)、報警、啟停時間、累計時間和歷史記錄。

3.6 環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)

地下車庫配有11個CO傳感器，并且連接模擬量輸入模塊，用于實時監(jiān)測車庫內(nèi)的CO濃度，確保地下車庫的空氣質(zhì)量，并且也可從側(cè)面檢驗送/排風(fēng)系統(tǒng)的工作效果。另外，樓內(nèi)外都裝有少量溫度、濕度傳感器，用以實時監(jiān)測室內(nèi)/外溫度和濕度。

4 功能特點

與傳統(tǒng)智能樓宇自動化系統(tǒng)相比，本系統(tǒng)主要具有以下的技術(shù)及功能優(yōu)勢：

◆ 中央監(jiān)控系統(tǒng)軟件采用浙大中控最新推出的OptiView軟件，支持B/S方式，為整個大樓的信息化創(chuàng)造了條件；

◆ 充分利用DDC控制網(wǎng)絡(luò)及其擴展網(wǎng)絡(luò)通信的能力，采用分布式擴展模塊，系統(tǒng)設(shè)計相對比較分散，使得I/O電纜信號布線大為減少；

◆ 根據(jù)不同功能區(qū)域的劃分配置各控制點和設(shè)備，結(jié)合中央監(jiān)控系統(tǒng)軟件對不同功能區(qū)域的設(shè)備實行分區(qū)管理，做到既可以按照今后管理運行的要求對硬件、軟件進行分區(qū)，又可以通過網(wǎng)絡(luò)靈活地將各區(qū)域的設(shè)備集成在一個BA系統(tǒng)架構(gòu)下進行集中管理；

◆ 運用能量管理軟件，為大樓的節(jié)能管理提供管理手段，根據(jù)大樓內(nèi)部不同子系統(tǒng)的實際情況及其各自不同的功能特點，收集大樓的能耗數(shù)據(jù)，進行分析評估，進而采取措施降低大樓的能耗；

◆ 采用了高速硬件平臺與先進的I/O通信總線技術(shù)—— PCS-400系統(tǒng)的CPU采用高性能處理芯片，極大提高了系統(tǒng)的處理速度；在CPU與I/O機架間采用EtherCAT總線技術(shù)（高性能的EtherCAT技術(shù)使得總線系統(tǒng)不再是控制理念的瓶頸，使得分布式I/O的運行速度可以比大多數(shù)本地I/O接口更快）；

◆ 采用了一個充分開放的網(wǎng)絡(luò)軟件體系結(jié)構(gòu)，因而使會展中心的BA系統(tǒng)和外部設(shè)備、系統(tǒng)的通信連接和數(shù)據(jù)交換不存在任何障礙，無論是未來需要將新的樓宇設(shè)備接入本系統(tǒng)，還是將現(xiàn)有系統(tǒng)接入更高層次的信息集成系統(tǒng)，都有最方便、可行的解決方案。

5 結(jié)束語

中國國際動漫廣場會展中心自建成至今，已經(jīng)成功舉辦了2010年第六屆、2011年第七屆，并馬上就要迎來2012年第八屆中國國際動漫節(jié)。中控OptiSYS PCS系列控制系統(tǒng)自交付使用以來，以其穩(wěn)定可靠的功能、簡單方便的維護，贏得了用戶良好的口碑。系統(tǒng)投入運行后，降低了能耗、節(jié)省了人力維護成本、為會展中心提供了一個節(jié)能、環(huán)保、安全、舒適的環(huán)境。