宋城机房群控系统技术方案.doc

宋城集团大剧院群控系统方案
宋城大剧院项目机房群控系统技术方案
一、 特灵自控特别优势说明
1. 特灵自控系统在空调行业的控制系统非常专业
特灵公司的自控产品成立于1978年，经过短短20多年的发展，凭借自己在暖通空调行业专业的优势，已经在北美地区达到了仅次于江森、霍尼维尔的第三大自控公司。它积累了80多年的空调设备制造和安装经验，是唯一能够在诸如能源效率管理、制冷系统管理和室内质量等方面实现系统集成化的公司。它也是唯一有能力做到将空调系统(HVAV)，控制器和楼宇管理系统非常协调运行的数字集散控制系统。特灵控制系统ＩＣＳ比任何一种楼宇控制系统对冷水机房设备的控制更具有专业性。世界各地成千上万的商业、工厂和政府建筑设施的业主和经理们邀请特灵空调和特灵自控为他们提供最舒适、最富成效、最安全和最节能的环境。
2. 特灵自控系统和冷水主机实现无缝连接，实现主机软启动功能
特灵机房群控系统能通过内部协议将每台冷水机组（CH530控制器）的内部100多项数据传入自控系统,而不需要加其它末端传感器及受控元件,从而减少购买末端传感器及受控元件的支出及降低各项安装布线成本.一般自控开停机组的控制是通过干结点的连锁，因此不论机组在什么状态，收到启停信号后马上开停，令电网负荷突增。如冷量比末端大时便需要关机，也就是马上关机。若要求对机组当低负荷时才关机，它不能做到。特灵自控系统的跟踪管理系统的最大优点是软启动及停机。当系统需要增多一台机组制冷，它不是马上启动后备状态机组，而是发出指令给正在运行的机组，将其制冷负荷至最低限度，然后才启动后备机组，从而减低电网突增的负荷而最大限度达到节能作用。同样，当制冷量过剩，需要关一台机组，收到关机指令时，主机便自动将负荷减至最少后才停机，为下次启动作好准备。因此在制冷的控制效果比其他控制系统更优良、更节能、更专业。
３. 完善的售后服务体系
特灵自控拥有非常完善的售后服务网络，在全国很多城市都有办事处和售后服务中心，让客户无后顾之忧，放心地使用特灵产品。特灵自控售后服务中心面向全国，为数以万计的特灵用户提供完善的售后技术服务。
二、 冷冻站自控系统监控内容
宋城大剧院项目共1个冷源机房，对冷冻主机、冷冻水泵、冷却水泵、冷却塔及相关电动蝶阀等冷源设备进行监控。
2.1 主要监控内容
本项目冷源共设置2台冷冻主机、 3台冷冻水泵、3台冷却水泵、屋顶设置2个冷却塔风机。
本机房群控系统在冷冻机房设置系统主控制器及操作站。主要监控内容包括冷冻主机、冷冻水系统、冷却水系统、冷却塔风机的监控，由群控系统按每天预先编排的时间假日程序来控制冷源热系统的启停和监视各设备的工作状态如下：
Ø 通过ＴＲＡＮＥ冷机自带的通讯接口，全面实现冷水机组内部参数的无缝读取，并能够提供功能完善的冷水机组的远程监测、设定、控制和保护；
Ø 冷冻水供、回水温度监测；
Ø 冷却水供、回水温度监测；
Ø 供、回水压差测量及旁通阀调节控制；
Ø 冷冻主机冷冻水侧蝶阀、冷却水侧蝶阀的控制及阀位状态反馈监测；
Ø 冷冻水泵启停控制，水泵运行状态监测；
Ø 冷却水泵启停控制，水泵运行状态监测；
Ø 冷却塔风机启停控制，运行状态；
相关监控点表后附。
冷冻机房内2台离心式冷水机组通过机组自带通讯卡以BACNET通讯协议，可实现冷水机组与特灵自控机房群控系统的无缝连接。群控系统可直接读取不同特灵冷水机组的运行数据包括电流、负荷限值等，并将其传输至群控系统核心控制器-网络控制器ＳＣ。操作站通过读取ＳＣ中的数据并与预设定值进行比较然后发出指令，进行对冷水机组的控制。
可读取冷水主机的监控参数不少于如下所列：
对象类型
序号
描述
模拟输人点

AIP
1
冷冻水出水温度
Leaving Chilled Water Temperature
AIP
2
冷冻水回水温度
Return Chilled Water Temperature
AIP
3
冷凝器出水温度
Leaving Condenser Water Temperature
AIP
4
冷凝器回水温度
Return Condenser Water Temperature
AIP
5
RLA百分比
Percent RLA
AIP
6
蒸发器冷媒压力
Evaporator Refrigerant Pressure
AIP
7
冷凝器冷媒压力
Condenser Refrigerant Temperature
AIP
8
压缩机冷媒压力
Compressor Discharge Refrigerant Temperature
AIP
9
蒸发器冷媒温度
Evaporator Refrigerant Temperature
AIP
10
冷凝器冷媒温度
Condenser Refrigerant Temperature
AIP
11
油温
Oil Temperature
AIP
12
油压差
Oil Pressure Differential
数字输入点

BIP
1
冷水机状态
Chiller Status
BIP
2
冷凝器水流状态
Condenser Water Flow
BIP
3
冷冻水水流状态
Chilled Water Flow
BIP
4
手动复位报警
Manual Reset Alarm
BIP
5
自动复位报警
Auto-Reset Alarm
BIP
6
Spare
BIP
7
Spare
BIP
8
Spare
BIP
9
UCM通信状态
UCM Communications
数字输出点

BOP
1
冷水机系统 允许/禁止
Chiller System Enable/Disable
BOP
2
Spare
模拟输出点

AOP
1
系统冷冻水设定
System Chilled Water Setpoint
AOP
2
电流限制设定
Demand Setpoint

2.2 主要控制功能
a. 时序控制：
1）冷源设备的开机顺序：冷却塔à 冷却水泵 à冷冻水泵à 冷水机组；
2）冷源设备的关机顺序：冷水机组à 冷却塔 à 冷却水泵 à 冷冻水泵。
上述时序控制，均从软件上对每一控制步骤的执行情况进行反馈连锁。
b. 加减机判断：
1）加机判断：通过读取机组内部参数－电流负载百分比，当负载处于最高限制负荷（95％可调），且持续一定时间（30Min可调），判断机组的冷冻水出水温度，若高于设定温度值（7℃可调），判断增加一台冷冻机组。
２）减机判断：通过读取机组内部参数－电流负载百分比，当机组负载低于某一设定值（40％～60％可调），且持续一定时间（30Min可调），判断需减少一台冷冻机组。所有增减机的运算，应尽量使每台冷水机组处在其最高效范围内运行。
３）冷量匹配功能，根据环境温度的变化和冷冻水温度变化的速率，确定启动相应冷量的冷水机组作为冷量补偿使用，一般情况由小冷量的机组逐步运行扩大到大冷量的冷水机组。
4）断电又来电时后自动启动，当发生断电又来电时，设备将依次启动，以最大限度地减少功率的峰值需求。

c. 故障和报警处理
运转当中的冷水机组发生故障而停机的场合, 使下位备用的启动优先度高的冷水机组自动启动。
1)故障警报
若一套设备在启动／运行中，某一设备在系统发生开启信号后，无法在一定时间内反馈正确运行状态，系统将产生该设备开启失败警报；若一套设备在关闭中，某一设备在系统发出关闭信号后，无法在一定时间内反应正确停止状态，系统将产生该设备关闭失败警报，停止关闭该套设备中的后续设备。
2)水泵备用控制
某一冷却水泵或冷却水泵因故障无法使用、导致与之相关的整套设备无法使用，则发出警报，下次启动时自动地切换为备用的泵启动。

d. 冷却塔控制
冷却塔开启台数控制目标是冷却水出水温度Tecw，根据冷却水总管的出水温度，与出水温度设定值比较，当出水温度高于设定值，持续5分钟(可设定)，开启冷却塔。冷却塔的风扇采用轮流开启、自动排序、自动投入方式。

e. 旁通调节阀控制
控制系统根据供回水压力差值并与设定值比较自动调节旁通调节阀开度，使供回水压力差值维持恒定，确保运行的主机不会停机。
2.3 系统报警功能
系统能显示所有报警监控点的详细资料，包括发生时间及日期。并可根据严重性将报警分为三级，以便有效快速地处理严重的报警。
2.4 与大楼BMS(BAS)系统通讯
本项目群控系统控制分站能提供基于BACnet/IP开放协议的接口（提供协议格式），通过接口提供实时冷热源部分负荷变化记录信息和设备运行状态、故障报警等信息；并接受上层BMS（BAS）系统主机的空调水系统启停控制、时间、能源优化控制模式选择与调整控制。
ＴＲＡＮＥ自控与大楼楼宇自控系统的通讯方式：
硬件连接方式：以太网
通讯协议：标准BACNET/IP协议
通讯速率：10M/100M自适应
通过BACNET标准协议，机房群控系统具体开放给楼宇自控系统的点位信息，如：冷冻水总管温度、冷水机组运行状态、冷冻水泵运行状态等的数据名称代号，需在机房群控系统调试后，由调试厂家根据现场编程情况提供每个点位的Object名称。
三、 系统结构及产品介绍
3.1 系统结构
本项目机房群控系统的系统结构示意如下：

系统构架采用两层网络结构，支持BACNET协议标准，管理层上服务器/工作站之间的通讯采用基于BACnet/IP的方式，控制层上DDC之间通讯采用符合BACnet MS/TP协议方式。
管理传输层建立在100M以太网络上，采用星形连接方式，以综合布线为物理链路，通过标准BACnet/IP通讯协议高速通讯，进行信息的交换处理。主要设备数据管理服务器、操作工作站、网络控制器等，系统基于浏览器/服务器（Browser / Server）结构。
控制层采用总线拓扑结构实现各个DDC之间、DDC与网络控制器之间以及它们与接口设备的数据通信。遵守BACnet标准SSPC-135,支持BACnet MS/TP协议。现场总线支持自由拓扑结构，易于在网络中添加或减少设备，为组网实施和今后升级改造提供了最大的便利。DDC控制器还具有扩展功能。
系统中无论是管理层还是控制层，均具有同层资源共享功能。在系统主机发生故障时，所有网络控制器仍保持通讯和数据的交换，而倘若网络控制器掉线，其控制网络的全部现场控制器之间亦能保持点对点无主从的方式进行直接通讯，从而保障系统不间断的可靠运行。
另外，本系统架构面向BMS系统集成通过Web Service开放。
3.2 系统选用设备
3.2.1 用户管理分控操作站
所有管理操作站均无需安装任何群控软件，而是通过Web访问，采用标准WEB浏览器界面，具有统一的操作界面和同等使用功能，能实时动态显示系统所集成的各子系统经授权选择的设备工作状态及报警信息，授权显示及设定各种参数值。
操作界面具有如下特点：
n 动画界面
ＳＣ系统的WEB图形工作站能提供集成化的开发环境，有强大的图形功能，具有丰富的各种设备三维形象图库，可对全部设备的运行停止，阀门及风门开闭，液体流动等工艺状态，通过颜色变化、移动、旋转、闪烁、百分比动态数字显示以及更复杂的动画形式来反映各种被控设备的工作状态，使图形界面更生动活泼, 直观形象，操作简便而不易出错，支持多窗口动态图形显示，支持实时参数显示 (包括可定义的物理量)。
空调箱控制画面图例：

冷冻机房控制图例：

n 用户定制
登录用户界面后，操作者可以在任何时候通过自定义的界面风格来显示最详尽的信息，还可以选择显示的导航树以获得最便利的应用方式。用户可自定义图形符号，可进行修改，支持多层对象显示，可输入各种标准图形格式，为BMP、PCX、JPG、AUTOCAD工程设计图(DWG)等，重要的界面可利用数码相机拍摄的照片做成形象图形界面。除数据输入操作，均可用鼠标完成所有操作，系统采用了先进的现代化软件技术，能方便地集成其他第三方组件，组态软件具备安全容错功能，完全避免数据丢失，中断控制过程，系统采用人机对话，交互图形显示和复合窗口技术。可同步显示模多个拟量趋势曲线，设备状态菜单及各种数据报表，显示屏所显示的画面均可以实时打印出来。
n 使用简便
点击、拖放、工具条中的符号和下拉菜单选项使得操作者用最有效的方式直观地使用系统。网络及控制点时间表、控制系统逻辑图和操作者帮助信息通过轻点鼠标即可得到。
n 多窗口显示
带有多窗口显示的用户界面允许你在同一时间显示你的楼宇控制系统的不同方面。例如：空气处理单元的图形可以与多点趋势图、控制系统逻辑图一同显示，这样用户可以快速识别报警的原因；一个窗口可用来显示某一点的聚焦详图，改变该点数值可能发生的后果可以在另一个窗口上的系统图上进行监控。
n 使用灵活
观看显示面板中的选项允许用户更详细地察看项目设置及其运行状态，并且可以进行参数更改。数据以制表表示方式显示在显示面板上，比如用户可以观看汇总信息，或细究项目设置并且按照分配给用户的授权等级进行在线修改。

n 浏览网络
ＳＣ用户界面提供了一个网络浏览树，允许用户快速浏览整个系统的各个层次。
基本的浏览树形结构表现了网络的物理结构。为更便利网络浏览，可以为操作者建立带有不同透视效果的其它用户浏览树形结构。这些不同的浏览树使得用户能够根据他们特定的责任观看并分析运行状况，例如楼宇设施、占用管理、技术服务、能源管理等。

3.2.2 网络控制器ＳＣ
基于BACnet/IP网络控制器ＳＣ是特灵自控系统架构的核心设备，也是管理现场网络并向操作站发布信息的职能设备。ＳＣ能满足更加复杂的应用，其功能不仅转发协议包，同时做应用程序方面的处理，提供自动化服务功能，协调通信网络中各独立的DDC控制器,为它们提供报警监视、时间表、趋势以及综合控制功能等。
网络控制器代表了BAS系统业界最新的技术和发展趋势。它在硬件中内置了 Windows Embedded 操作系统和楼宇自控系统的监控管理软件，基于 Web 的设计使这个硬件能够作为 Web 服务器将建筑设备监控管理系统的信息在以太网上发布，并通过嵌入式网络用户界面进行系统导航、系统配置及系统操作，而不需要安装任何专用程序。它具备以下性能特点：
■ 基于WEB浏览器的用户界面
这种智能设备抛弃了以往需要安装系统软件的操作站，同时支持多个Web浏览器用户同时访问，提供监控、警告和事件管理、数据交换、趋势分析、能量管理、时间表以及数据储存的功能，并采用了密码授权以及IT行业的安全保护技术。用户不需要任何专门的工作站软件，就可以实现局域网内或远程的管理、配置和诊断等功能。另外还内置有必要的编程软件，任何一台配有标准网络浏览器的工作站或便携终端都可以对系统进行配置、逻辑编程、试运行、数据存档等工作。
■ 开放接口能力
作为楼宇控制的核心，位于管理层的网络控制器ＳＣ收集和管理整个楼宇的设备信息。在控制层面上支持多种开放式标准网络，包括 LonWorks 网络、BACnet系统设备，从而满足与不同厂商设备和子系统的接入。
■ 系统安全性
网络控制器ＳＣ通过在 Web 浏览器用户界面键入的用户ID和密码识别用户的合法性以及相应的权限。用户获取的数据在传输过程中通过加密处理，同时由用户安全管理员来管理网络控制引擎数据库以及用户资料和帐户。从配置整个系统到仅仅浏览某系统或站点的某一部分，都需要授权。系统管理员向每位用户的帐户分配用户ID、密码、专门的网络控制引擎数据获取权。

3.2.3 DDC控制器及扩展模块
ＵＣ系列DＤＣ是特灵自控新一代DDC控制器。
ＵＣ６００是一个高性能的可编程控器，通讯协议使用BACNET MS/TP协议。ＵＣ系列DDC采用标准的 BACnet 主从/令牌传递（MS/TP）协议进行通信，为控制暖通空调（HVAC）设备提供了全方位的标准应用。
无论是独立工作或连入BACNET MS/TP网络时，它的软、硬件功能灵活地适应各种不同的控制过程。除此之外ＵＣ６００控制器还可在扩展总线上连接I/O扩展模块，来增加它的输入/输出点的容量，并可通过内置的LED来监控这些点。当这条网络连入完整的控制网络时，控制器可将所有监控点情况和各种控制信息准确的提供给整个网络或控制站。
控制器输入 / 输出点数：
ü ８个通用输入 (UI)
ü ６个通用输入输出 (ＵI/ＡＯ)
ü 4个数字量输出（ＢO）
每个ＵＣ６００控制器通过扩展模块ＸＭ７０和ＸＭ３２,ＸＭ３０,可扩展到１２０点的配置
它具备以下特点：
Ø 采用标准的BACNET MS/TP协议进行通讯
ＵＣ系列DDC采用BACNET MS/TP标准协议，点对点通讯、最大速率可达768K；DDC即插即用，方便调整。
Ø 通用的输入输出点，让配置更加方便
ＵＣ６００DDC控制器拥有通用的输入输出点，也就是说输入点可以用于接受数字量信号比如设备启停状态等、也可以接受模拟量信号比如温度值等；输出点可以用于输出数字量信号比如设备启停等、也可以输出模拟量信号比如阀门开度控制等；
Ø 多种类型的扩展模块，让点位配置更加灵活
（1）扩展模块XM70输入 / 输出点数：
ü ８个通用输入 (UI)
ü ６个通用输入输出 (ＵI/ＡＯ)
ü 4个数字量输出（ＢO）
（2）扩展模块XM30输入 / 输出点数：
ü 4个通用输入输出 (ＵI/ＡＯ)
（3）扩展模块XM32输入 / 输出点数：
ü 4个数字量输出（ＢO）

四、对相关控制设备要求
4.1 对水泵控制柜要求：
水泵控制柜需有本地＼远控开关，当开关位于本地时，水泵的起停操作在控制柜面板上完成。当开关位于远控时，水泵的起停操作由BA控制系统完成。同时，水泵控制柜需留有下列BA端子：
（1） 起停端子：闭合为水泵起停，断开为水泵关闭
（2） 水泵运行反馈端子，要求无源（不带电）
（3） 水泵故障反馈端子，要求无源（不带电）
（4） 水泵手自动反馈端子，要求无源（不带电）

4.2 对冷却塔控制柜要求：
冷却塔控制柜需有本地＼远控开关，当开关位于本地时，冷却塔风机的起停操作在控制柜面板上完成。当开关位于远控时，冷却塔风机的起停操作由BA控制系统完成。同时，冷却塔控制柜需留有下列BA端子：
（5） 起停端子：闭合为水泵起停，断开为水泵关闭
（6） 水泵运行反馈端子，要求无源（不带电）
（7） 水泵故障反馈端子，要求无源（不带电）
（8） 水泵手自动反馈端子，要求无源（不带电）

4.3 对电动蝶阀要求
（1）要求电动蝶阀为进口品牌产品，如BELIMO,TRANE,HONEYWELL,等。电动蝶阀电源为AC22OV
（2）如果电动蝶阀的电源为380V,则业主必须配置电动阀门控制柜，并设置手自动旋钮，当旋钮处于手动时，阀门启闭在阀门控制柜上完成，当旋钮处于远程时，阀门启闭由群控完成，同时阀门控制柜需留有下列端子：
I. 起停端子：闭合为阀门开启，断开为阀门关闭
II. 阀门状态反馈端子：要求无源（不带电）
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