辦公樓建筑給排水課程設計精選(九篇)

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第1篇：辦公樓建筑給排水課程設計范文

【關鍵詞】樓宇設備自動化；DDC；設備組態；設備集成；IIBS；LonMker

一、引言

智能樓宇的概念在20世紀80年代誕生于美國。隨著社會的進步、科技的騰飛以及人類需求的提高，智能樓宇的需求量越來越大。目前它已成為一個國家、地區和城市現代化水平的重要標志。為向社會輸送大量的樓宇自動化技術人才，很多高校已開設了建筑電氣智能化專業。作為構成智能樓宇的3A之一，BA即樓宇自動化設備占智能樓宇能源消耗量最大。為實現智能樓宇的安全、高效、便捷、舒適以及低能耗等目標，樓宇自動化設備集成是非常重要的。為了能讓學生更好地掌握BA系統的集成技術，高校BA實驗設備的集成是非常有必要的。

由于建筑電氣智能化專業是新生專業，所以許多高校的相關實驗設備還在籌建階段。目前，我校的建筑電氣智能化實驗設備基本齊全，但處于分散控制狀態，這樣的狀態存在弊端。首先，分散的設備不便于管理。如果設備出現故障需要逐個排查，設備的運行狀態統計也很麻煩。其次，由于樓宇自動化系統有很多子系統，對應設備也很多，價格也很高，所以每個子系統設備一般只有一套。這樣如果采用分散控制，做實驗室往往需要多名同學共用一套系統，學生上手機會較少，不便于系統的學習。因此本文提出基于Lon總線的BA實驗設備集成方案，在一定程度上能夠解決這些弊端。

二、系統總體網絡結構

我院BA實驗室包含五大子系統，分別為定風量中央空調控制系統、中央空調空氣處理系統、給排水控制系統、變頻恒壓供水系統以及供配電與照明控制系統。系統總體結構圖如圖1所示。

BA實驗室結構上分為兩間。一間是機房，放置學生電腦、教師電腦以及上位機管理設備，構成中央控制室（中央站）；另一間是設備間，放置五套子系統設備，構成DDC現場控制器（分站）。系統由兩級網絡（以太網和LonWorks現場總線）連接，既可以滿足系統龐大的容量要求，又可以提供高速的通訊能力，使管理人員在中央控制室就可以全面了所有設備的運行狀態數據，同時也可以讓教師集中管理學生的實驗過程。

系統一級網絡是一個以太網的局域網或廣域網，采用TCP/IP標準協議，傳輸速度為10/100M。現場DDC模塊通過LonWorks總線連接到以太網時，通過專用的數據采集站Lon網絡適配器（PCLTA-20）連接。工作站管理平臺通過智能建筑集成管理系統將各實驗室子系統的信息資源匯集到一個系統集成平臺上，通過對資源的收集、分析、傳遞和處理，從而對整個設備系統進行最優化的控制和決策，達到高效、經濟、節能、協調運行狀態，使管理人員可以通過網絡中的任何一個終端來控制或監測設施內的任一設備情況。管理平臺設備主要包括UPS不間斷電源、三層核心網絡交換機、防火墻、服務器與管理中心機等。系統的二級網絡采用LonWorks現場總線，LonWorks總線方式可實現DDC與DDC、DDC與中央控制站之間的點對點數據通信。在配置系統上，本方案充分體現集中管理、分散控制的集散式系統設計思想，所有DDC控制器均嵌入到各子系統內部，對現場電氣設備進行實時監控，DDC可獨立完成全部的監測、控制工作，并與其它DDC進行雙向通信，當系統通信故障時，各DDC仍能完成正常監控功能。中央站監控系統系統以LonWorks總線連接各DDC模塊至中央監控中心。在中央監控中心，我們可以查看到各種電氣設備運行狀態、相關參數，并控制電氣設備啟停。

三、下位機設備組態

要讓系統正常運作，除了硬件連接還需要對下位機作設備組態。設備組態采用Echelon公司開發的LonMaker集成工具。該集成工具是用于設計、安裝和維護開放式的、互可操作的LonWorks網絡的軟件包，它以LNS網絡操作系統為基礎。LonMaker集成工具把強大的客戶/服務器體系結構和易于使用的Visio用戶界面集成在一起，可用來設計和啟動一個分布式控制網絡，而又經濟地可以用作一個網絡操作和維護的工具。應用LonMaker軟件可將各子系統中的現場控制器DDC以設備功能塊的形式，將需要監控的傳感器和執行器以輸入輸出功能塊的形式，將系統控制邏輯通過大小狀態機的真值表功能的形式，再通過在LonMaker里圖形化和模塊化的設置就能輕松實現程序的編寫，因此大大縮短了開發時間，而且程序可讀性和邏輯性強，便于網絡開發人員修改和調試。按照控制流程和控制要求可對實驗室樓宇設備系統進行網絡配置，配置后的界面如圖2所示。

在界面中，用到了設備模塊、路由器、輸入輸出功能模塊、模擬量比較模塊，狀態機模塊和運行時間累加器模塊等。不屬于同一個設備模塊下的功能模塊相連時需要LonMaker基本圖形庫中拖出“Connector”到右側編輯區對模塊進行連接。同一個設備下的功能模塊連接可以通過內部綁定，所以在界面上不是所有的功能模塊都通過“Connector”相連。程序下載到DDC的過程是通過“commission”完成的。

四、上位機系統集成

上位機集成軟件采用智能建筑集成管理系統iiBS3.0，它是針對智能建筑系統集成業務設計的上位機管理軟件系統，它提供了智能建筑系統集成中各子系統及各類常用設備的設計模版和集成方案，內置了樓宇控制系統、小區智能化系統及火災報警系統等的解決方案。系統提供了OPC、LonWorks、DDE等軟件接口，同時提供MODBUS、232/485等硬件接口，為實現樓宇自控系統功能及系統集成提供了有力工具，使系統集成工程變得更容易、更規范、更可靠。能夠方便地實現樓宇設備自動化系統的無縫集成。iiBS智能建筑監控組態開發平臺提供了可視化的流程圖組態功能，易學易用，操作方便，內嵌豐富的圖形庫，對典型子系統內嵌了工程模板，并支持VBScript腳本語言，能夠表達豐富的邏輯。系統采用基于XML技術的監控應用描述語言，并提供第三方組件的安全運行容器，支持ActiveX控件的嵌入編程；系統提供了豐富的面向領域的應用組件來簡化系統的開發，支持大型實時監控系統的組合開發；面向對象的可擴展的VBScript編程語言，支持用戶定制對象與組件的嵌入編程。系統運行采用B/S結構，組態的流程頁面能夠到Web服務器，在iiBS智能建筑綜合監控運行平臺支持下能夠在Intranet/Internet上的進行瀏覽，實現監視與控制。結合供配電與照明控制系統集成界面如圖3所示，其主要由供配電實驗臺、自動空氣開關、模擬負載、無功補償器、備自投轉換開關、辦公樓照明模擬實驗架、各類燈具與開關等設備組成，可以實現雙段母線的一用一備和互為備用的模擬實驗，可模擬過載、短路等危險情況下的系統響應，可實現各種場景下的照明狀態切換。

中央空調以冷熱水源及定風量控制系統集成界面如圖4和圖5所示。其中定風量中央空調控制系統主要由冷卻水塔、壓縮機、控制柜、熱水器、送風機、送風管道、水箱、分水器與集水器等設備組成。可以實現冬季和夏季兩種工況下的模擬運行與程序控制。中央空調空氣處理系統是定風量中央空調控制系統的濃縮版本，組成及功能與定風量中央空調控制系統相似，但在空氣處理環節增加了溫、濕度傳感器器和風閥門的控制。給排水控制系統界面如圖6所示，系統主要由用戶終端、水池、三相水泵、單相水泵、壓力變送器、氣壓罐與控制柜等組成。可以實現多種途徑的給水排水監測與控制。變頻恒壓供水系統是給排水系統中的一部分功能的放大。能夠實現工頻與變頻的自動切換、定時啟停給水泵等功能。

在本文所述的方案中，學生可以針對上述任意一臺設備完成其相應的單個模塊組態試驗、系統整體組態運行實驗、設備集成聯動控制實驗以及設備的連接等實訓內容。實驗室的有機玻璃幕墻，可以將實驗設備與學生實驗操作間分割開來。這樣做的目的有兩個：一是要保護設備。因樓宇自動化實驗設備結點眾多，任何碰線、斷線都可能系統不能正常工作，所以在基礎實驗環節應盡v　可能地避免學生對設備的直接接觸；二是還原真實系統。在真實的樓宇自動化系統中有遠程監控站與現場控制站之分。我們的實驗系統中可以將學生實驗操作間作為遠程監控端，而將教師機作為現場控制機。但有所區別的是教師機還可以管理控制學生機。教師機的作用是利用集成軟件對一方面作為服務器將設備數據傳輸到管理平臺，另一方面可以將部份數據共享給學生機，能夠設與分配實驗題目并能對學生機提交的實驗結果自動批改生成實驗報告并打印。

在學生機端學生能訪問教師機中的共享數據，從而在自己制作的組態畫面中創建動畫鏈接。學生如果需要對某個設備環節做控制操作時，則需先將控制信號發送到教師機，由教師機選擇將控制信號傳送到現場設備的時間和順序。這樣做是因為在做基礎實驗時一般每個實驗室每批學生將近20人，而每個實驗室面積有限，設備數量在6臺左右。這樣必然會出現多名學生對同一臺設備作控制操作的情況，如不有效地管理，則可能造成系統的崩潰。所以在這種情況下，教師機起到了很關鍵的作用。而在課程設計與畢業設計環節中可考慮幾名學生針對同一系統共同完成一個課題設計，所以就不存在這種競爭現象了。

五、結束語

本文介紹的基于Lon總線的BA實驗設備集成系統系統采用了典型的集散型控制系統結構，實現了分散控制、集中管理。該系統包含了智能樓宇中的樓宇設備自動化系統與通訊自動化系統，各子系統設備齊全，且均為真實產品，能實現真實系統的主要功能，能夠使學生充分理解智能樓宇的概念，掌握系統工作原理。系統采用局域網技術實現系統信息的共享，可以同時供幾十名同學同時訪問所有子系統，并作組態監控。該系統為智能樓宇的設計和運行管理提供了一個全面的實訓環境。它既可以針對校內學生開設基礎實驗、課程設計與畢業設計等相關教學環節，也可對外開放，作為企業員工的培訓基地。

參考文獻

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