浙大中控OPTISYS系统楼宇自控设计手册

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1、 OptiSYS楼控系统设计手册Opti SYS系统楼宇自控设计手册设计手册目录一、设计综述2二、系统简介3三、设计说明431冷水机组监控说明432热交换器监控说明733四管制恒风变水量控温控湿全空气调节机组934两管制空调机组(无加湿)控制1235四管制恒风变水量带加湿新风机组1436 FCU联网型风机盘管温控器1637照明系统监控说明1939排水监控系统23310供配电监控系统25一、设计综述楼宇自控系统是一项综合运用计算技术、自动控制技术和通信技术以及现场设备制造工艺等来完成特定控制任务的系统，因此必须严格按照工程设计观念进行。整个过程通常是由系统设计人员及相关专业人员通力协作完成。楼宇

2、自动化系统多种多样，其设计工作一般应遵循的原则是：可靠性高、实时性强、操作性好、通用性好、性价比高。楼宇自动化设计一般包括：控制方案设计、现场设备选型、控制设备选型以及控制系统网络设计等内容。控制方案设计可参照相应工程建设标准设计。现场设备选型应按照建筑各个专业的要求选择合适参数的设备。目前设备产品种类较多，不同品牌性能价格存在差异，可根据用户的需求进行选型。控制设备选型及控制系统网络的设计往往根据现场设备I/O点的特点以及现场设备的分布情况选择。基于以太网的新一代楼宇控制系统PCS-300，其采用CAN总线的强大I/O分布能力，以及I/O点数灵活的扩展功能，使其适应了各种复杂楼宇自动化方案设

3、计的需要。楼宇自动化控制系统设计的一般步骤如下：施工图纸设计控制原理图设计设备选型各子系统控制方案设计工程需求分析二、系统简介PCS-300系列分布式可编程控制系统是一套基于工业以太网和CAN总线的分布式现场总线控制系统，系统技术先进、配置灵活、易于扩展。基于以太网的分布式结构，其分布距离及系统节点可不受限制扩展。 CAN总线可远距离扩展I/O，最长可达5000米。波特率（Kbps）最大通讯距离（m）10002580050500100250250125500501000202500105000三、设计说明31冷水机组监控说明1、 监测监视内容a、 机组手/自动状态、运行状态和故障状态；b、 机

4、组累计运行时间，发出定时检修提示；c、 冷冻水泵/冷却水泵的手/自动状态、运行状态和故障状态；d、 冷冻水泵/冷却水泵累计运行时间，发出定时检修提示；e、 冷冻水总管（冷冻水/空调热水）供、回水温度压力和回水流量；f、 分集水器压差；g、 冷却塔风机的运行状态、故障报警、手/自动状态；h、 补水箱高、低液位报警。2、 控制内容a、 定时控制。按照预先编排的时间程序控制系统启停；b、 根据冷冻水总管供、回水温度和回水流量，计算大楼实际冷或热负荷，进行机组台数控制，并控制相应的水泵；c、 根据控制器内部存储的机组累计运行时间，对机组进行时间均衡调节，系统为优先权设计：需要启动时，开启累计运行时间最

5、短的机组；需要关闭时，关闭累计运行时间最长的机组；d、 按照正确顺序一次连锁启停设备；启动：冷却水泵冷冻水泵冷却塔风机冷水机组停机：冷水机组冷冻水泵冷却水泵冷却塔风机e、 根据空调水供、回水总管压差，PID调节旁通阀开度，保持集分水器供水压力稳定；f、 监测系统内各监测点的温度、压力、流量等参数，自动显示，定时打印及故障报警。以一个三冷水机组三冷却塔的系统为例：监控对象前端传感器与执行器控制器接口类别数量膨胀水箱液位液位报警器DI1膨胀水箱阀门开关电磁阀门执行器及反馈信号DO1DI1集水器压力压力计AI1水阀开关电动阀门执行器AO14个管道温度温度传感器AI43个冷冻泵、3个冷却泵接触器触点及

6、反馈信号DO6DI66个冷水机组电动蝶阀开关接触器触点、反馈信号及报警信号DO6DI126个水流开关开关反馈信号DI63个冷水机组接触器触点及反馈信号DO3DI36个冷却塔电动蝶阀开关接触器触点、反馈信号及报警信号DO6DI12冷却塔风扇接触器触点及反馈信号DO3DI3集水器、分水器压差压差传感器AI1管道水流量流量计AI1PCS300模块配置表模块PS320PAC313-1DI316-1DO316-1AI308-2AO308-1数量11321132热交换器监控说明1、 现场控制柜监控通过现场控制柜，控制器对循环泵进行启停控制，读取开关状态、故障报警、主备泵的切换等；读取一、二次管路上传感器采

7、集的水温、水压力等参数；控制器按时间自动启停循环泵；2、 自动水温调节控制器根据测量二次管路上的水温与设定值的偏差，以PID（比例积分微分）方式调节一次水进口调节阀的开度，使二次水温度保持在设定范围内；当二次管路水温高于设定值时，减小一次进水口调节阀开度，以减少热交换，从而降低水温。当二次管路水温低于设定值时，增大调节阀开度，增加热交换，从而提高二次水水温；自动调节使调节阀开度达到一个稳定值，减少水阀频繁开关所带来的电能损耗与阀门执行器的损耗；根据温差的大小控制循环泵开启的数量。3、 设备连锁控制调节阀与循环泵连锁，当循环泵开启时调节阀自动启动PID调节，当循环泵停止时调节阀自动关闭。4、 维

8、修指示现场监控器记录设备的运行参数和累计运行时间，平衡设备使用率，提醒管理人员定期检修。5、 报警及数据记录监控中心显示各个监控点回检状态；监控中心及时显示报警信息，包括时间；故障报警包括：循环泵故障报警补水箱高、低液位报警6、 监测监视内容循环泵手、自动状态、运行状态；换热器一次侧热水供回水温度、供水压力；换热器二次侧热水供回水温度、供水压力；监控对象前端传感器与执行器控制器接口类别数量管道温度温度传感器AI6管道流量流量计AI1阀门开度电动阀门执行器AO2循环泵开关接触器触点及反馈信号DO2DI2PCS300模块配置表模块PS320PAC313-1DI308-1DO308-1AI308-2

9、AO304-1数量11111133四管制恒风变水量控温控湿全空气调节机组（1）、BAS监控主要功能：BAS监控主要功能监控内容控制方法1、回风温度自动控制冬季自动调节水阀开度，保证回风温度为设定值；夏季自动调节水阀开度，保证回风温度为设定值；过渡季节根据新风的温湿度焓值，自动调节混风比。2、回风湿度自动控制自动控制加湿阀开闭，保证回风湿度为设定值。3、过滤器堵塞报警空气过滤器两端压差过大时报警，提示清扫。4、机组定时启停控制根据事先排定的工作及节假日作息时间表，定时启停机组，自动统计机组工作时间，提示定时维修。5、联锁保护控制联锁：风机停止后，新回风排风门、电动调节阀、电磁阀自动关闭；保护：风

10、机启动后，其前后压差过低时故障报警，并联锁停机；防冻保护：当温度过低时，开启热水阀，关新风门、停风机，报警。6、重要场所的环境控制在重要场所设温湿度测点，根据其温湿度，直接调节空调机组的冷热水阀，确保重要场所的温湿度为设定值；在重要场所设二氧化碳测点，根据其浓度调节新风比。说明：本图中示出四管制恒风变水量控温控湿全空气调节机组的BAS监控系统，可根据具体应用作出取舍。（2）、四管制恒风变水量控温控湿全空气调节机组监控点表及模块配置：控制、监测对象数量监控点数OptiSYS控制模块配置空调机组1DIDOAIAO模块名称型号数量排风风阀调节1电源模块PS3202*回风风阀调节1CPU模块PAC31

11、3-11新风风阀调节1数字量输入DI316-11新风温度检测1数字量输出DO308-21新风湿度检测1模拟量输入AI304-11回风温度检测1模拟量输入AI308-21回风湿度检测1模拟量输出AO308-11回风机运行状态1回风机故障报警1回风机手自动状态1回风机压差检测1回风机启停控制1过滤器压差检测1加热器水阀调节1防冻保护1表冷器水阀调节1加湿阀开闭1送风机运行状态1送风机故障报警1送风机手自动状态1送风机压差检测1送风机启停控制1送风温度检测1送风湿度检测1空调区域温度检测1空调区域湿度检测1CO2浓度检测1合计10395说明：1、1块PS320模块用于给湿度传感器提供DC24V电源；

12、在模块配置中还预留有6个DI点、5个DO点、3个AI点、3个AO点用于监控空调机组附近其它设备。2、在空调机组附近比较少(或没有)其它设备，CO2浓度检测不需检测、新风阀只需开闭控制的情况下，可以采用紧凑型控制器PAC328-1(12DI、4DO、8AI、4AO) 只剩余2个DI点用于监控空调机组附近其它设备监测。（3）、空调机BAS监控图示：34两管制空调机组(无加湿)控制（1）、BAS监控主要功能：BAS监控主要功能监控内容控制方法1、回风温度自动控制自动调节水阀开度，保证回风温度为设定值；2、过滤器堵塞报警空气过滤器两端压差过大时报警，提示清扫。3、机组定时启停控制根据事先排定的工作及节

13、假日作息时间表，定时启停机组，自动统计机组工作时间，提示定时维修。5、联锁保护控制联锁：风机停止后，新回风排风门、电动调节阀、电磁阀自动关闭；保护：风机启动后，其前后压差过低时故障报警，并联锁停机；6、重要场所的环境控制在重要场所设温度测点，根据其温度，直接调节空调机组的冷热水阀，确保重要场所的温度为设定值；说明：本图中示出空调机组(无加湿)的BAS监控系统，可根据具体应用作出取舍。（2）、两管制空调机组(无加湿) 监控点表及模块配置：控制、监测对象数量监控点数OptiSYS控制模块配置空调机组1DIDOAIAO模块名称型号数量回风温度检测1电源模块PS3201回风风阀调节11CPU模块PAC

14、313-11新风风阀调节11数字量输入DI308-11过滤器压差检测1数字量输出DO308-21冷却/加热水阀调节11模拟量输入AI308-21风机运行状态1模拟量输出AO304-11风机故障报警1风机手自动状态1送风机启停控制1送风温度检测1合计4153说明：1、在模块配置中还预留有4个DI点、7个DO点、3个AI点、1个AO点用于监控空调机组附近其它设备。2、在空调机组附近比较少(或没有)其它设备的情况下，可以采用紧凑型控制器PAC320-1(4DI、4DO、8AI、4AO) 还预留有3个DO点、3个AI点、1个AO点用于监控空调机组附近其它设备。（3）、两管制空调机组(无加湿)BAS监控

15、图示：35四管制恒风变水量带加湿新风机组（1）、 BAS监控主要功能BAS监控主要功能监控内容控制方法1、送风温度自动控制冬季自动调节水阀开度，保证送风温度为设定值；夏季自动调节水阀开度，保证送风温度为设定值；过渡季节根据新风的温湿度焓值，自动调节混风比。2、送风湿度自动控制自动控制加湿阀开闭，保证送风湿度为设定值。3、过滤器堵塞报警空气过滤器两端压差过大时报警，提示清扫。4、机组定时启停控制根据事先排定的工作及节假日作息时间表，定时启停机组，自动统计机组工作时间，提示定时维修。5、联锁保护控制联锁：风机停止后，新送风排风门、电动调节阀、电磁阀自动关闭；保护：风机启动后，其前后压差过低时故障报

16、警，并联锁停机；防冻保护：当温度过低时，开启热水阀，关新风门、停风机，报警。说明：本图中示出四管制恒风变水量带加湿新风机组的BAS监控系统，可根据具体应用作出取舍。（2）、四管制恒风变水量带加湿新风机组的BAS监控点数表及模块配置控制、监测对象数量监控点数OptiSYS控制模块配置空调机组1DIDOAIAO模块名称型号数量新风风阀调节1电源模块PS3202*新风温度检测1CPU模块PAC313-11新风湿度检测1数字量输入模块DI308-11过滤器压差检测1数字量输出模块DO308-21加热器水阀调节1模拟量输入模块AI304-11防冻保护1模拟量输出模块AO304-11表冷器水阀调节1加湿阀

17、开闭1送风机压差检测1送风机运行状态1送风机故障报警1送风机手自动状态1送风机启停控制1送风温度检测1送风湿度检测1合计6243说明：1、1块PS320模块用于给湿度传感器提供DC24V电源；在模块配置中还预留有2个DI点、6个DO点、1个AO点用于监控新风机组附近其它设备。2、具体应用中可根据新风机组类型和控制要求作出取舍，也可以采用紧凑型控制器PAC328-1(12DI、4DO、8AI、4AO) 还预留有6个DI点、2个DO点、4个AI、 1个AO点用于监控新风机组附近其它设备。（3）、新风机组BAS监控图示：36 FCU联网型风机盘管温控器风机盘管系统工作原理：FCU301-1系统可通过

18、RS485通讯与OptiSYS系统联网集中监测各个风机盘管的启停状态、制冷/制热状态、电磁阀开关状态、温度设定值、风速状态，控制FCU301-1系统的启停、风速调节、温度设定等。通常可以应用在写字楼、商铺、酒店式公寓的中央空调计费工程中。下面以XX大厦的空调计费解决方案为例，对基于联网型温控器的设计使用进行说明。功能概述XX大厦作为一个高档的购物广场，采用中央空调系统集中供冷供热，我方建议对大楼内的250个商铺进行分别计量。结合大楼的暖通设计特点和业主的要求，我们在通过对商铺区域的冷热水总管安装热量表，获取大楼总的冷量消耗数据，再对250个商铺全部采用风机盘管计时方式进行计量，根据使用比例进行

19、分摊。FCU301-1系统具有阀开阀关两个工作位置，可装设于其温度需加以控制的场所内，温控器打开、关闭电动阀，使室内温度保持在所需的范围（温控范围：535）。FCU301-1系统的拨动开关是用以对风机及系统进行切换的手动开关。设定为制冷工况时，当设定温度超过室内温度时，自动进入通风状态；设定为制热工况时，当设定温度低于室内温度时，自动进入通风状态。FCU301-1系统开关机可手动实现，也可通过定时功能实现；关机时，显示当前室内温度；开机时，显示设定温度，室内温度，运行模式，风速控制状态等；系统首次加电处于关机状态。FCU301-1系统关机状态下，按“定时”键一次，进入定时开机设定状态；开机状态

20、下按“定时”键一次，进入定时关机设定状态；开机状态下按“温度”键一次，进入定时关机设定状态。FCU301-1型风机盘管温控器接线图示：37照明系统监控说明1、 监测监视内容要求控制的照明回路的手/自动状态；要求控制的照明回路的开关状态。2、 控制方法通过系统提供的控制信号控制接触器的分合；控制器按时间自动启停照明系统；彩灯/门厅/障碍灯等的控制方式均与走廊照明相同；室外照明可根据室外照度自动控制照明调光器调整室外照明亮度；彩灯可根据要求分组控制，产生特殊效果；障碍灯应根据要求进行闪烁控制。3. 8生活给水系统监控 高层建筑物的高度高，一般城市网管中的水压力不能满足用水要求，除了最下层的可由城市

21、管网供水外，其于上部分均需加压供水。根据建筑物的给水要求、高度和分区压力等情况，进行合理分区，然后布置给水系统。给水系统的形式有多种，各有其特点，但基本上可划分为两大类，即高水位水箱给水系统和气压给水系统或水泵直接给水系统。现在城市中大多都选用水泵直接给水系统。 1) 水泵直接给水系统监控原理 水泵直接供水，较节能的方法是采用调速水泵供水系统，即根据水泵的用水量与转速成正比关系的特性，利用CPU对水泵电机的自动调速控制，使供水管的水压保持不便，从而实现恒压供水。每个小区还备有一个固定转速的水泵，当可调速水泵故障时，备用水泵自动投入运行，保证小区的基本用水量，很好的避免了停水给居民带来的不便；一

22、到五层的低层用户可以利用城市供水管网直接供水。水泵直接给水系统原理如图(1)所示。图(1) 水泵直接给水系统原理图 2) 水泵直接给水系统的监控功能 各个小区供水泵的启停控制，同时还要监控水泵的运行状态故障报警 根据供水水管压力的反馈值，CPU利用PID调节自动的控制调速电机的转速3) 系统监控参数及模块配置给水系统监控参数OptiSYS控制模块配置设备名称与控制功能数量输入输出模块配置型号数量DIAIDOAO水泵6电源模块PS3201调速泵启停控制3CPU模块PAC313-11调速泵运行状态3数字量输入DI316-11调速泵故障报警3数字量输出DO308-11备用泵启停控制3模拟量输入AI3

23、04-11备用泵运行状态3模拟量输出AO304-11备用泵故障报警3转速输出3供水水压3合计12363说明：PS320：输出电压24V，输出电流0.8A； DI316-1：16点有源、无源开关量输入；DO308-2：8点继电器输出，AC220V，2A，DC24V，2A；AI304-1：4点通用输入，电流、电压、热电阻、16位，0.5%精度；A0304-1：4点电压输出，8位0.5%精度39排水监控系统 1) 排水监控系统的原理 建筑物一般都有地下室，有的深入地面下23层或更深些，地下室的污水常不能以重力排除，在此情况下，污水集中于集水坑，然后用排水泵将污水提升至室外排水管中。污水泵为自动控制，

24、保证排水安全。有的建筑物采用粪便污水与生活废水分流，避免水流干扰，改善环境卫生条件。 建筑物排水监控系统通常由水位开关、直接数字控制器(DDC)组成，如图(2)所示。图(2) 生活排水监控系统原理图2) 建筑物排水监控系统的监控对象为集水坑和排水泵。排水监控系统的监控功能有： 污水集水坑和废水集水坑水位监测及超限报警；根据污水集水坑与废水集水坑的水位，控制排水泵的启/停。当集水坑的水位达到高线时，联锁启动相应的水泵；当水位高于报警水位时，联锁启动相应的备用泵，直到水位降至低限时联锁停泵；排水泵运行状态的检测及发生故障时报警；累计运行时间，为定时维修提供依据，并根据每台泵的运行时间，自动确定作为

25、工作泵还是备用泵。3) 系统监控参数及模块配置 排水系统监控参数OptiSYS控制模块配置设备名称与控制功能数量输入输出模块配置型号数量DIAIDOAO排水泵2电源模块PS3201排水泵运行状态2CPU模块PAC313-11排水泵故障报警2数字量输入DI316-11排水泵启停控制2数字量输出DO308-11污水泵2污水泵运行状态2污水泵故障报警2污水泵启停控制2报警水位2启泵水位2停泵水位2合计144说明：PS320：输出电压24V，输出电流0.8A； DI316-1：16点有源、无源开关量输入；DO308-1：8点+24V输出，每点20mA内配电；或者也可以选用紧凑型控制器PAC336-1直

26、接完成控制，32位RISC处理器，45MIPS；32K程序区，8K数据区，1个RS-485,1个以太网，20DI，16DO。310供配电监控系统供配电系统是为建筑物提供能源。为了保证供电可靠性，对一级负荷都设两路独立电源，互为备用，并且装设应急备用发电机组，以便在15s内保证事故照明、消防用电等。配电部分也分为“工作”和“事故”两个独立的系统，并在干线之间设有联络开关，故障、检修时可以互为备用。变电所只需定期巡视，不必设专人值班。 (1) 供配电系统的监控内容1) 检测运行参数电压、电流、功率和变压器的温度等，为正常运行时的计量管理、事故发生时的鼓掌原因分析提供数据 2) 监视电气设备运行状态

27、 高低压进线断路器、主线联络断路器等各种类型开关的当前分、合状态提供电气主接线图开关状态画面发现故障，自动报警，并显示故障位置、相关电压和电流数值等 3) 对建筑物内所有用电设备的用电量进行统计及电量计算与管理空调、电梯、给排水和消防喷淋等动力电和照明用电绘制用电负荷曲线如日负荷、年负荷曲线实现自动秒表、输出用户电费单据等 4) 对各种电气设备的检修、保养维护进行管理建立设备档案，包括设备配置、参数档案、设备运行、事故和检修档案，生成定期维修操作单并存档，避免维修操作时引起误报警等 (2) 供配电系统的监测方法及原理 1) 高压线路的电压及电流监测 610kV高压线路的电压及电流测量方法如下图

28、(1)。图(1) 高压线路电压及电流的测量方法 2) 低压端电压及电流监测 低压端(380/220V)的电压及电流测量方法与高压侧基本相同，只不过是电压和电流互感器的电压等级不同。低压配电系统监控原理图如下图(2)。图(2) 低压配电系统监控原理图 参数检测、设备状态监视与故障报警 DDC通过温度传感器/变送器、电压变送器、电流变送器、功率因素变送器自动检测变压器线圈温度、电压、电流和功率因素等参数，与额定数值比较，发现故障报警，显示相应的电压、电流数值和故障位置。经由数字量输入通道可以自动监视各个断路器、负荷开关和隔离开关等的当前分、合状态。 电量计量 DDC根据检测到的电压、电流、功率因数

29、计算有功功率、无功功率，累计用电量。为绘制负荷曲线。无功补偿及电费计算提供依据。3) 功率、功率因数的检测 通过流量电压与电流的相位差，可以测得功率因数。有了功率因数、电压、电流数值即可求得有功功率和无功功率。因此，可以先测量功率因数，然后间接得出功率。这是一种间接的测量功率的方法。比较精确的测量功率的方法是采用模拟乘法器构成的功率变送器，或者用数字话的测量方法(告诉采样电压、电流数据，再对数字信号进行处理)，直接测量功率。4) 应急柴油发电机与蓄电池组的检测方法 为了保证消防泵、消防电梯、紧急疏散照明、防排烟设施和电动放火卷帘门等消防用电，必须设置自备应急柴油发电机组，按一级负荷对消防设施供

30、电。柴油发电机应起动迅速、自起动控制方便，市网停电后能在1015s内接带应急电源。应急柴油发电机组电压、电流等参数，机组运行状态、故障报警和日用油箱液位等。应急柴油发电机组的监测原理如图(3)。 高层建筑物中的高压配电室对继电器保护要求严格，一般的纯交流或整流操作难以满足要求，必须设置蓄电池组，以提供控制、保护、自动装置及事故照明等所需的直流电源。镉镍电池以其体积小、重量轻、不产生腐蚀性气体、无爆炸危险、对设备和人体健康无影响而获得广泛的应用。对镉镍电池组的检测包括电压监视、过流电压保护及报警等，监控原理图如图(3)。图(3) 应急柴油机组与蓄电池组的监控原理 (3) 系统监控参数及模块配置配

31、电系统监控参数OptiSYS控制模块配置设备名称与控制功能数量输入输出模块配置型号数量DIAIDOAO变压器2电源模块PS3201变压器温度2CPU模块PAC313-11变压器超温报警2数字量输入DI316-11高压进线2模拟量输入AI304-11电压2模拟量输入AI308-13电流2频率2功率因数2有功功率2主开关状态2主开关报警2低压进线2电压2电流2频率2功率因数2有功功率2主开关状态2主开关报警2应急柴油发电机组1电压1电流1油箱液位1机组运行状态1机组故障报警1蓄电池组1电池电压1合计122600说明：PS320：输出电压24V，输出电流0.8A； DI316-1：16点有源、无源开关量输入；AI308-1：8点通用输入，电流、电压、热电阻、16位，0.5%精度；AI304-1：4点通用输入，电压、电流、热电阻、16位0.5%精度29