建筑智能化实训室BA操作台的开发

（一）前言
当今，世界各地的建筑管理部门为了使其客户拥有更舒适的环境而正在寻找创建完美室内环境的方法，他们越来越注重于通过优化控制提高管理水平和环境质量的可调性。智能建筑向人们提供全面的、高质量的、快捷的综合服务功能，它是现代高科技的结晶，是建筑艺术与信息技术完美的结合。楼宇自控系统(Building Automation System，简称BAS)是智能大厦的一个重要的组成部分。它的监控范围通常包括空调系统、送排风系统、给排水系统、变配电系统、照明系统、电梯系统等。
当前随着建筑物的规模增大和标准提高，建筑内需要安装的机电设备数量也急剧增加，这些设备分散在建筑物的各个楼层和角落，若采用分散管理，就地监测和操作将占用大量人力资源，有时几乎难以实现。如采用楼宇自控系统，利用现代的计算机技术和网络系统，实现对所有机电设备的集中管理和自动监测，就能确保楼内所有机电设备的安全运行，同时提高大楼内人员的舒适感和工作效率。
实训中心BA实训室开发就是应目前这种应用形式而设计的一个模拟BA系统操作台来实现楼宇监控系统各子系统的模拟监控，从而实现培训学员对BA各子系统的熟悉、实现对BA系统的操作、调试。从而掌握整个BA系统的控制。
（二）系统具体设计
本次实训中心BA实训室由一个培训用Siemens的APPOGEE系统的MEC200系列控制器来实现模拟演示板上各BA子系统的监控。此次模拟台的BA控制系统主要由空调系统、给排水系统、变配电系统组成。
1.各系统具体设计及实现的操作功能
（1）空调系统
第一个系统为空调系统，空调系统是BA控制系统中最主要的监控对象，所以在BA培训中也应该是最主要的培训内容，因此采用了比较大的版面来做教学用，培训的目的是使学员认识一般空调的原理，理解一般空调中的监控点位，熟悉一般空调中BA监控末端设备等。首先BA系统用（印刷模拟板）彩色纸打印出一个典型的空调机组结构图，图形象的表现了一个典型空调系统的整个结构和功能，方便对学员的教学和教师的讲解。具体模拟示意图如图1：

图1
模拟系统具体实现功能：在预定时间程序下控制空调机组的启停，可根据要求临时或者永久设定、改变有关时间表，确定假期和特殊时段空调的启停(DO)。这里通过一个小风扇来模拟风机的运行。
温湿度控制：通过安装在送风风管上的风管温湿度传感器测量送风温湿度(AI)。
根据系统的设定的送风温度与设定的温度值，当送风温度高于设定值时，开大冷水阀开度以达到降温的功能；冬季来调节水阀开度当送风温度低于设定值时开启电加热控制来调节送风温度以满足控制区域内温度的要求，同时节约能源。
根据系统的设定的送风湿度与设定的湿度值来开启电加湿控制，以满足送风湿度的需求。由于实验室操作台在模拟实验中温湿值是一定的，所以温湿的调节控制将通过软件改变设定值来达到模拟运行的效果。
状态监测：通过拨动开关模拟启动风机运行状态信号(DI)；通过空调控制柜的手自动切换开关监测风机的手自动状态信号(DI)；通过安装压差开关，监测初效过滤网两侧压差，根据设定值产生阻塞报警信号，提示清洗过滤网，提高过滤效率。一般压差设定值为20-300Pa，可调报警范围(DI)。
具体空调系统监控点通过以下设备来实现：模拟输入点（AI）送风温湿度点（采用温湿度传感器实物）；模拟输出点(AO)新风阀控制（采用风阀驱动器实物）、回风阀控制（风阀驱动器实物）、冷水盘管阀门驱动器控制（阀门驱动器实物）、电加热开关控制（控制用小指示灯来代替）、加湿器模拟控制（控制量用小灯亮度或模拟条来显示）；数字输入点(DI)压差开关（压差开关实物）、风机运行状态（继电器触点、并拌以实物小风扇演示）、手自动状态（继电器触点）、故障状态（热继电器触点）；数字输出点(DO)风机启停（继电器触点）。
（2）给排水系统
第二个系统为给排水系统，给水系统主要演示将生活水池的水通过水泵打向屋顶水箱的过程，同时根据屋顶水箱的水位来控制水泵的启停，排水系统主要演示将污水池的水排出的过程（根据污水池的水位来控制水泵的启停），它主要使得培训学员了解一般给排水系统的控制原理和监控点位。针对此系统设计出一个典型的给排水结构图，方便对学员的教学和教师的讲解。给水系统监控以下点：DI泵运行状态（小灯演示）、高、低水位（拨动开关加灯显示）；DO泵启停（继电器触点），排水系统监控以下点：DI泵运行状态（小灯演示）、高、低水位（拨动开关加灯显示）DO泵启停（继电器触点）如图2。

图2
模拟系统具体实现功能：通过拨动开关学员可以模拟高低液位状态到DDC控制器，从而DDC处理器根据监测到的液位状态通过软件程序设置来自动启停水泵。对于屋顶水箱高液位时自动停泵，低液位时自动启泵；对于污水池高液位时自动启，低液位时自动停泵。
（3）变配电系统
第三个系统为变配电系统，变配电系统简单的演示了由强电—电压电流变送器再到DDC控制器的方法，它主要使得培训学员了解到DDC监视变配电的方法。监视的点位：系统需要监测的电流、电压值。系统选用MULTITEK电压变送器（M100-VL3）、电流变送器（M100-AL3）来实现参数监测。
模拟系统具体实现功能：通过模拟板上的示意让参加培训的实训人员对变配电系统的监测有一定的了解，同时熟悉一般变配电系统所用到的电流、电压表的具体接线。
在变配电系统中一般通过电流互感器将回路中要测量的电流值转换成电流表能接收的0~5A的电流值。这里受实验室供电电源的影响，在设计中应用在24V电源回路中串入大功率电阻来获得电表所能监测的电流值（I=24/R，0＜I＜5A）。
具体如图3 所示。

图3
2.系统设计的主要接线图
以上三个系统的监控点通过DDC控制器MEC200来实现控制。具体接线图如图4所示：

图4
BA系统的控制器和末端设备的接线端子等都设计成插孔插针型，在培训学员的时候，学员可以采用两端带插针的线缆现场接线，非常方便学习，既使得学员可以自己接线、了解学习整个布线，又能使学员可以灵活应用所学进行实习。
（三）系统具体设计信号对照表（表1、表2）
表1 继电器信号对照表

K1	风机运行状态	K6	电加热控制
K2	风机手自动运行状态	K7	电加湿控制
K3	生活水箱高液位	K8	风机启停控制
K4	生活水箱高液位	K9	滤网压差
K5	生活泵启停控制

表2 指示灯、拨动开关信号对照表

LT1	生活水箱高液位指示灯	S1	风机手自动拨动开关（三位）
LT2	生活水箱高液位指示灯	S2	风机手动运行拨动开关（二位）
LT3	生活泵启动指示灯	S3	滤网压差拨动开关（二位）
LT4	电加热启动指示灯	S4	生活水箱高液位拨动开关
LT5	电加湿启动指示灯	S5	生活水箱低液位拨动开关

（四）结论
实训人员通过以上具体操作，比较明确的了解楼宇自控系统的具体设计思路及其实现功能，从而进一步明确BA系统的控制原理，达到实训的基本目的。

 
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