摘要：建设银行天津市分行新营业大楼(简称天津建行大厦)业已建成，即将投人使用。天津建行大厦采用楼宇自控系统，对大厦内使用的冷冻机组、空调机组、新风机组及公共照明进行以计算机系统为主的自动化控制，大厦内还采用了结构化综合布线系统，对提高大厦的使用功能、节省能源、提高经济效益必将产生深远的影响。天津建行大厦称得上是一座现代化智能大厦。
关键词：楼宇自控，系统，应用
一、Exeel5000楼宇自控系统简介
Excel5000是Honeywell公司于1994年推出的全新的建筑物自动化系统。首先它采用了共享总线型网络拓朴结构，把分布在大厦内不同部位的控制分站用一条普通双绞线(总线)互联，形成集散式控制，通信速率高达IMbpS。分站设在被控设备附近，成为现场工作站。每个分站均采用微机，实现全部控制功能，其工作状态与中央站无关。分站直接挂在总线上，实现与中央站之间的数据通信和分站之间的数据通信。现场控制器是分散控制分站，中央站与分站可以直接通信。天津建行大厦所采用的大型控制器(xL500)和中型控制器(xL100B)配有安装式操作终端(xI5sl)和桌面式操作终端(xI582)，并配以现场操作软件包(XI584)和工具软件包(CARE及LiveCARE)进行现场调试和程序修改等操作。
其次它采用了分级分布式系统，构成开放式局域网络。网络结构分为三层，最上层为信息域的干线，采用总线型以太网络(或令牌环网)，以roMbPs的速率把多个工作站连接起来，实现共享资源以及各工作站之间的通信;第二层为控制域的干线，构成集散控制的分站总线，以IMbPs的速率把控制器(分站)连接起来;第三层为分散的微型控制器(子站)互联使用的子站总线，子站总线通过子站连接器与分站总线连接在一起。
再次，Excel5000还具有产品的向上兼容性，所有的Honeywell公司的产品均可纳人Exeel5000网络中，同时Excel5000支持结构化综合布线系统。事实上，天津建行大厦楼宇自控系统通信网络采用了结构化综合布线系统，并由北京德达数据系统公司负责安装调试，它综合了大厦内几乎所有的弱电系统，为大厦提供了一个投资合理又拥有高效率的便利的信息高速通路。
二、Excel5000基本型
建筑物自动化系统
根据天津建行大厦内设备的功能及其使用范围，大厦楼宇自控系统采用的是ExeelBuildingsu-pervisor(XBS)—基本型建筑物自动化系统。XBS系统最多可控制36000点，它是以空调制冷、电器设备为控制对象的建筑物自动化系统，XBS系统主要由硬件和软件两部分组成。
1.硬件的组成
中央站:中央控制主机为DELLPentium133PC机(硬盘为IGB，内存为SMB)。此时，中央站可称为XBSServer，分站总线接口卡XPC500可连接一条C一US，最多为3台XPC500。
分站:xL系列直接数字控制器(DDC)可直接挂在C多US上。
(一)xLlooB中型控制器(36点)
这是一台有12个通用输人控制点、12个数字量控制点和12个通用输出控制点的控制器，微处理器芯片为Intel8OC188、RAM128KB、05EPROM5一ZKB，并装有先进的快可擦存储器FlashMemo128/256KB(小硬盘)作为控制器数据库，供用户在现场调试编程使用。
该控制器适用于大厦内新风机组，空调机组及公共照明，大厦主楼为30层，每2层使用一个XLlooB控制器，再加上裙房空调机组、大厅照明、楼外泛光照明等，共使用了21个XL100B控制器。这些控制器配有一台便携式手操器(xI582AH)，在现场完成编程和调试等操作。
(2)XL500大型控制器(最多128点)
这是一台采用可插拔式的功能模块组合型大型控制器，用于冷冻机组、变电站等设备比较集中的地方。根据控制对象不同类型控制点进行不同点数的组合，以使控制器能最有效地利用其控制点和控制功能。XL500的电脑模块为XL501O，配置与XL100B基本相同。每台控制器最多可装有18个功能模块:1个控制模块(XLSO10)、1个电源模块(XP502)、16个输人/输出模块(xr52lA、xr523A、XF522A、XF524A等)。
(3)继电器模块MCE3
由于XL100B数字量输出功率很小(尤其是在工作电压受到限制时)，所以需要用继电器来完成实际的输出控制功能。MCE3是一组由三个继电器组成的模块，可供三个数字量输出(DO)来使用。其中Kl和KZ两个继电器各有1个单刀双掷(转换)接点，而K3继电器只有一个单刀单掷(常开)接点。KI、KZ、K3每个接点的容量为240V、ZA。
(4)传感器和执行器
为了满足楼宇自控系统的控制功能，现场设备附近安装了许多传感器和执行器，用于采集控制参数，达到自动控制的目的。传感器负责将现场的物理参数转换成控制点信号传送到上一层控制器，如空调系统的传感器包括温湿度传感器，压差传感器、流量传感器等;执行器负责将控制器传送来的控制信号转换成相应的物理动作，如新风机组的水门执行器、风门执行器等。综上所述，可把XBS系统的结构分为三个层次。
第一层:由传感器和执行器构成，用于采集控制参数，并将控制信号转换成相应的物理动作，它们是组成楼宇自控系统最基本的要素。
第二层:由分布于各控制区域内的分布式微处理器构成，主要负责收集控制信号，并根据现场状况向执行器发送相应的控制指令，同时负责将本区域内的控制信号向上层传输。实现功能为控制点的信号处理、直接数字控制(DDC)和时间调度等。
第三层:由DELLPC机组成的控制中心构成，进行大范围控制管理，实现功能为原始数据的采集、整理和记录，控制顺序设计、图形化控制状态的显示等程序化功能。
2.软件的组成
(1)操作系统
控制中心由DELLPC机构成，该PC机上安装了DOS6.22操作系统、WindowS3.11视窗软件包、XBs软件包、Mierografxnesigner图形制作软件包、MierosoftExeel4.0制表软件包。
(2)应用软件
XBS软件是属于第三代集散系统(TDS)技术的最新图形化软件，它运用窗口技术，操作完全图形化，内容丰富、直观，画面响应速度快，选用智能显示技术，完全实现了CRT化操作。ExeelCARE和LiveCARE软件包是一组图形化工具，用户可非常方便地编制控制系统中各个DDC控制器上使用的应用程序。CARE软件用来检查控制方法和开关逻辑，以便建立多种控制文件和系统设备的汇总表。LiveCARE软件用于现场调试各种DDC控制器的控制动作，以检查程序设计的正确性，协助系统的启动与开通。
①CARE和LivecARE软件的功能。主要有:绘制控制系统原理图;运筹控制方法;设置开关逻辑;确定时间逻辑;提供各种算法;建立控制文件;控制程序仿真。
②CARE软件编制应用程序的方法。在CARE软件中，储存了大量控制规则，实际上是自动控制技术中的“专家控制”，形成标准化并可以立即付诸使用的各种应用程序。对以上标准化程序作相应的修改，以满足用户的设计要求。
为减少设计应用程序的工作量，提供一系列应用程序子模块作为参考，这些子模块可分为以下几类:
输出模块:用于提供模拟控制和数字控制，通常与机械设备接口，如风门、水门、风机、水泵、照明开关等。控制方案模块:用于提供控制信号输出，控制方案包括顺序、串级控制，比例积分微分(PID)控制等。
超驰模块:用于提供超驰控制，特定的超驰模块包括用于节能模式、湿度超驰模式等。
单独运作模块:用于提供静压控制、流量控制、湿度控制等。这些模块均有内置的特定的功能。
通用模块:用于提供一般功能，如手动开关、监控点设定和调整等。
③应用过程。首先用鼠标单击，调出控制示意图。将软件中有关控制文件的各种图素拼出所需要的完整的控制图形。完成制图后，可由两种途径将控制要求确定下来。
a.控制方法—以PID为主体的连续控制。根据现场条件、运算结果、时间程序等原则，按照模拟点、数字点或软件点来决定控制方法。CARE数据库提供有控制图标(icon)侧条的工作区来完成控制方法的设置，这些图标侧条如下。
Min:在模拟输人中选取最低值。
Max:在模拟输人中选取最高值。
+:把所有模拟输人值相加。
一:求出模拟输入值之间的差值。
AVR:计算出模拟输人值的平均值。
PID:使某模拟输出值以两个模拟值(一个是控制变量，一个是参考值)来作PID控制。
CAS:串级控制，其作用是使一个Pl控制器的作用具有主控制器和串级控制器的功能。
RAP:超时后的室温变化极限(“ramn”功能)。
MAT:以数学方法编辑器对另外的控制图标修正其输人。
CYC:完成间隙运作。
zEB:对加热、制冷及零能带决定其设定值，以保持预先设定的舒适区间。
b.开关逻辑—以时间和状态为转移条件的顺序控制。在要求开关控制时，CARE提供一个逻辑表完成开关逻辑，以设定控制器输出状态。当前应用的开关条件出现时，控制器会传输一个编程信号给一个相应的输出，即根据某种情况赋“真”、“伪”二值之一给某一输出，开关逻辑比控制方法有更高的优先级别。例如，如果“控制方法”决定一台新风机应该启动，但是“开关逻辑”此时认为这台新风机不能运转，那么最终结果是这台新风机不能启动。
④时间功能。CARE软件还提供时间表控制，决定设备以工作日、休息日乃至年度的时间设定的工作。这对新风机控制、照明控制非常方便。时间功能也是和开关逻辑、控制方法集成在一起，用于对被控制设备进行全盘考虑的。
⑤数学编辑器。当一个控制结果并非来自一个熟悉控制器的某一点而需要更多的点参与时，就可以用数学编辑器来进行数学计算协助得出结果。LiveCARE是一个软件包，以检查某控制器的控
制方法和开关逻辑是否满足实际情况并符合用户的需要。这在直接数字控制投人实际运行前是非常必要的，它在设计与现场实现之间起到沟通的作用。在视窗环境下，用户应用LiveCARE可以监视、固定硬件和软件点，观察和改变控制参数，也可以观察硬件和软件点被赋与的用户地址。
三、控制功能和范围
天津建行大厦楼宇自控系统软件，是由Hon-e卿ell公司开发的ExeelBuildingSupervisorversion1.2.01版软件。主要功能是对天津建行大厦内的动力设备进行实时监控。
1.冷冻机组控制
根据冷负荷对冷冻机组进行起停控制。监控冷冻机的一次水泵状态、二次水泵状态、水流状态。监控的参数有:冷冻泵状态、送水温度、水流状态、水阀开关状态、冷冻水送水温度、冷冻水回水温度、分水器供水压力和集水器回水压力等。这些参数同时显示在屏幕上。当某一项发生故障时，迅速弹出报警画面，同时将报警信息、报警设备、报警位置反映出来。这些报警信息可指导我们及时排除故障，确保设备正常运行。
2.冷却塔控制
根据冷却水供回水温差以及冷冻机运行台数，分级控制冷却塔风机机组。根据冷却水供水温度，调节冷却水旁通阀，保持冷却水温度不低于设定温度。监控的参数有:冷却塔风机状态、冷却泵状态、冷却水供水温度和冷却水回水温度。
3.燃油锅炉监视
大厦采用燃油锅炉供热，由于油炉的特殊要求，没有对油炉进行控制，只对二次热水泵启停进行控制，以达到对水流量进行控制的目的。监测的参数有:热水泵状态、分水器供水压力、集水器回水压力、油炉出水温度和油炉回水温度。
4.液位监测
对位于大厦高区中区和低区的三个大水箱进行液位监测，主要目的是保证消防用水和生活用水。当水位高于临界值或低于临界值时，计算机屏幕立即弹出报警画面，并显示报警信息、报警位置，确保高水位不溢水，低水位不枯水。
5.空调机组控制
根据回风温度或室内温度调节冷水阀、热水阀的开度，以达到控制温度的目的。控制说明如下:
(l)根据回风温度RaTemp和PID，调节水阀Htcwlv，保持回风温度为设定温度(Tset20℃)，调节精度为土1.0℃。
(2)根据室外新风温度、新风湿度，计算室外烩值。根据烩值控制新风门、回风门。新风门、回风门相互联锁。
(3)在冬季，当风机盘管温度低于5℃时，防冻报警，风机停止运行，新风门关至8%，水阀开至35%。
(4)在冬季，当新风温度低于5℃时，根据预热温度T1、PID，调节蒸气阀，保证进风温度高于5℃。
(5)过滤网两侧压差达到一定值时，过滤网有堵塞报警。
6.新风机组控制
新风机组控制原理与空调机组基本相同，但比空调机组简单。
7.热风幕控制
为了隔离大厦内外温度，保持大厦内的温度不受外界温度影响，对大厦正门和营业厅大门两处的热风幕进行启停控制。
8.电力测量
电力测量主要是监测大厦变电站变压器的运行状态，测量电网电流、功率因数和A.B.C.三相电压。并计划在此基础上计算电量，即根据电流、电压及有功功率，计算出大厦每天的耗电量以及累计耗电量。
9.公共照明控制
所谓公共照明控制是指根据照明环境的实际需要定时开关上述公共区域照明。大厦内每个照明区域有两路控制线路，即主路和副路。主路控制照明区域的绝大部分灯;副路则控制照明区域的少数灯，即夜间巡更灯。通过对公共照明控制可以降低电能消耗，延长灯泡使用寿命，减少员工劳动强度。大厦外装饰性照明一般为傍晚开、深夜关。可以根据季节变化，通过软件调整开关时间;还可以根据实际需要缩短或延长照明时间。为了便于对楼宇自控系统的管理，大厦平面简图已被输人到计算机内，楼宇自控系统的功能、类型和范围，也都以图形或文字的形式描绘在平面图一。这些图形文件与控制对象一一对应，前后呼应，成为我们自行开发的楼宇自控系统辅助管理软件。通过这些辅助管理软件，可以迅速准确地了解大厦动力设备的基本情况，掌握楼宇自控系统的控制功能和范围，用最快最简捷的方式排除故障，解决实际问题。实践证明，这些软件已经成为楼宇自控系统不可缺少的辅助工具。
四、结束语
以上介绍了天津建行大厦楼宇自控系统的主要内容和投人运行后的基本情况。尽管楼宇自控系统前期投资较大，但是投人运行后所产生的经济效益是相当可观的，随着时间的推移，这种效果越来越明显。这对金银泰服务中心日后对大厦进行科学化管理，提供了一个重要的现代化手段、一个全新的高科技工具和一个较为完备的自动化控制系统。当然天津建行大厦还配有其它现代化管理系统，如结构化综合布线系统、消防报警系统、保安监控系统，它们都将成为对大厦进行科学化管理的工具。
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