1、霍尼韦尔CPBAS系统方案设计 楼宇自动化系统（BAS）方案 摘要某项目BAS系统包括以下监控容：冷源系统（包冷水机组、冷冻泵、冷却泵、冷却塔等）、空调机组、新风机组、排风机组、给排水系统（包括热泵机组、循环泵、生活水系统、污水处理系统等）、配电系统（包括低压配电、发电机等）、电梯系统等进行全自动监控，系统总监控点为：963点。根据现场设备分布情况及监控点数，本项目中BA系统共采用12台CP-IPC通用控制器，37个I/O模块，32台CP-SPC小型扩展控制器，总输入输出物理监控点数为963左右，对所有空调、送排风系统控制、给排水系统、变配电等系统及电梯等进行管理。BA采用EBI系统，BA监控
2、中心配置1台EBI系统主监控服务器、1台楼宇自控系统工作站等。在考虑系统硬件配置时，除满足方案目前需要以外，对于DDC控制器及其扩展模块上的输入输出点数量，各类型点均考虑了大约20%左右的备用量，作为将来可能的调整及设备增加之用。我们目前采用的BA系统EBI为开放型网络体系，它可提供其他基于网络的应用以任何被集成的详细实时的设备数据，可与其他应用系统之间共享数据。EBI系统已包含了广泛的设备及协议界面供集成选用，系统有以下开放接口：ODBC数据接口、Network API（C、C+、VB、FORTRAN）、AdvanceDDE客户端、BACnet客户端/服务器、Microsoft Excel
3、Data交换、OPC客户机等。一、 需求分析本项目BAS系统包括以下监控容：冷源系统（包冷水机组、冷冻泵、冷却泵、冷却塔等）、空调机组、新风机组、排风机组、给排水系统（包括热泵机组、循环泵、生活水系统、污水处理系统等）、配电系统（包括低压配电、发电机等）、电梯系统等进行全自动监控，系统总监控点为：963点。为此，我们通过相关图纸进行了仔细研究，结合我司对建筑物设备控制与管理系统的实际工程经验，从系统的当前设计及今后的宏观规划均作了仔细考虑，为贵方提供以下技术方案，确保整个工程提供的设备为先进的、节能的、便于维护、操作方便，自动控制、技术经济性能符合标书的要求，既满足高度智能化和系统集成化的技术
4、要求，又能满足系统今后升级换代及系统扩展的需要，系统始终贯彻“为大厦提供增值服务”的设计理念，服务于大楼的管理和功能需求，实现舒适、节能、先进的目标。我们为楼宇自控系统提供最新的纯BACnet系统CP EBI系统，该系统是目前最为先进的高效能、集成化的IBMS系统，该系统根据实际需要可将大楼的楼宇控制系统、消防报警系统及安保自动化系统等集成在EBI平台上，并适用于楼宇的建筑特点及先进的控制和管理要求，包括选用最先进的BACnet技术的32位数字控制器，以及与其他供应商系统的开放性接口。Honeywell提供的EBI软件能够方便地实现与其它制造商的楼宇系统的BACnet网完成互联。Open Sy
5、stems PhilosophyTCP/IPAdvance DDE二、 设计依据和设计原则2.1 设计依据某项目智能化系统招标文件某项目由设计的相关图纸2.2 相关标准规 本方案主要参考的标注和规如下： 智能建筑设计标准GB/T50314-2000； 民用建筑电气设计规JGJ/T16-92； 电气装置安装工程施工机验收规GBJ/232-90、92； 采暖、通风与空气调节设计规GBJ19-87 本方案所采用的EBI的系统结构完全符合JGJ/T16-92第26.2.2.6条，即系统应采用中央站为核心，DDC与中央站实现数据通信，DDC应设在受控对象附近且DDC间能实现同层通信。EBI系统以标准的以
6、太网(IEEE802.3)作为物理标准，TCP/IP为网络通讯协议，并采用Windows 2000/XP/2003作为操作系统。EBI系统的网络配置遵循分散控制、集中监视、资源和信息共享的基本原则，是一个工业化标准的集散型控制系统。采用EBI服务器软件，该系统的网络符合 标准。选用最新的ComfortPointTM系列控制器（CP）成纯BACnet系统架构。2.3 系统设计原则本系统设计遵循以下设计原则： 系统设计与配置强调先进适用。在技术上保持先进性，具有适应技术发展趋势及产品更新的能力。 系统设计与配置综合平衡考虑，特别强调建筑设备管理系统在节能等方面的作用，达到国际先进水准。 系统设计与
7、配置在体现本工程整体特色的同时，注意工程投资的经济效益。除考虑建设时的一次性投资外，还考虑系统的运行成本，并使之最小化。 整个系统在规划时结合建筑的各功能分区进行设计。三、 系统总体设计思路我们设计的楼宇自控系统可提供对某项目各种HVAC等设备运行情况的监视、控制及管理，可节约运行能耗，延长设备的使用寿命，从而达到减少整个建筑生命周期的费用支出。我们本着节能、舒适、控制方便的目的，为某项目设立一套高质量的楼宇自控系统。3.1 设计目标建立楼宇自控系统的目标是利用先进的计算机监控技术对整个某项目的各种楼宇自动化设备进行集中的实时监测和控制，为用户提供舒适、便捷的工作环境，并在此基础上通过资源的优
8、化配置和系统的优化运行达到节约能源和人力的目的。3.2 设备选型3.2.1中央系统的配置软件配置： 服务器上将安装EBI服务器/工作站软件及Windows2008操作系统，SQL Server。 配置标准BACnet客户端，连接各BACnet设备以及本项目中其他EBI系统，实现集成。 配置标准OPC客户端，用于连接第三方系统，实现集成。 子系统接口开发：生活变频泵第三方数据接口、冷源系统数据接口、发电机第三方数据接、电力监控系统第三方数据接口、热泵机组系统数据接口等。3.2.2现场设备现场控制器全部选用Honeywell公司最新推出的ComfortPointTM系列控制器CP系列。 网络控制器
9、采用Honeywell公司最新的基于IP的具有扩展能力的BACnet网络控制器CP-IPC，采用32位CPU，64MB存，24个物理点可扩展至128个，1500个软件点，支持扩展I/O模块，配置灵活。置BACnetIP路由器，无须另行增加任何BACnet路由设备，1个10M/100Mbps的Ethernet TCP/IP口和3个MS-TP BACnet口，每条BACnet MSTP扩充多达30个现场控制器。3.2.3电源 控制器和网络设备的电源由统一的UPS提供； 所有BA设备均由事故电源回路供电，并由强电承包单位负责提供。本方案所采用的主要组件中央软件、控制器均是Honeywell生产的标准
10、设备，在世界各国得到广泛的应用。Honeywell的楼宇控制设备均采用工业标准，具有极高的可靠性。3.3系统通讯网络3.3.1管理层网络 采用标准的TCP/IP以太网构成局域网，中央站与工作站为服务器/客户机结构，通过以太网及相应的通讯接口实现中央站、工作站、及第三方设备、相关子系统间的及上IBMS系统的数据通信、资源共享和综合管理功能。 EBI系统由于其结构及开放性易于实现与其他相关系统和独立设置的智能化系统间的数据通信、系统集成以及与其他厂商设备和系统的连接。 数据传输速率为10/100Mbps。3.3.2监控层网络为了保证系统日后的开放性，我们将采用我们最新的、也是目前最为先进的通讯方式
11、即BACnet通讯方式为大楼进行系统设计。 网络控制器CP-IPC通过BACnet TCP/IP总线与EBI中央通讯，能实现控制器间的通讯，即同层通讯，便于系统参数的共享及不同控制器间的联动控制。 EBI中央可通过BACnet TCP/IP总线把信息传送至任何指定的分站。 BACnet TCP/IP总线在网络控制器CP-IPC和中央站之间以10/100M的速度传输数据，最高通讯速率可达100Mbps。3.3.2现场层网络为了保证系统日后的开放性，我们将采用我们最新的、也是目前最为先进的通讯方式即BACnet通讯方式为大楼进行系统设计。 现场控制器CPSPC通过BACnet MSTP总线连接至网
12、络控制器CP-IPC，从而与中央通讯。每条BACnet MSTP总线可连接最多30个现场控制器。 BACnet MSTP以76.8Kbps的速度在现场控制器CP-VAV/SPC和网络控制器CP-IPC之间进行数据传输。电缆长度从1050至7200英尺(320至2200米)。3.4系统特点及满足的要求3.4.1系统特点a) 本项目采用Honeywell的ComfortPointTM系统，构成纯BACnet网络系统结构，不仅符合中国国家标准，而且符合当代现场总线在控制系统应用发展方向。b) 系统不需要网络转换设备(如:网络控制器,网关等)，由中央站和分站DDC构成分布式集散控制系统，中央站和分站D
13、DC控制器直接通信，控制器之间直接通信。c) 所有DDC控制器，均为可以和第三方产品互相操作和互相替换的开放式BACnet的产品。因此ComfortPointTM系统是一个完全开放系统。d) 所有DDC控制器，均为点对点通信，体现了“网络就是控制器”这个网络时代的技术特征。e) 中央站出现故障，不影响所有DDC控制器的工作。中央站由中央服务器和客户机组成，同时采用互联网技术，兼具浏览器/WEB服务器/数据库这种互联网三层结构，全部WEB化界面操作。中央服务器建立和支持63000个监控点的实时数据库和可大于20GB的关系数据库，还提供DSA分布式数据库技术，中央站采用的最先进的数据库技术和互联网
14、技术,安装有完善的中间件服务系统（ARCnet、BACnet、LonWorks、ModBus、ODBC、OPC、DDE等等），使EBI系统成为智能建筑的理想的开放式集成平台，基于楼宇自控系统，可以构成BMS，IBMS平台。3.4.2系统满足的要求a) 满足生活和工作环境的舒适性楼宇自控系统通过对各空调系统的最佳控制，温湿度的自动调节，外气控制等系统的控制，让工作人员在一个舒适的环境中工作，也有利于工作效率的提高。b) 确保建筑物及部人员的安全楼宇自控系统通过对设备运行状态的监视和控制，从而提高大楼的整体安全水平和灾害防御能力，为生命、财产及部人员的安全提供保证。c) 实现优质的能源管理提供最佳
15、的能源供应方案，实现优质的能源管理，节约能源。d) 满足系统设备管理现代化的要求楼宇自控系统通过对大楼多个子系统设备的监视及控制，包括管理功能、显示功能、多工况的控制功能、统计分析及故障诊断功能，从而实现管理现代化，降低人工成本。3.5与其他系统的集成我们目前采用的BA系统EBI为开放型网络体系，它可提供其他基于网络的应用以任何被集成的详细实时的设备数据，可与其他应用系统之间共享数据。EBI系统已包含了广泛的设备及协议界面供集成选用，系统有以下开放接口：ODBC数据接口、Network API（C、C+、VB、FORTRAN）、AdvanceDDE客户端、BACnet客户端/服务器、Micro
16、soft Excel Data交换、OPC客户机等。EBI的数据库备有ODBC（开放式数据库连通性），EBI为其数据库提供一个ODBC驱动程序，用户可选择自己的报告工具，这一功能特性已经包括在基本软件。用以制作报告为目的，对数据库进行开放的和灵活的访问。EBI OPC客户机：EBI OPC 客户机程序可节约成本并且方便地集成大量以前未得到支持的设备和系统，OPC服务器一般由设备制造商或第三方软件公司编写，可方便的集成到EBI OPC客户机程序中，EBI OPC 客户机接口支持OPC2.0 和OPC1.0a数据访问。它能提供对模拟点和状态点标准信息的读/写访问，但不支持报警。EBI OPC服务器
17、用于补充EBI系统的开发能力，它可以让其它采用OPC客户机程序的系统使用所有的EBI系统的点参数数据。OPC服务器支持所有的强制性OPC接口。EBI BACnet 客户机：EBI BACnet 支持程序提供多种BACnet操作员工作站功能以及改进的BACnet 网关功能。EBI BACnet 服务器：它能够向其它系统以BACnet格式提供状态、数据和报警信息，能够充当BACnet网关并向另一个BACnet客户机程序以BACnet格式提供它所有相关信息。 因此与其他系统的集成，在EBI系统平台上完全可实现。四、 系统技术介绍及分析某项目楼宇自控系统监控管理遍布于各大楼所有空间的监控对象，除了冷热
18、源、空调通风设施以外，还有动力配电、给排水、大楼电梯系统等设备。另外地下层等楼层还分布着给排水、排风设备，包括生活水箱，送、排风机等设备。针对大楼的上述特点，非常适合采用“分散控制，集中监控”的集散型控制模式。分散控制，能够极提高系统的可靠性，降低系统布线的造价和复杂程度；集中监控又为系统的操作管理和维护带来巨大的方便。通过对楼宇设备的监控，将可以提供舒适性环境，节省能源，保障人员设施的安全和保护环境等等效益。对于某项目不同的使用空间，控制侧重点应该有所区别。对于会议室、办公区域，宜追求以人为本的舒适性条件为主；对于非重要区域（走廊等），应该强调节省空调和照明的能源消耗；对于地下室，建议设置空
19、气质量监测，以便保障人员的卫生和安全。同时根据不同的负荷进行温度控制，以追求舒适性和节能的统一。我们的设计对于不同的功能空间，都具有针对性的技术措施。某项目的设备管理集成和信息系统集成需要来自建筑设备日常的和应急的各种工况参数，例如故障报警信息，能源计量，设备负荷状态(时间、水平)等等，楼宇自控系统必须采集这些数据，并将它们和共享数据库关联，成为系统集成可以运用的原始数据。这一个数据自动化采集的作业，是整个建筑群实现智能化的重要一环。五、 系统选型与集成管理系统联网，楼宇自控系统可将设备维修信息自动传送至集成系统，方便物业管理部门及时组织维修，对于某项目这样的建筑来说将有大量的设备维护工作，通
20、过系统间的联网将大大提高工作效率。 需采用先进的、集散型网络结构实现楼宇自控系统的实时集中监控管理功能。既能符合国际标准，又符合某项目大厦的建筑特点，其设备较分散，作为集散性控制分站的控制器通信网络，应能实现各分站间，分站与中央站之间的数据通信。 监控的界面应为全中文Windows界面，便于操作员的学习和掌握，监控界面直观形象。 需采用灵活的模块化具有BACnet技术现场控制器，对于不同楼层的现场设备分布配置相应的输入/输出模块，保证系统良好的集散性和今后的扩展性。 需尽量采用同一厂家的设备，高可靠性的设备，以保证各设备间良好的协调性且长期运行良好。 需采用优化的控制方案，实现节能控制。空调系
21、统将成为能源消耗的大户，采用优化的控制方案不但可为某项目创造一个舒适及安全的工作环境，且能大大节约能源。Honeywell公司的EBI系统是一个集成系统，而且是目前世界上唯一已经将 BA、SA、FA集成的集成系统，可完全满足某项目的需要，且为很多工程应用的成熟、可靠的系统。系统网络应采用标准网络协议，符合远程通信管理以及符合计算机发展技术趋势的要求。系统软件应能提供多种标准通讯协议便于实现系统集成，并按模块化的方法设计，便于系统规模及应用功能的扩展。考虑到本大楼采用大型冷热源设备及现场控制设备，美国Honeywell公司从传感器、阀门到控制器，软件均可由一家厂家提供，配套性强。为了保证系统日后
22、的开放性，我们采用我们最新的、最先进的产品为本项目行系统设计。系统方案选用EBI系统，现场控制器采用Honeywell最新推出的ComfortPoint系列控制器。由于某项目的很多第三方设备都有接口要求，利用EBI和BACnet网络的开放性可以很容易实现与第三方设备的数据共享。六、 系统详细设计某项目的楼宇自控系统设计管理层网络、监控层网络和现场层三级网络。BA系统共采用12个CP-IPC通用控制器，37个I/O模块，32个CP-SPC扩展小型控制器，总输入输出物理监控点数为963左右，对所有空调、送排风系统控制、给排水系统、变配电等系统、电梯系统等进行管理。BA采用EBI系统，BA监控中心配
23、置1台EBI系统主监控服务器、1台楼宇自控系统工作站等。在考虑系统硬件配置时，除满足方案目前需要以外，对于DDC控制器及其扩展模块上的输入输出点数量，各类型点均考虑了大约20%左右的备用量，作为将来可能的调整及设备增加之用。6.1中央站监控功能全中文化的图形化操作界面监视整个BA系统的运行状态，提供动态图片、工艺流程图、实时曲线图、监控点表、绘制平面布置图，以形象直观的动态图形方式显示设备的运行情况。可根据实际需要提供丰富的图库，并提供图形生成工具DisplayBuilder软件，绘制平面图或流程图并嵌以动态数据，显示图中各监控点状态，提供修改参数或发出指令的操作指示。采用EBI服务器配置的矩
24、阵打印机可连续记录报警打印输出，保证报警记录的连续性6.2冷热源系统的监控制冷系统设备包括冷水机机组、冷冻水泵、冷却水泵、补水泵及膨胀水箱等。冷冻站自设自动监控系统，系统根据冷负荷的需求及每天预先编排的程序对以上所述设备进行优化控制，并通过高阶数据接口，将冷冻站的状态交接给楼宇自控系统。监控点有（具体以招标点表为准）：设备监控容冷水机组冷水机启停、运行状态、故障报警、手自动状态冷冻水泵启停控制、运行状态、故障报警、手自动状态、冷冻水蝶阀控制、冷却水水流开关、冷冻水供回水温度冷却水泵启停控制、运行状态、故障报警、手自动状态、冷却水蝶阀控制、冷却水水流开关、冷却水供回水温度冷却塔风机启停控制、运行
25、状态、故障报警、手自动状态冷却塔进出水温度、高低液位报警、进出水蝶阀控制冷却水系统总冷却水供回水温度、旁通电动调节阀控制冷冻水系统总冷冻水供回水温度、总冷冻水回水流量、总冷冻水压差、旁通电动调节阀控制、分冷冻水供回水温度、分冷冻水供水流量膨胀水箱水箱高低液位冷冻站自控系统通过度量冷冻水的总供回水温度和回水流量，计算出空调系统的冷负荷，来决定冷水机组的启停组合及台数，以便达到最佳的节能状态。6.3空调通风系统的监控设计空气调节系统的目的在于，创造一个良好的空气环境，即根据季节变化提供合适的空气温度、相对湿度、气流速度和空气洁净度，以保证人的舒适度。在智能建筑中，由于使用着大量的办公设备和电信电气
26、设备，空调负荷中主要是部发热量引起的负荷，在设备使用高峰期，设备发热量可达部发热量的50左右。因此，智能化大楼的区基本上全年供冷，周边区可能出现供热,供冷交替反复形式。夏季冷负荷，智能化大楼可以达到一般大楼的1.31.4倍，而冬季热负荷却仅为后者的50。所以,智能化大楼的空调也将根据不同区域有着不同的方式。需要强调的是，尽管机组不同、应用的场合不同，但是，对它们的控制均有一个共同的目标和控制重点就是在保证舒适性的前提下，保证机组可靠运行，提供节能措施。对每一台机组的控制原理和控制方式，均建立在这个基础上。6.3.1空调通风系统空调通风系统包括空调机组、新风空调机组、送风机、排风机。监控点有：设
27、备监控容空调机风机启停控制、风机故障报警、风机运行状态、风机手自动状态、回风温度、过滤器报警、盘管水阀控制；新风空调机组风机启停控制、风机故障报警、风机运行状态、风机手自动状态、送风温度、过滤器报警、盘管水阀控制、风阀控制；送风机风机启停控制、风机故障报警、风机运行状态、风机手自动状态；排风机风机启停控制、风机故障报警、风机运行状态、风机手自动状态，6.4给排水系统的监控6.4.1给水系统设备包括生活水泵、生活水池及消防水池，监控点有（具体以招标点表为准）：设备监控容生活水泵运行状态、故障报警生活水池低液位停泵、超低液位报警6.4.2排水系统排水系统的设备包括排水泵、集水井，监控点有（具体以招
28、标点表为准）：设备监控容排水泵运行状态、故障报警和启停控制集水井低液位启泵、高液位停泵、超高液位报警6.5电力系统的监测6.5.1变配电系统设备包括高压开关柜、变压器、低压开关柜及发电机组，监控点有（具体以招标点表为准）：设备监控容高压开关柜高压进线柜开关状态、高压进线柜开关故障报警、高压出线柜开关状态、高压出线柜开关故障报警、高压联络柜开关状态、高压联络柜开关故障报警变压器变压器超限报警、变压器温度监测、变压器风机运行状态低压开关柜低压进线柜开关状态、低压进线柜开关故障报警、低压联络柜开关状态、低压联络柜开关故障报警、低压进线电流、低压进线电压、低压进线有功功率、低压进线无功功率、低压进线功
29、率因数发电机发电机运行状态、发电机故障报警、发电机供电电流、发电机供电电压、发电机供电有功功率、发电机供电频率通过系统软件可自动满足如下自动控制要求： 系统启动后通过彩色图形显示，显示不同的状态和报警，显示每个参数的值。 计算机软件对用电负荷进行累积计算，并打印报表，以供物业管理部门利用。 对高压、低压配电的电流、电压、功率因数进行监测，与计算机的参数进行比较，有5以上的误差，将会报警。6.6其他系统按照标书要求，BA系统通过软件接口与生活变频泵第三方数据接口、冷源系统数据接口、发电机第三方数据接、电力监控系统第三方数据接口、热泵机组系统数据接口、电梯系统数据接口、消防报警系统数据接口等进行通
30、讯，实时获得的以上系统设备的各类运行参数，并进行综合控制管理。七、 系统的扩容、扩建及故障影响EBI不仅可作为楼宇自控系统的监控管理，更适合作为BMS的管理平台，通过选用一定的接口软件，可方便地将BAS，SAS，FAS集成在一起，便于某项目大厦的统一集中管理及信息共享，实现相关系统间的联动控制。对于某项目的消防报警系统、门禁系统、安保系统等，可采用通讯网关方式，通过以太网连接至EBI主机。系统通过配置的相应接口及开发工作可实现与BA系统的集成和数据交换，直接与EBI Server实现点对点的通讯。我们系统的每个DDC CPU 均设64MB Flash EPROM存储器，永久存储固化软件和应用程
31、序。而且如果发生电源故障，无需电池支持，超级金电容器可保存RAM容和实时时钟长达72小时。系统运行时，启动或停止现场设备，不会出现数据错误或产生干扰，更不会影响系统正常工作。当系统出现故障或现场的设备出现故障及监控的参数越限时，EBI均产生报警信号，报警信号始终出现在显示屏最下端，为声光报警（可选择），操作员必须进行确认报警信号才能解除，但所有报警多将记录到报警汇总表中，可供操作人员查看，并及时做情况处理，并可把系统故障影响降低到最小。八、 主要设备介绍8.1 EBI系统EBI是目前世界上最为先进的高效能、集成化的BMS系统，该系统根据需要可将大厦的楼宇自动控制系统、消防报警系统及安保自动化系统集成在EBI平台上，并适用于大楼的建筑特点及先进的控制和管理要求，包括选用最先进的BACnet技术的数字控制器，以及与其他系统的开放性接口。EBI对于ActiveX、DDE、ODBC、API、Access等标准技术均可实现无缝连接。EBI系统将可实现与这些系统的通讯，从而实现有关的联动控制以及方便物业管理和系统集成，如持卡人读卡进入某个区域时，可自动打开相应区域的照明；如果发生火灾时可关闭火灾层的
