论文导读::本文针对室内体育馆的实际情况,采用honeywell DDC对冷热源系统进行中央集成,分析监控点,对DDC控制器及其他硬件进行选型,完成系统布线,最终通过连接手操器进行系统调试,本系统满足先进性、适用性、开放性等要求。
论文关键词:集成,监控点,直接数字控制器冷热源
1. 引言
空调及冷热源控制系统是楼宇自动控制(BA)系统最重要的组成部分,它管理的机电设备所耗能源几乎占楼宇能量消耗的50%,空调系统的能量主要用在冷热源及输送系统上,根据智能楼宇能量使用分析,空调部分占整个楼宇能量消耗的50%,其中冷热源使用能量占40%,输送系统占60%。
在智能楼宇中采用微机控制可以实现对空调系统进行监督、控制和调节,利用其功能强、存储量大、计算速度快的特点,实现复杂的调节,改善系统的调节品质,提高可靠性,降低能耗。目前在楼控系统中一般采用直接数字控制器(DDC)进行统一的管理、监测与控制。
2. 系统集成设计
2.1 设计对象分析
杭州市某学校室内体育馆占地面积27319 m2,本工程为地上建筑,建筑物四周由缓坡堆积,形成0 层,坡顶标高6.8m。局部设地下2层,主要为汽车库、媒体用房、部分设备机房等。地上为6层,其中,地下2层至0 层主要为机电设备用房、竞技工艺用房、媒体用房、商业用房、车库、厨房、内部环路等。其它层主要为集散大厅、咖啡厅、小卖部、工艺、媒体等用房。对体育馆内的机电设备的情况仅从业主提供的设计图纸中进行设计与统计监控点,表1所示为按各子系统统计其设备数量。
表 1 冷热源系统设备
序号
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设备名称
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数量
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说明
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1
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螺杆式冷水机组
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2
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位于地下2层制冷机房,旁通阀DN150
|
2
|
空调冷冻水泵(DN250)
|
3
|
位于地下2层制冷机房
|
3
|
空调冷却水泵(DN250)
|
3
|
位于 地下2层制冷机房
|
4
|
冷却塔
|
2
|
位于1层,蝶阀4台(DN350)
|
5
|
膨胀水箱
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1
|
|
6
|
全热交换器
|
1
|
位于4层,纳入给排水系统
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针对体育馆对智能化系统较高要求的特点,所设计的BAS应实用、可靠,又兼具开放性、灵活性并具有较大的扩充余地。设计中综合考虑投资与收益、长期使用费用与维护成本、实际使用效果与技术的先进性等因素,对系统进行优化设计。
本系统四种IO端口AI(模拟量输入)、AO(模拟量输出)、DI(数字量输入)、DO(数字量输出)的分布明细表如 表2所示。
表 2 冷热源系统监控点数分布明细表
设备
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DI
|
AI
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DO
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AO
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点数小计
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开关状态
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故障报警
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水流开关
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蝶阀状态
|
水位高低
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水
温度
|
流量
|
压力
|
蝶阀开关
|
开关控制
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冷热水阀控制
|
冷水机组
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2
|
2
|
4
|
4
|
|
|
|
|
4
|
2
|
|
18
|
冷冻水泵
|
3
|
3
|
|
|
|
|
|
|
|
3
|
|
9
|
冷却水泵
|
3
|
3
|
|
|
|
|
|
|
|
3
|
|
9
|
冷却塔
|
2
|
2
|
|
4
|
2
|
|
|
|
4
|
2
|
|
16
|
膨胀水箱
|
|
|
|
|
2
|
|
|
|
|
|
|
2
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冷冻水压差旁通
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|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1
|
1
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冷冻水总供水管
|
|
|
|
|
|
1
|
|
1
|
|
|
|
2
|
冷冻水总回水管
|
|
|
|
|
|
1
|
1
|
1
|
|
|
|
3
|
冷却水总供水管
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|
|
|
|
|
1
|
|
|
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|
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1
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冷即水总回水管
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|
|
|
|
|
1
|
|
|
|
|
|
1
|
小计
|
10
|
10
|
4
|
8
|
4
|
4
|
1
|
2
|
8
|
10
|
1
|
|
合计
|
36
|
7
|
18
|
1
|
62
|
2.2 系统硬件设计
Honeywell 系统是Honeywell自控公司的产品,Honeywell Excel 5000控制系统自1994年推出后,在国内楼宇控制系统中得到了广泛的应用,具有一定的国际权威性和国内权威性。 目前Honeywell在国内的市场占有率达40%以上,遥遥领先于其它一些楼宇自控品牌。
Excel 5000系统中,根据不同控制设备、控制点的性质和数量,可以从多种型号中选择既经济又能满足使用要求的DDC控制器。对于相对集中的设备,选用大型的控制器;而相对比较分散,但距离相差不远的设备,选用模块型控制器;设备较少时,选用小型控制器论文下载。如图1所示。
图 1 系统架构图
在冷热源系统中,设备相对集中,机电设备较多,需要保留余量以备扩容,为此配置EXCEL500大型控制器,Excel 500控制器可通过Honeywell C-Bus网络或LonWorks网络提供能量管理和控制功能,监控功能可通过可编程的16位微处理器数字技术实现。其中Excel 500–XCL5010 控制器用于分布式I/O模块,采用LonWorks总线通讯,其结构为模块化设计,模拟/数字量的输入/输出模块可根据需要任意配置,以节省布线线缆和减轻施工难度。
EXCEL500控制器可以通过LONWORKS的技术降低安装成本,降低故障率,设计中采用LONWORKS分布式输入输出模块(XFL521、XFL522、XFL523、XFL524,如表2所示)分散安装在重要监控现场,使BAS系统既降低安装成本、降低故障率,又能满足体育馆对BAS的技术要求。
表 3 分布式输入输出模块说明
模块
|
描述
|
XFL521B
|
模拟输入模块
|
XFL522B
|
模拟输出模块
|
XFL523B
|
数字输入模块
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XFL524B
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数字输出模块
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XSL511
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LONWORKS连接模块
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XSL512
|
手动终端断开模块
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XSL513
|
XFL521x, 522x, 523x的接线端子
|
XSL514
|
XFL524x的接线端子
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本设计中采用DDC控制器采集冷热水系统中的冷水主机、热水机组和空调水泵的各种参数,用网关的方式采集冷冻机组、热水机组的各种参数。冷热水控制子系统共设置62个监控点,考虑到监控内容的扩充,预留了较多的监控点和可扩展空间,采用1台XL500大型控制器,配置的设备如表3所示。
表 4 IO点数分配表
|
AI
|
AO
|
DI
|
DO
|
说明
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需求点数
|
7
|
1
|
36
|
18
|
点数说明:62
|
配置点数
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8*1
|
8*1
|
12*4
|
6*4
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采用XL500控制器1台,共配置1块XFL521、1块XFL522、4块XFL523和4块XFL524
|
点数容量
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8
|
8
|
48
|
24
|
控制器可监控点数容量:88点
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点数裕量
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+1
|
+7
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+12
|
+6
|
监控点数裕量:+26
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图 2 基于lonworks总线的分布式IO模块连接图
这里利用EXCEL5000系统的灵活性设置了1条C-BUS通信线(在馆内竖向走弱电竖井),将所有现场控制器连接起来。
图 3 基于C-BUS总线的控制器连接图
考虑到系统将来可能的扩充和升级监控点,在控制器配置时预留了大约36%的物理点(大部分集中在XL50),以作BAS系统修改和扩充时备用。
2.3 系统调试
Excel500-XCL5010控制器与XI582/XI585手操器或者与管理机终端的通讯接口连接图如图4所示,可以通过手操器或者管理机进行调试控制。
图 4 控制器与手操器的连接图
图5冷热源系统调试图 6 DDC-XCL5010控制箱
完成功能如下:
(1)程序控制冷冻机组,达到最低能耗,达到最低的主机折旧率。
(2)在指定管道位置设置温度及压力传感器,以测量空调水供回水温度,空调水供回水压力。
(3)根据程序或体育馆的日程安排自动开关冷冻机组。
(4)根据要求自动切换2台机组的运行次序,累计每台机组运行时间,自动选择运行时间最短的机组,使每台机组运行时间基本相等,以延长机组使用寿命。
(5)自动监测各关键设备的运行状态、故障报警,并按照程序及实际情况自动启动备用设备。
(6)在冷水总供水管和总回水管安装压差传感器,调节电动两通阀压差,使压差保持在设定值,保证冷冻水泵的水流量。
(7)根据进/回水温度差来调节冷冻机组的运行台数。
3. 总结
本工程的冷热源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DCS控制系统,满足标准化、模块化的要求;根据本工程的特点,我们选用霍尼韦尔公司的最新一代系统EXCEL-500楼宇自动控制系统,满足先进性、适用性和成熟性的特点;系统支持TCP/IP、BACNet、Lontallk、C-BUS等协议,满足开放性的要求;按需集成,安全可靠,可达到最优化的系统设备配置
参考文献:
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