建筑智能化實(shí)訓(xùn)室BA操作臺(tái)的開發(fā)

（一）前言
當(dāng)今，世界各地的建筑管理部門為了使其客戶擁有更舒適的環(huán)境而正在尋找創(chuàng)建完美室內(nèi)環(huán)境的方法，他們越來越注重于通過優(yōu)化控制提高管理水平和環(huán)境質(zhì)量的可調(diào)性。智能建筑向人們提供全面的、高質(zhì)量的、快捷的綜合服務(wù)功能，它是現(xiàn)代高科技的結(jié)晶，是建筑藝術(shù)與信息技術(shù)完美的結(jié)合。樓宇自控系統(tǒng)(Building Automation System，簡稱BAS)是智能大廈的一個(gè)重要的組成部分。它的監(jiān)控范圍通常包括空調(diào)系統(tǒng)、送排風(fēng)系統(tǒng)、給排水系統(tǒng)、變配電系統(tǒng)、照明系統(tǒng)、電梯系統(tǒng)等。
當(dāng)前隨著建筑物的規(guī)模增大和標(biāo)準(zhǔn)提高，建筑內(nèi)需要安裝的機(jī)電設(shè)備數(shù)量也急劇增加，這些設(shè)備分散在建筑物的各個(gè)樓層和角落，若采用分散管理，就地監(jiān)測和操作將占用大量人力資源，有時(shí)幾乎難以實(shí)現(xiàn)。如采用樓宇自控系統(tǒng)，利用現(xiàn)代的計(jì)算機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)所有機(jī)電設(shè)備的集中管理和自動(dòng)監(jiān)測，就能確保樓內(nèi)所有機(jī)電設(shè)備的安全運(yùn)行，同時(shí)提高大樓內(nèi)人員的舒適感和工作效率。
實(shí)訓(xùn)中心BA實(shí)訓(xùn)室開發(fā)就是應(yīng)目前這種應(yīng)用形式而設(shè)計(jì)的一個(gè)模擬BA系統(tǒng)操作臺(tái)來實(shí)現(xiàn)樓宇監(jiān)控系統(tǒng)各子系統(tǒng)的模擬監(jiān)控，從而實(shí)現(xiàn)培訓(xùn)學(xué)員對(duì)BA各子系統(tǒng)的熟悉、實(shí)現(xiàn)對(duì)BA系統(tǒng)的操作、調(diào)試。從而掌握整個(gè)BA系統(tǒng)的控制。
（二）系統(tǒng)具體設(shè)計(jì)
本次實(shí)訓(xùn)中心BA實(shí)訓(xùn)室由一個(gè)培訓(xùn)用Siemens的APPOGEE系統(tǒng)的MEC200系列控制器來實(shí)現(xiàn)模擬演示板上各BA子系統(tǒng)的監(jiān)控。此次模擬臺(tái)的BA控制系統(tǒng)主要由空調(diào)系統(tǒng)、給排水系統(tǒng)、變配電系統(tǒng)組成。
1.各系統(tǒng)具體設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)的操作功能
（1）空調(diào)系統(tǒng)
第一個(gè)系統(tǒng)為空調(diào)系統(tǒng)，空調(diào)系統(tǒng)是BA控制系統(tǒng)中最主要的監(jiān)控對(duì)象，所以在BA培訓(xùn)中也應(yīng)該是最主要的培訓(xùn)內(nèi)容，因此采用了比較大的版面來做教學(xué)用，培訓(xùn)的目的是使學(xué)員認(rèn)識(shí)一般空調(diào)的原理，理解一般空調(diào)中的監(jiān)控點(diǎn)位，熟悉一般空調(diào)中BA監(jiān)控末端設(shè)備等。首先BA系統(tǒng)用（印刷模擬板）彩色紙打印出一個(gè)典型的空調(diào)機(jī)組結(jié)構(gòu)圖，圖形象的表現(xiàn)了一個(gè)典型空調(diào)系統(tǒng)的整個(gè)結(jié)構(gòu)和功能，方便對(duì)學(xué)員的教學(xué)和教師的講解。具體模擬示意圖如圖1：

圖1
模擬系統(tǒng)具體實(shí)現(xiàn)功能：在預(yù)定時(shí)間程序下控制空調(diào)機(jī)組的啟停，可根據(jù)要求臨時(shí)或者永久設(shè)定、改變有關(guān)時(shí)間表，確定假期和特殊時(shí)段空調(diào)的啟停(DO)。這里通過一個(gè)小風(fēng)扇來模擬風(fēng)機(jī)的運(yùn)行。
溫濕度控制：通過安裝在送風(fēng)風(fēng)管上的風(fēng)管溫濕度傳感器測量送風(fēng)溫濕度(AI)。
根據(jù)系統(tǒng)的設(shè)定的送風(fēng)溫度與設(shè)定的溫度值，當(dāng)送風(fēng)溫度高于設(shè)定值時(shí)，開大冷水閥開度以達(dá)到降溫的功能；冬季來調(diào)節(jié)水閥開度當(dāng)送風(fēng)溫度低于設(shè)定值時(shí)開啟電加熱控制來調(diào)節(jié)送風(fēng)溫度以滿足控制區(qū)域內(nèi)溫度的要求，同時(shí)節(jié)約能源。
根據(jù)系統(tǒng)的設(shè)定的送風(fēng)濕度與設(shè)定的濕度值來開啟電加濕控制，以滿足送風(fēng)濕度的需求。由于實(shí)驗(yàn)室操作臺(tái)在模擬實(shí)驗(yàn)中溫濕值是一定的，所以溫濕的調(diào)節(jié)控制將通過軟件改變設(shè)定值來達(dá)到模擬運(yùn)行的效果。
狀態(tài)監(jiān)測：通過撥動(dòng)開關(guān)模擬啟動(dòng)風(fēng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)信號(hào)(DI)；通過空調(diào)控制柜的手自動(dòng)切換開關(guān)監(jiān)測風(fēng)機(jī)的手自動(dòng)狀態(tài)信號(hào)(DI)；通過安裝壓差開關(guān)，監(jiān)測初效過濾網(wǎng)兩側(cè)壓差，根據(jù)設(shè)定值產(chǎn)生阻塞報(bào)警信號(hào)，提示清洗過濾網(wǎng)，提高過濾效率。一般壓差設(shè)定值為20-300Pa，可調(diào)報(bào)警范圍(DI)。
具體空調(diào)系統(tǒng)監(jiān)控點(diǎn)通過以下設(shè)備來實(shí)現(xiàn)：模擬輸入點(diǎn)（AI）送風(fēng)溫濕度點(diǎn)（采用溫濕度傳感器實(shí)物）；模擬輸出點(diǎn)(AO)新風(fēng)閥控制（采用風(fēng)閥驅(qū)動(dòng)器實(shí)物）、回風(fēng)閥控制（風(fēng)閥驅(qū)動(dòng)器實(shí)物）、冷水盤管閥門驅(qū)動(dòng)器控制（閥門驅(qū)動(dòng)器實(shí)物）、電加熱開關(guān)控制（控制用小指示燈來代替）、加濕器模擬控制（控制量用小燈亮度或模擬條來顯示）；數(shù)字輸入點(diǎn)(DI)壓差開關(guān)（壓差開關(guān)實(shí)物）、風(fēng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)（繼電器觸點(diǎn)、并拌以實(shí)物小風(fēng)扇演示）、手自動(dòng)狀態(tài)（繼電器觸點(diǎn)）、故障狀態(tài)（熱繼電器觸點(diǎn)）；數(shù)字輸出點(diǎn)(DO)風(fēng)機(jī)啟停（繼電器觸點(diǎn)）。
（2）給排水系統(tǒng)
第二個(gè)系統(tǒng)為給排水系統(tǒng)，給水系統(tǒng)主要演示將生活水池的水通過水泵打向屋頂水箱的過程，同時(shí)根據(jù)屋頂水箱的水位來控制水泵的啟停，排水系統(tǒng)主要演示將污水池的水排出的過程（根據(jù)污水池的水位來控制水泵的啟停），它主要使得培訓(xùn)學(xué)員了解一般給排水系統(tǒng)的控制原理和監(jiān)控點(diǎn)位。針對(duì)此系統(tǒng)設(shè)計(jì)出一個(gè)典型的給排水結(jié)構(gòu)圖，方便對(duì)學(xué)員的教學(xué)和教師的講解。給水系統(tǒng)監(jiān)控以下點(diǎn)：DI泵運(yùn)行狀態(tài)（小燈演示）、高、低水位（撥動(dòng)開關(guān)加燈顯示）；DO泵啟停（繼電器觸點(diǎn)），排水系統(tǒng)監(jiān)控以下點(diǎn)：DI泵運(yùn)行狀態(tài)（小燈演示）、高、低水位（撥動(dòng)開關(guān)加燈顯示）DO泵啟停（繼電器觸點(diǎn)）如圖2。

圖2
模擬系統(tǒng)具體實(shí)現(xiàn)功能：通過撥動(dòng)開關(guān)學(xué)員可以模擬高低液位狀態(tài)到DDC控制器，從而DDC處理器根據(jù)監(jiān)測到的液位狀態(tài)通過軟件程序設(shè)置來自動(dòng)啟停水泵。對(duì)于屋頂水箱高液位時(shí)自動(dòng)停泵，低液位時(shí)自動(dòng)啟泵；對(duì)于污水池高液位時(shí)自動(dòng)啟，低液位時(shí)自動(dòng)停泵。
（3）變配電系統(tǒng)
第三個(gè)系統(tǒng)為變配電系統(tǒng)，變配電系統(tǒng)簡單的演示了由強(qiáng)電—電壓電流變送器再到DDC控制器的方法，它主要使得培訓(xùn)學(xué)員了解到DDC監(jiān)視變配電的方法。監(jiān)視的點(diǎn)位：系統(tǒng)需要監(jiān)測的電流、電壓值。系統(tǒng)選用MULTITEK電壓變送器（M100-VL3）、電流變送器（M100-AL3）來實(shí)現(xiàn)參數(shù)監(jiān)測。
模擬系統(tǒng)具體實(shí)現(xiàn)功能：通過模擬板上的示意讓參加培訓(xùn)的實(shí)訓(xùn)人員對(duì)變配電系統(tǒng)的監(jiān)測有一定的了解，同時(shí)熟悉一般變配電系統(tǒng)所用到的電流、電壓表的具體接線。
在變配電系統(tǒng)中一般通過電流互感器將回路中要測量的電流值轉(zhuǎn)換成電流表能接收的0~5A的電流值。這里受實(shí)驗(yàn)室供電電源的影響，在設(shè)計(jì)中應(yīng)用在24V電源回路中串入大功率電阻來獲得電表所能監(jiān)測的電流值（I=24/R，0＜I＜5A）。
具體如圖3 所示。

圖3
2.系統(tǒng)設(shè)計(jì)的主要接線圖
以上三個(gè)系統(tǒng)的監(jiān)控點(diǎn)通過DDC控制器MEC200來實(shí)現(xiàn)控制。具體接線圖如圖4所示：

圖4
BA系統(tǒng)的控制器和末端設(shè)備的接線端子等都設(shè)計(jì)成插孔插針型，在培訓(xùn)學(xué)員的時(shí)候，學(xué)員可以采用兩端帶插針的線纜現(xiàn)場接線，非常方便學(xué)習(xí)，既使得學(xué)員可以自己接線、了解學(xué)習(xí)整個(gè)布線，又能使學(xué)員可以靈活應(yīng)用所學(xué)進(jìn)行實(shí)習(xí)。
（三）系統(tǒng)具體設(shè)計(jì)信號(hào)對(duì)照表（表1、表2）
表1 繼電器信號(hào)對(duì)照表

K1	風(fēng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)	K6	電加熱控制
K2	風(fēng)機(jī)手自動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)	K7	電加濕控制
K3	生活水箱高液位	K8	風(fēng)機(jī)啟停控制
K4	生活水箱高液位	K9	濾網(wǎng)壓差
K5	生活泵啟停控制

表2 指示燈、撥動(dòng)開關(guān)信號(hào)對(duì)照表

LT1	生活水箱高液位指示燈	S1	風(fēng)機(jī)手自動(dòng)撥動(dòng)開關(guān)（三位）
LT2	生活水箱高液位指示燈	S2	風(fēng)機(jī)手動(dòng)運(yùn)行撥動(dòng)開關(guān)（二位）
LT3	生活泵啟動(dòng)指示燈	S3	濾網(wǎng)壓差撥動(dòng)開關(guān)（二位）
LT4	電加熱啟動(dòng)指示燈	S4	生活水箱高液位撥動(dòng)開關(guān)
LT5	電加濕啟動(dòng)指示燈	S5	生活水箱低液位撥動(dòng)開關(guān)

（四）結(jié)論
實(shí)訓(xùn)人員通過以上具體操作，比較明確的了解樓宇自控系統(tǒng)的具體設(shè)計(jì)思路及其實(shí)現(xiàn)功能，從而進(jìn)一步明確BA系統(tǒng)的控制原理，達(dá)到實(shí)訓(xùn)的基本目的。

 
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