谈Sauter自控系统在楼宇自控中的应用

随着“节能”、“绿色生态”、“智能控制”等观念不断深入人心，楼宇自控系统受到人们越来越多的重视。楼宇自控系统不仅使人们日常的工作、学习得到保证，而且还有效节约能源，提高效益，符合“可持续发展”的理念。
1 楼宇自控系统概述
楼宇自控系统（BAS，Building Automation System）是智能建筑的主要组成部分之一。智能建筑通过楼宇自控系统实现对建筑物（群）内设备与建筑环境的全面监控与管理，为建筑的使用者营造一个舒适、安全、经济、高效、便捷的工作生活环境。楼宇自动化系统涉及建筑的电力、照明、空调、通风、给排水、防灾、安全防范、车库管理等设备与系统，是智能建筑中涉及面最广、设计任务和工程施工量最大的子系统，它的设计水平和工程建设质量对智能建筑功能的实现有直接的影响。
2 银河SOHO项目介绍
2.1 项目概述
北京银河SOHO占地5万多平方米、总建筑面积33万平方米，是集商业、办公于一身的大型综合项目。该项目使用了多项绿色建筑的先进技术，比如高性能的幕墙系统、日光采集、百分之百的地下停车、污水循环利用、高效率的采暖与空调系统、无氟氯化碳的制冷方式以及优质的建筑自动化体系（如图1所示）。
2.2 网络介绍
2.2.1 BACnet简介
BACnet楼宇自动控制网络数据通讯协议是由美国暖通、空调和制冷工程师协会组织的标准项目委员会历经八年半时间开发的。协议是针对采暖、通风、空调、制冷 控制设备所设计的，同时也为其他楼宇控制系统（例如照明、安保、消防等系统）的集成提供一个基本原则。该标准的基本目标有两个，一是在技术上定义一个开放的楼宇自控系统结构，实现不同系统间的互连和互操作；二是在应用上可以使用户自由选择自控厂商和系统集成商，寻求具有最优竞争力的产品和服务，使系统维护和升级不局限于特定的厂商，从而保护用户的投资。
BACnet标准具有如下基本特点：
（1）专用于楼宇自控网络，具有高效的特点。BACnet标准是专门为楼宇自控网络定制的标准，定义了许多楼宇自控系统所特有的特性和功能。与其他标准相比，BACnet标准具有高效的优点。
（2）平台开放，技术先进。BACnet标准是由非盈利学会制定的标准，具有完全的开放性和参与性。由此也使得更多新技术被注入到BACnet标准，代表着楼宇自控领域的最高技术水平。
（3）具有良好的互连特性和扩展性。BACnet标准虽然从体系结构上定义了不同的局域网络，但BACnet标准可以扩展到其他任意通信网络。例如，BACnet/IP标准可以实现与Internet的无缝互连。
（4）具有良好的伸缩性。BACnet标准没有限制BACnet系统中设备节点的数量，BACnet集成系统可以由几个设备节点构成一个极小的自控系统，也可以形成一个规模极大的超级大系统。
（5）应用领域不断扩展。BACnet标准最初仅用于暖通空调设备系统。由于BACnet标准具有良好的互连性和互操作性及扩展性，在开放模式环境下，该标准的应用领域不断扩展。目前该标准已广泛应用于楼宇设备的各个领域，如给排水系统、照明系统、安保系统等。
银河SOHO项目占地面积大、范围广，Sauter针对这一特点采用BACnet/IP以太网级通讯网络，利用其良好的伸缩性，既满足每个设备独立运行的要求，又能达到资源共享的目的。
2.2.2 BACnet集成（如图2所示）
BACnet集成就是通过定义工作站级通讯网络的标准通信协议，取消不同厂商工作站之间的专有网关，进而将不同厂商、不同功能的产品集成在一个系统中，实现各厂商设备的互操作，从而实现整个楼宇控制系统的标准化和开放化。BACnet协议是为计算机控制采暖、制冷、空调HVAC系统和其他建筑物设备系统定义的服务和协议，从而使BACnet协议的应用以及建筑物自动控制技术的使用更为简单。
BACnet系统集成是BACnet标准在工程项目中的具体应用，它涉及到BACnet自控网络组成、BACnet自控产品选型和资源配置等。这些具体内容在BACnet标准没有明确规定，但定义了用于描述互连和互操作的基本概念和原理。因此，BACnet系统集成方法因不同的厂商可以有不同的集成方法，尤其在自控产品选型和资源配置方面存在较大的区别。
楼宇自控网络，通常必须遵循如下原则。这也是所有其他BACnet楼宇自控网络均应遵循的准则：
（1）在一个物理网段上的所有设备均应支持相同类型的数据链路层。
（2）不同数据链路层网络之间必须用BACnet路由器进行互连。
（3）所有网络节点设备之间的路由均只有一条路径，避免形成回路。
（4）所有网络节点地址分配必须唯一，必须杜绝地址重复。
当按上述原则形成了楼宇自控网络后，就可以进行资源配置。
银河SOHO项目中的冷源系统采用BACnet/IP通讯协议，这较以往经常采用的modbus协议更方便，更易操作。
采用modbus通讯时，选取带有modbus通讯接口的控制器，将该控制器与冷机连接，进行通讯，读取冷机相关参数，如制冷量、输入功率、压缩机功率等，同时可按程序要求控制冷水机组启停。而后，控制器通过路由器将这些参数传输至上位机。
冷机若采用BACnet/IP协议通讯，则可直接连接交换机，直接将冷水机组参数传输至上位机，以BACnet/IP协议为基础与控制器集成。这样，先与控制器通讯的环节就可被省略。网络结构更加简洁，节省硬件设施，节约成本。
2.3 监控内容
2.3.1 新风机组（如图3所示）
新风机组是提供新鲜空气的一种空气调节设备。功能上按使用环境的要求可以达到恒温恒湿状态或只单纯提供新鲜空气。工作原理是在室外抽取新鲜的空气经过除尘、除湿（或加湿）、降温（或升温）等处理后通过风机送到室内，在进入室内空间时替换室内原有的空气。
新风机组的送风管上设风道型温湿度传感器，在新风门上设电动风阀执行器，在表冷盘/加热盘管上设电动调节水阀，在过滤器两侧设压差开关，在送风机两侧设风压差开关，在盘管表面设防冻开关。
2.3.2 送排风机（如图4所示）
本项目只监测送排风机的运行状态、故障报警、手自动状态，并按照时间程序启停风机。既能保证环境质量，又能有效避免能源浪费。
各个风机状态信号可在主机上集中显示，便于控制。
2.3.3 变配电
变配电系统的参数较多，可集中监视，记录电流、电压、功率、功率因数等参数。同时，电量分析计算可极大程度帮助评判各种节能效率，方便选择。
2.4 硬件设施
通用控制器novaFlex共有18个输入点，10个输出点。用于新风机组、空调机组、送排风机、风机盘管、照明等控制。内置PID算法，且参数可调，具有逻辑排序功能，且具有报警检测和统计报告功能，易于操作。
nova230是集成DDC控制器，主要用于冷水机组、变配电系统、智能照明等系统的集成，支持MODBUS,PROFIBUS等多种标准协议。
2.5 系统组态软件
Sauter自控系统管理软件的主要特点：
（1）简单：现场控制器、主控制器和PC机操作站都是用标准化系统总线。通过局域网通讯，信息的自由流动保证了运行的可靠性，免除了冗余的借口。
（2）快速：自由总线拓扑结果和共用总线的各系统之间直接面向时间的通信，使数据传输达到了最优化。
（3）灵活性：系统模块化结构支持渐进式扩展，不必更换任何一个组件。
（4）用户友好：由于系统基于用户提示和用户友好的WINDOWS界面，使得操作系统需要人工输入命令的步骤减到了最小。
（5）可连通性：网络性能和标准接口的使用意味着该建筑物管理技术理所当然的可以与办公自动化系统集成在一起。
上位主机操作系统为Windows Pro，采用Sauter EY3600系统监控运行软件novaPro Open。novaPro Open采用中文WINDOWS环境，具有好的 人机界面，采用图形化菜单驱动，两维或者三维立体动态图形界面，支持重要指令快捷键操作。系统具有图形化变成方式，提供完整的用户操作界面，用户可对系统各种参数进行修改、增删。上位软件系统具备WEB SERVER（远程监控）功能，器WEB SERVER功能包含至少5个客户的使用权限。可以根据系统要求对不同的客户端设置不同的权限。而且系统提供10级密码安全管理功能，根据给不同的人员、不同级别来设定管理内容。既方便管理又节约成本。
上位软件系统具有简单的辅助决策功能，具备楼内建筑设备监控系统的各类节能控制程序，供用户参考和应用。上位软件系统还可以提供OPC Server/Client功能，可以方便的与其他系统（比如消防系统、安防系统）快速集成。下位程序采用用户友好的CASE FBD编辑器，实现了对现场控制器的图解变成。SAUTER通过数十年时间掌握的供热、通风、制冷装置方面的技术诀窍，存储在被称为“固件模块”的标准模块中。用户只需选择并连接适当的模块就可以根据需要定制任务内容。编织好的下位程序通过BACnet/IP网络下传给每个现场控制器，并且可以在工作站实现程序的调试。