基于現(xiàn)場(chǎng)總線C-CLINK技術(shù)的樓宇自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

近年來在不少城市中各種高層建筑不斷建起，建筑內(nèi)的各種設(shè)備品種多分布廣如何搞好這些設(shè)備的運(yùn)行管理，為客戶提供一個(gè)舒適的環(huán)境又能合理利用能源便于管理，降低運(yùn)行費(fèi)用是業(yè)主最為關(guān)心的，因此不少大型建筑都設(shè)計(jì)了樓宇智能系統(tǒng)對(duì)樓宇中的設(shè)備進(jìn)行集中管理。樓宇自動(dòng)控制系統(tǒng)（BAS）其實(shí)質(zhì)就是現(xiàn)代計(jì)算機(jī)集散控制系統(tǒng)在現(xiàn)代化多功能建筑中的應(yīng)用，它將建筑內(nèi)的各種設(shè)備如配電設(shè)備，給排水設(shè)備，暖通設(shè)備等在各自的現(xiàn)場(chǎng)控制器控制下按預(yù)定的控制策略使各個(gè)系統(tǒng)相互協(xié)調(diào)，工作在最佳狀態(tài)下，達(dá)到節(jié)能、舒適的效果。BA 系統(tǒng)通常設(shè)有 1 至 2 個(gè)中央控制主站，在中央主站可以監(jiān)控各個(gè)被控設(shè)備的運(yùn)行情況和重要的運(yùn)行參數(shù)，記錄運(yùn)行狀態(tài)的歷史趨勢(shì)和設(shè)備的累計(jì)運(yùn)行時(shí)間、報(bào)警類型和次數(shù)等，為設(shè)備管理分析制定維修計(jì)劃提供可靠依據(jù)。目前國外不少著名的公司如美國 HOneywell，JOHOSOH 和西門子公司等都推出了一些專門樓宇智能控制系統(tǒng)。

這些系統(tǒng)雖然功能較強(qiáng)，但系統(tǒng)投資較大。我們針對(duì)樓宇控制系統(tǒng)的特點(diǎn)，采用了基于三菱現(xiàn)場(chǎng)總線 C-CLINK 技術(shù)，用可編程控制器（PLC）組成的集散型控制系統(tǒng)，具有運(yùn)行可靠，修改控制軟件簡單，成本低等特點(diǎn)，中央站應(yīng)用亞控自動(dòng)化軟件科技有限公司開發(fā)的組態(tài)王軟件，這是一種運(yùn)行在 Windows 95/NT 上的組態(tài)軟件。具有多任務(wù)、多線程及良好的實(shí)時(shí)性，已運(yùn)用于電力、制冷、化工、機(jī)械制造、交通管理等多種工程領(lǐng)域，構(gòu)造有效的監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。整套控制系統(tǒng)已成功地在浙江印刷廠新廠房中應(yīng)用，實(shí)踐證明該系統(tǒng)性能穩(wěn)定，靈活，非常適合在一些中小規(guī)模的智能建筑樓宇自控系統(tǒng)中使用。

二，系統(tǒng)硬件構(gòu)成：

（一） CC-Link 簡介

CC-Link 是 CONTROL&COMMUNICATION LINK 的簡稱，它通過簡單的三芯屏蔽線，提供 156KBPS 至 10MBPS 的通訊速率（視系統(tǒng)通訊距離而定），最大通訊距離可達(dá) 1200M（156KBPS 速率）。CC-Link 網(wǎng)絡(luò)上可掛的各種模塊（包括開關(guān)量 I/O 和模擬量 I/O）以及子站控制器，可方便地組成各種類型的控制系統(tǒng)，并可大大簡化控制學(xué)系統(tǒng)的布線。

（二） 三菱 FX2n 系列可編程控制器簡介

三菱 FX2n 系列可編程控制器具有體積小，運(yùn)行指令速度快（0.08us/ 基本指令）內(nèi)置 8K 步的 RAM 和時(shí)鐘，具有 PID 運(yùn)算指令，是 FX 系列中性能最高的， 并且擁有模擬量控制、系統(tǒng)通訊的各種特殊用途組件，是一套可以滿足多樣化廣泛需要的 PLC。該系列 PLC 具有較強(qiáng)的通訊功能，可通過 FX2n-CCL 通訊模塊直接掛在 CC-Link 網(wǎng)絡(luò)上，組成集散控制系統(tǒng)，通過 CC-Link 網(wǎng)絡(luò)可與主站交換數(shù)據(jù)，通過主站 PC 機(jī)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行集中管理監(jiān)視和控制。

（三） 整個(gè)系統(tǒng)的框圖如圖：

三，系統(tǒng)功能和控制策略

（一）、供配電系統(tǒng)：

安全、可靠供電是智能建筑正常運(yùn)行的先決條件。本系統(tǒng)根據(jù)需要將電壓、電流、功率因數(shù)和頻率傳感器將電壓、電流信號(hào)等統(tǒng)一轉(zhuǎn)換成 4-20ma 信號(hào)送至現(xiàn)場(chǎng)控制器的 A/D 轉(zhuǎn)換模塊讀入控制器，實(shí)現(xiàn)能量管理。如配電系統(tǒng)采用先進(jìn)的微機(jī)檢測(cè)空氣斷路器并能提供 RS232 或 RS485 通訊接口和通訊協(xié)議，可用 PLC 的專用模塊代替 A/D 轉(zhuǎn)換器獲取電量數(shù)據(jù)，以提高精度和實(shí)時(shí)性、降低成本。本系統(tǒng)還可并對(duì)重要回路開關(guān)開關(guān)狀態(tài)與變壓器的溫升情況進(jìn)行檢測(cè)，監(jiān)視各種異常情況。

（二）、空調(diào)子系統(tǒng)

空調(diào)系統(tǒng)在建筑物中能源消耗最大，約占 45%左右，樓宇自控系統(tǒng)在保證提供舒適環(huán)境的條件下盡量降低能耗。根據(jù)杭州地區(qū)凍夏季換季時(shí)間不定且時(shí)間較長的氣候條件，在冷凍機(jī)房設(shè)計(jì)了以 PLC 和液晶觸摸屏組成的智能操作臺(tái)，該操作臺(tái)省去了其他各種儀表盤，使盤面標(biāo)準(zhǔn)化、小型化，節(jié)省布線。通過冷凍機(jī)房操作臺(tái)操作者可以直觀地監(jiān)視大樓內(nèi)各有關(guān)參數(shù)如各采樣點(diǎn)的溫度，室外溫濕度，各水池水位等，為操作者提供信息，并能在氣候不適合自控操作時(shí)，如換季時(shí)或設(shè)備檢修時(shí)切換至手動(dòng)操作，還可以通過本操作臺(tái)對(duì)各個(gè)設(shè)備有關(guān)參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，使設(shè)備運(yùn)行在最佳狀態(tài)。

本系統(tǒng)由冷凍機(jī)組、熱交換器和空調(diào)系統(tǒng)末端設(shè)備三部分組成：

控制策略與功能

A．根據(jù)冷凍機(jī)組運(yùn)行要求對(duì)冷卻水泵、空調(diào)水循環(huán)泵、冷卻塔風(fēng)機(jī)及冷凍機(jī)組啟動(dòng)停止順序進(jìn)行全自動(dòng)、半自動(dòng)和手動(dòng)進(jìn)行邏輯控制。