再谈智能自动化的设计

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在改革开放政策指引下，大型基本建设项目在全国各大城市迅速建立起来。十年前国外自控公司开始进入我国，到现在已有多个国外公司活跃在我国建筑市场。规模大、影响大的国外公司有：霍尼维尔公司、西门子公司、江森公司、

KMC

公司等。各大公司凭着自己产品的优势和良好的服务，正为中国智能建筑业的发展作出贡献。


　　


    2

、贯彻《智能建筑设计标准》


　　


《智能建筑设计标准》经建设部批准正式出台了，

2000

年

10

月

1

日开始实施。《智能建筑设计标准》的诞生，是我国建筑界的一件大事情。


　　


我国已建成的智能建筑有千栋以上，北京、上海、广东、江苏智能建筑的数量居全国前四位。国外预测，

21

世纪新建的智能建筑有一半将兴建在中国。我国正处在改革开放的时代，改善居住环境，提高人民生活水平，兴建智能化住宅是大势所趋。智能建筑是现代建筑艺术与高科技相结合的产物。智能建筑的大量涌现，要求投资者、设计人员、管理人员对智能建筑有一个完整的认识。《智能建筑设计标准》的制定实施，对于保护投资人利益，指导工程设计和工程建设，提高建筑智能化的质量有重大意义。


　　


《智能建筑设计标准》内容全面，分为

12

章，全面规定了建筑智能化系统工程的各个子系统的标准，突出了功能需求，对业主和设计人员是十分必要的。设计标准分为甲、乙、丙三级，可选择适合具体工程的标准，逐条对照，按需设置。尤其标准中的

“

建筑设备监控系统

”

章节，对各系统的监控点要求非常到位，指导了该系统的设计。在工程设计中认真贯彻执行《标准》就可以保证工程的建设达到先进水平。


   
    3

、楼宇自控系统一次、二次设计阶段的划分


　　


楼宇自控系统是现代控制技术、通信技术、计算机技术、

“3C”

技术相结合的产物。楼宇自控系统要对建筑物内所有机电设备进行管理、控制。楼内采用的机电设备是由多个生产厂商供货的，而楼宇自控公司要把它们集中在一个系统中进行控制、管理。


　　


楼宇自控系统是建筑设计的一部分，并与建筑设计同时进行的。在我国设计图纸完成后，机电设备要进行设备招标，中标后才能确定设备品牌，楼宇自控系统设备选择就是这样确定的。因此，在工程的整个设计过程中，确定不了设备品牌。在工程设计中，要根据业主的投资额和使用要求，确定楼宇自控系统的控制范围、控制点数及整个系统的构成。该系统与土建施工有关部分全要做好预留和预埋。我们把设计院完成的设计内容称为一次设计。该设计图纸在施工中使用，是设备招标的基础资料，供设备招标使用。


　　


招标工作完成后，确定了楼宇自控系统的品牌，由中标的专业公司配合设计院进行二次设计。首先，要按产品性能、特点完善设计院的一次设计，核对控制点数表，确定各种设备的规格、型号，绘制二次设计施工图纸。所选择的设备要有开放的标准，自控系统要对楼内全部机电设备进行控制，这些设备和系统的数据通讯必须按同一标准协议；既友好的开放式控制协议，它由一系列与软件及硬件相关的通讯协议组成，规定了计算机控制器之间所有对话方式。在实际工程中，多数设备和子系统愈来愈多，愈来愈复杂，不同厂商提供的不同产品和系统，其通讯协议不同，互联较为困难【如：具备二次开发编程能力的公司在此显示了强大的生命力】。承包商一般采用开发网关方式，完成不同系统的互联。系统之间要完成协议转接，一定要开发网关的硬件及软件实现互联。承包公司二次设计完成后，供施工、设备安装、调试等环节使用。最后，通过权威或法定的测试后，该系统进行试运行。下面按设计步骤详细介绍设计院完成一次设计的主要内容，供设计人员参考。


   
    4

、楼宇自控系统的一次设计


　


    4

．

1

　管理范围的确定


　　


对建筑物内各类系统设备的监视、控制、测量，应做到运行安全、可靠，节省能源和人力。管理范围要结合开发商或业主的投资来确定，还要考虑当地管理机构的具体要求，如：北京市供电局要求，变配电系统可以纳入

BAS

系统，

BAS

系统可以集中显示、记录、测量、报警，但不可以控制系统中断路器的合闸、跳闸；北京市消防局要求消防报警系统、消防联动系统必须独立，在

BAS

系统中可以显示、记录，不可以控制等这些都是合乎规范要求的。这些意见，各地方会不相同，随着科学技术的发展，会逐步改变。总的来说，经济发展水平高的地区，政府部门管得少一些，地区越落后，管得就越多。


　　


现在智能建筑工程设计中，

BAS

系统管理范围一般包括：冷冻、空调系统，采暖、通风系统，给排水动力系统，变配电系统包括通过相关运行的软件提供运行模式选择等，照明系统、电梯、扶梯监视系统，车库管理系统等。


   
    4

．

2

　确定监控点数，做出监控点表


　　


在

BAS

系统中，控制器输入、输出信号有四种类型。


　　


    AI

：模拟量输入。如：温度、湿度、压力等。一般为

0V

～

10V

或

4mA

～

20mA

，

DC

信号。


　　


    AO

：模拟量输出。作用于连续调节阀门，风门驱动器。一般为

0V

～

10V

或

4mA

～

20mA

，

DC

信号。


　　


    DI

：数字量输入，一般为触点闭合、断开状态，用于启动、停止状态的监视和报警。


　　


    DO

：数字量输出，一般用于电动机的启动、停止控制，两位式驱动器的控制等。


　


　　


确定控制点要参考《智能建筑设计标准》

BAS

系统甲级、乙级、丙级设计标准。要与专业设备工程师配合，参考该专业图纸和设计要求，共同研究确定控制点，编制控制点表。


　　


控制点表应具体、清楚，表中应包括以下内容：设备名称（编号）、安装位置、控制盘号、控制点含义、控制点类型、小计、备注等。现以比较简单的新风机组为例，列出控制点表


　


设备名称


安装位置


控制盘号


控制内容


控制点数量


备注


　

AI AO DI DO
   

　


新风机

1-12 1-12

层风机房

DDC1-12

风机启

/

停状态　

2 1

　


　


风阀开关　　

1

　


　


室外温度

1

　　


　


送风温度

1



送风智能调节

1

　　


　


热水阀开度　

1

　　


　


冷水阀开度　

1

　　


　


加湿阀开度　

1

　　


　


冬夏转换　　

1

　


　


压差报警　

1

　


　


小计

2 3 3 3

　


一次设计中还应画出不同的控制原理图，如热水系统、冷水系统、空调机系统、新风机系统、变配电系统、照明系统、上水系统、下水系统等原理图，标出控制点类型和数量。


　　


不同控制系统的控制过程，在有关书籍、设备样本中有说明，请相关设计师参照；此处不多叙。


   
    4

．

3

　设计

BAS

系统图


　　


在智能建筑中，需要监测、控制的设备品种繁多，分布在楼宇各个部位，采用集中管理与分散控制相结合的集散型控制系统，适合工程实际情况，且可靠性、灵活性、经济性均强。因此，现在国内外自控公司都把

BAS

系统设计成总线制集散型控制系统。


　　


楼宇自控系统由中央控制机、现场控制站和通信网络组成。中央控制机是系统的心脏，其位置一般设在地下一层中央控制室内，由建筑师统一安排位置。

DDC

控制器分散在机电设备机房，构成现场控制站，要求电源引入、控制线引出方便，其对现场机电设备进行独立监视和控制，并通过通信网络与中央控制机进行数据通信，通过通信网络传送现场采集的数据，分别进行集中存储、显示和打印，对现场机电设备进行操作和管理。


　　


数字式控制器“

DDC

”是重要的控制单元，“

DDC

”控制器的选择，要参照产品样本和控制器的技术资料，各大公司产品有许多相同之处，主要是控制点多少的不同，我们要在点数表的基础上，合理选择“

DDC

”控制器。控制器的输入、输出点数要满足设备要求的监控点数，控制点数允许有

20

％左右的余量做备用，不能浪费控制器的输入、输出点数。


　　


在前面的介绍中，每个

DDC

的控制内容在点数表中全部列出来了，微观设计已经非常清楚了。在此基础上的宏观设计是采用二总线的传输方式，用高品质双绞线把各个

DDC

连接起来，设计出

BAS

系统图。笔者在多年实际现场当中发现，一套可靠、完整、稳定、的楼宇控制系统。本分支设备从选型到现场安装都要铭记一个原则：从属主系统控制原则选配合理科学的“

DDC

”单元和现场从严的安装规范是整个系统稳定，可靠的基础。