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发信人: xinyu (完了完了全完了), 信区: civilengineering
标  题: 智能楼宇的集散型计算机过程控制系统
发信站: 听涛站 (Sun Jan 16 02:50:20 2000), 转信

智能楼宇的集散型计算机过程控制系统
Distributed Control System of Computer Process on Intelligent Building
浙江大学 姚建民 宋毅明 秦筑君
　
一、概述
二、集散型计算机过程控制系统设计
三、实例
四、采用集散型计算机过程控制系统所产生的效益
五、结束语
关键词：集散型计算机过程控制，中央计算机站，直接数字控制器，智能大厦
Keywords: Distributed Control System of Computer Process ,Center Computer , 
Direct Digital Controller, Intelligent Building
摘要：楼宇设备监控和管理自动化系统在国外已广泛应用，国内还属刚兴起，本文结合
某大厦的工程应用为背景，应用集散型计算机过程控制系统于高层建筑设备监控和管理
，并对各主要设备监控和管理的内容进行阐述。
Abstract: The building equipment control and manage automatic system had bee
n applied far and wide abroad, that just rise in nation. This theme, on back
ground of some intelligent building project, describe the application of Dis
tributed Control System of Computer Process on the equipment control and man
age of skyscraper.
一、概述
　　改革开放和国家经济的增长带动了建筑业的发展，高层建筑不断涌现。这随之带来
高层建筑内部大量机电设备的应用，为了提高设备的利用率，合理地使用能源，加强对
各机电设备的监控和管理，自然地就提出高层建筑设备监控和管理自动化系统。这也是
近来国内建筑业兴起的智能大厦的重要组成部分。
　
二、集散型计算机过程控制系统设计
　　高层建筑设备监控和管理自动化系统是一个由中央计算机站（可有多个工作站），
及直接联结在同一条通信线路上的若干个分布在所属受控对象附近的现场直接数字控制
器（DDC），以及传感器、执行器等现场设备所组成的集散型计算机过程控制系统，系统
框图见图一。它主要是对高层建筑内空调及冷冻水、冷却水、热水系统，给、排水系统
，电梯、扶梯运行系统，送、排风系统等机电设备进行自动监控和管理。
　　1、中央计算机系统
　　中央计算机站为人机对话的主要桥梁，操作员可通过计算机和系统软件直接监控和
管理所有输入/输出的状态。中央计算机站由一台计算机，一块插于计算机内的通讯模块
（或网络控制器），打印机、管理软件组成，它具备以下功能：
　　（1）按预先编制的工作程序、参数、启停时间、故障处理等实行自动的监测和控制
；
　　（2）对各监控对象的运行状态，高低峰值和实际监测数据等分析处理，以表格、图
形等显示，并进行记录备档，作为设备管理和维护的依据；
　　（3）随时实施人机对话功能，按指令实现自动监控；
　　（4）当受控设备工作参数超出监控范围或设备发生故障等实现声、光报警，根据各
种具体情况提供解决的参考方案。并把故障情况、解决办法等自动记录，以备查询或下
次同类故障解决所用；
　　（5）中央计算机对现场直接控制器进行集中管理，具备完善的系统自诊断和故障处
理功能，具有高可靠性和容错性，同时可以防止非授权人员的非法侵入；
　　（6）具有高级控制策略和优化控制计算的能力；
　　（7）与其他计算机系统联网功能。
　　2、直接数字控制器（DDC）
　　直接数字控制器是现场控制器，它自带微处理器和时钟，并可任意编程或进行预设
编程，以适应控制的要求。它接收传感器及设备传来的信号，并按给定程序指挥执行器
，实现特定的功能，同时它执行中央计算机站发来的指令，并把所有的信息传到中央计
算机站，中央计算机站与DDC之间、DDC与DDC之间采用点对点的通讯，共享信息，实现协
调策略。DDC具有自治性和独立性，在与中央计算机站失去联系的情况下，能继续工作。

　　DDC按现场就近设置的原则，分设于设备机房或楼层弱电井内，用于监控和管理该层
或相邻层的机电设备。
　　3、监控和管理内容
　　楼宇设备监控和管理自动化系统主要对以下系统实行监控和管理：
　　　空调用水自控系统；
　　　空调机组、新风机组自控系统；
　　　给、排水自控系统；
　　　送、排风自控系统；
　　　变配电、自发电监测系统；
　　　照明控制系统；
　　　电梯、扶梯监测系统；
　　　锅炉监测系统；
　　　及其他设备监控系统。
　　下面就几个系统简述：
　　① 空调用水自控系统
　　本系统由冷冻机组、冷冻水泵、冷却塔、冷却水泵、热交换器组成的空调冷热水供
应系统。自控方案如下：
　　A.根据水系统的供回水温度和流量计算空调系统的冷（或热）负荷，以此来对冷冻
机组、冷冻水泵、冷却塔、冷却水泵、热交换器等进行台数控制，同时监视其运行状态
。
　　当冷冻机组、冷冻水泵、冷却塔、冷却水泵等发生故障时进行报警。
　　通过计算冷冻机组、冷冻水泵、冷却塔、冷却水泵、热交换器等的运行时间，采用
轮换启动的方式，提高设备的使用寿命。
　　B.根据系统供水管和回水管压差的增减，比例控制供水管和回水管之间的旁通阀，
以保持系统的平衡。
　　C.对各设备进行启、停控制，冷冻机组投入方式为：冷却塔风机→冷却水泵→冷冻
水泵→冷冻机组启动；关闭方式取相反的次序。
　　D. 供热水温度由热交换器热媒管上的调节阀调节热媒量，使水温稳定在设定值。
　　② 空调机组自控系统
　　A.根据回风温度控制冷/热水管，使室温控制在预定温度。
　　B.热焓控制，调节新风门、回风门、排风门开度，控制新风、回风比例。
　　C.当初效过滤器两端压差大于设定值时，系统报警，提醒清洗过滤器。
　　D.根据时间或程序控制风机的启停，同时监视其运行状态和计算运行时间。
　　E.新风电动阀与送风机连锁，排风电动阀与回风机连锁。
　　F.房间内湿度相对低时，开启加湿器。
　　G.送风温度一般用于监测，因为房间热负荷随时间变化。
　　H.季节变化转换控制。
　　I.无级变频调速控制，节省能耗。
　　J.与其他设备（消防、风阀、风机）连锁控制。
　　③ 新风机组自控系统
　　A.根据送风温度控制冷/热水盘管，使室温控制在设定值。
　　B.当初效过滤器两端的压差大于设定值时，系统报警，提醒清洗过滤器。
　　C.新风电动阀与送风机连锁。
　　D.新风温、湿度为全区域点，控制新风机组时多台机组共用一个新风温、湿度参数
。
　　E.根据时间或程序控制风机的启停，同时监视其运行状态和计算运行时间。
　　F.送风温度低限报警连锁控制。
　　G.无级变频调速控制，节省能耗。
　　④ 风机盘管自控系统
　　风机盘管系统如采用中央系统控制方式，系统投资将较大，根据经济实用的原则，
在每个房间内设置可自动调节的恒温控制器带三速开关，可调节风机三档速度，并带有
电源开关。对一般的房间，中央控制室开关风机达到控制风机盘管目的。这样既可中央
集中控制，又可根据具体情况分散管理。
　　⑤ 变配电、自发电监测系统
　　A.对高配电压间和变电所的主进出线的三相电流、三相电压、功率因素、频率、功
率检测计量，及各空气断路器的开关状态进行监控。
　　B.对应急发电机组主进出线的三相电压、三相电流、功率因素、频率、功率检测计
量，及各断路器的开关状态进行监控。
　　C.对发电机组工作状态进行监控。
　　D.对变压器工作温度、状态、故障进行监测。
　　E.联络柜联络开关的状态监测。
　　⑥ 送、排风自控系统
　　A.根据时间或程序控制风机的启停，同时监视其运行状态和计算运行时间。
　　B.故障监测报警。
　　C.在需要通风换气或过渡季节加大新风时，开启换气、排风系统。
　　D.对大功率风机进行无级变频调速控制，节省能耗。
　　⑦ 给排水自控系统
　　给排水自控系统主要功能包括：水池的高、低限位监测和预警， 供水段的水压、水
池的液位监测；污水池的高限位监测和预警；水泵的状态指示及报警，按预定时间程序
自动控制各个泵的启/停；用水、用气计量和监测。
　　⑧ 电梯、扶梯自控系统
　　电梯、扶梯的工作状态监视和故障报警，并显示其停留位置（层数）。
　　⑨照明控制、管理系统
　　大厦照明控制、管理系统主要是对大厦内的照明设备实行集中的管理和控制，照明
可分：正常照明，应急照明，值班照明，警卫照明、景观照明、障碍标志灯照明等。根
据照明种类，建筑物内房间的不同用处及楼层公共区进行照明的时间程序控制和照度控
制，并可实现照明设备组与其它设备的连动控制。
　　同时通过对建筑物外观的景观照明控制，体现出一种企业的文化和优美的环境。
　　4、电源和接地系统
　　集散型计算机过程控制系统所用电源由变电所引出专用线路供电，DDC分站电源从中
央计算机站专用配电盘上以一条支路专供一个分站的方式引入。
　　DDC分站接地系统悬空，中央计算机站弱电系统汇集一点后统一接大地。
　
三、实例
　　某大厦层高为二十三层，建筑面积为2.5万平方米，内有两台冷水机组，两台板式换
热器，两台浮动盘管汽水热交换器，两台冷却塔，六台空调机组，二十五台新风机组，
两路高配进线，各类风机四十九台，各类泵二十三台，电梯、扶梯六台，锅炉两台，四
十路照明控制，各设备监控点数见表一。
　　系统采用Honeywell公司Excell 5000建筑物自动化控制系统，中央计算机站是由奔
腾处理器、540MB硬盘、20＂SVGA、EPSON打印机、XPC5000/XD505计算机内置式网络接口
器、EXCELL图形中心软件包组成。DDC共11个站，其中4台为EXCEL500直接数字控制器，
7台为EXCEL100直接数字控制器。上述二级系统构筑建筑物集散型计算机过程控制系统，
现场还有T7413A温度传感器，242PC压力传感器，FS-43J水流开关等传感器件和V5011F双
通伐等执行器件，系统组成图见图二。
　
四、采用集散型计算机过程控制系统所产生的效益
　　1. 节省能源；
　　2. 减少设备消耗，延长设备的使用寿命；
　　3. 减少设备维护，维修费用；
　　4. 节约人力，加强人员管理；
　　5. 保障建筑物与人身的安全。
　
五、结束语
　　本文以某大厦设备监控和管理自动化系统为背景，对集散型计算机过程控制系统的
应用进行阐述。楼宇设备管理自动化系统在国外已广泛应用，但就目前国内情况来看，
还属起步阶段，对如何更好地用集散型计算机过程控制系统于高层建筑设备监控和管理
，应用成熟的产品，这也是本文的出发点，至于目前楼宇自控产品大部分来源于国外产
品，如何更好地采用新技术，对楼宇设备进行科学的管理，又能符合国情，做到价廉物
美，是有待于更进一步的探讨。
　
　

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度尽劫波兄弟在
相逢一笑泯恩仇

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