智能建筑自控系统的电气控制方案

智能建筑自控系统的电气控制方案

张兆锦

【摘要】本文针对智能建筑自控系统相关标准、电气控制接口等问题进行了探讨，并结合工程案例进行了说明，可为类似工程提供参考和借鉴。

【关键词】自控系统；电气控制；控制接口；智能建筑

智能建筑（IntelligentBuildings）是建筑技术与计算机信息技术相结合的产物，是信息社会与经济国际化发展的结晶[1]。智能建筑主要由楼宇自动化控制系统（BAS）、通信自动化系统（CAS）和办公自动化系统（OAS）所组成。要真正做好楼宇自控系统并不容易，因为现代建筑中设备很多，各种设备的运行方式和电压等级各不同，其中系统网络与设备的接口就是重要的环节，大量工程实践表明很多建筑设计院和施工单位对楼宇自控系统中的DDC与电气控制箱等接口电气控制不重视，造成楼宇自控系统存在很多死角和缺陷。因此，本文对智能建筑自控系统中的相关问题进行了探讨。

1智能建筑自控系统相关标准

作为智能建筑楼宇自控系统的标准，侧重于以建筑物为平台，强调智能化系统与建筑结构的配合与协调，在技术应用方面主要涉及监控技术应用、自动化技术应用等。目前，《民用建筑电气设计规范》（JGJ16-2008）和《建筑电气工程施工质量验收规范》（GB50303-2002）等规范的颁发实施，为楼宇自控系统的建设建立了技术规范[2]。但是电气自动化技术发展很快，一些新技术的应用使得标准规范仍显滞后，需要电气技术人员结合最新技术成果准确把握。

2楼宇自控系统电气控制接口分析

2.1电气控制箱接口

一般在建筑设计阶段，设计院对楼宇自控系统的设计局限于概念性设计，用户的大量需求不能反映在设计图纸上，于是业主们只好寄望于系统集成商的二次深化设计，但是系统集成商不能完全理解建筑上的设备控制要求，特别是对电气配电箱控制系统不理解，如果施工单位不重视或不理解楼宇自控系统对配电箱控制系统的要求，就有可能造成楼宇自控系统失败，不仅浪费施工资源，也造成经济损失。

楼宇自控系统与建筑设备之间的接口关系到DDC指令能否直接、有效地作用于各建筑设备，直接影响系统能否顺利开通。系统集成工程师在方案制定之初就应向发展商或建筑设备电气控制箱的供应商提出接口要求，如电气控制箱应提供手/自动转换、开/关指令、开/关状态、故/障状态等接点及对这些接点的要求。

在电气控制箱生产前还要确定电压要求，一般电压为直流24V或交流220V或380V，在工程中应根据具体情况综合考虑接口控制线路的电压等级，从设备的安全及抗干扰要求首先考虑直流24V，但是不能长距离操控，由于电压较低，控制线路电流较大，如果DDC离设备接口点线路较长，电压降较大，而会造成控制无法实现；如果采用交流220V或380V控制线路，控制线路电流较小，但对系统干扰明显加大，特别是交流电压加在DDC的继电器上，对系统的安全不利。

2.2现场传感器、执行器接口

传感器、执行器的信号类型与控制模块的信号类型应一致，建筑上设备种类很多，标准也不统一，在系统集成设计和施工时必须考虑统一，特别是在设备订货时向生产厂家提出要求，满足控制要求。传感器、执行器的输入、输出信号类型与控制模块的输入、输出信号类型是否一致，直接关系到楼宇自控系统能否顺利开通，制定方案时应该予以重视。一般应注意两点：（1）两者类型是否一致。随着传感器、执行器技术的发展，其输入、输出信号类型也在发生变化，如温度传感器的信号类型一般为模拟输入（AI），而采用占空比技术的温度传感器的信号类型则为数字输入（DI）；再如电动调节阀的信号类型一般为模拟输出（AO），而采用浮点控制技术的电动调节阀信号类型则为数字输出（DO）。仅凭经验认为温度传感器为AI信号，电动调节阀为DO信号可能会失败。（2）两者类型一致时，还应注意是否匹配。两者类型一致时，也同样存在是否匹配的问题。如AI信号有2～10V和4～20mA的区别，DI信号则有频率大小的区别。4～20mA的AI信号要经过处理才能接到2～10V的AI模块板上，而脉冲间隔为ms级的DI信号接到s级的DI模块板上后，可能会产生误报等问题。

2.3设备检测接口

建筑上有大量的成独立系统的设备或大型设备，如消防系统和中央空调制冷主机或热泵主机等，对楼宇自控系统的DDC来讲，只能监控这类设备或部分控制，这类系统不光要考虑接口的配合，还要考虑楼宇自控系统和消防系统的接口统一以及中央空调制冷主机或热泵主机的软件兼容及开放程度。

以消防系统接口为例。对消防系统来讲自成报警联动系统，水、电、风各设备齐全且联动建筑各类设备。当火灾来临时，消防系统会停止火灾部位的通风空调设备，切断与消防无关的电气系统，开启相关的消防灭火系统、防排烟系统、防火区域隔离设备、电梯迫降系统等。很多建筑内的地下室防排烟和正常通风系统为同一系统，消防系统优先，空调风系统和消防联动，消防系统主设备受楼宇自控系统和消防系统双重监控和联动控制，很多智能建筑把消防主控机房和楼宇自控系统主机房设在一起。可见，楼宇自控系统和消防系统相衔接面很广，兼容和接口统一很重要。

大型设备专业设备接口在建筑中常见的中央空调主机，如螺杆制冷主机、热泵机组等，这些设备本身智能化程度很高，有很完整的操控检测系统，而且可以通过主机来控制相关空调循环水泵、冷却水循环水泵、冷却塔风机等。楼宇自控系统对这些设备的控制方式就有很多选择，这些设备的软件和楼宇自控系统软件兼容程度决定了楼宇自控系统对这些设备的控制方式。

3楼宇自控系统电气控制工程案例

某大楼建筑面积约59000m2，设XL500型DDC现场工作站13个，XL100型DDC现场工作站2个，受控电气控制箱257个，受控点达到3000多组。由于该大楼智能化程度较高，楼宇自控系统较为完整，从系统集成商系统设计开始到工程完工，各相关单位均参与其中，包括业主、设计院、系统集成商、施工单位、设备供应商等。为了给楼宇自控系统提供完备有效的控制接口，系统集成商和我们施工单位就受控设备接口点和控制方式，核对施工图设备信息将近一个月，电气控制箱生产商深化二次控制设计将近两个月，如此认真仔细的工作，使得受控设备无一遗漏。在楼宇自控系统施工图出图时已很严密和完整。以接口控制电压为例，所有受控电气控制箱控制点电压为交流220V，运行状态反馈为无源开关信号，故障报警为无源开关信号，手自动状态为无源开关信号，现场的传感器、执行器接口均为直流24V。对所有消防系统设施进行设备监控，对3台100万大卡制冷机组实施起停控制并对机组运行状态进行监控。在施工过程中，严格控制施工各环节，对所涉及的设备严格把关，严格管线敷设，严控线路长度和线径。由于对控制接口的重视及严谨的设计和周密的施工，该大楼投入使用以来一直运行良好。

4、结束语

智能建筑往往是从楼宇自动化控制系统开始，它同时也是智能建筑中最为复杂的一部分。随着科技和网络的发展，各种设备系统软件平台的开放，现代建筑的智能化程度越来越高，通过楼宇自控系统智能网络，对建筑中的水、电、空调、设备等进行检测和控制，合理的系统配置使建筑获得最大程度的效率和节能效果。

参考文献：

[1]方炜.智能楼宇设备管理系统的集成与实现[D].西安电子科技大学,2007

[2]毛菊英.电气自动化技术在现代建筑中的应用探讨[J].科技创新导报，2012.