許少輝

（廈門兆翔智能科技有限公司，福建廈門 1361009）

1 樓宇自控的系統(tǒng)構(gòu)成

現(xiàn)代智能建筑中的樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)，或稱建筑物自動(dòng)化系統(tǒng)(BAS，building automation sys?tem)是將建筑物內(nèi)的電力、照明、空調(diào)、防災(zāi)、保安、廣播等設(shè)備以集中監(jiān)視、控制和管理為目的而構(gòu)成的一個(gè)綜合系統(tǒng)。該系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)是一個(gè)能夠在中高層、超高層以及中大型建筑完成多種設(shè)備控制、監(jiān)測(cè)和管理功能的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要由中央計(jì)算機(jī)站(可有多個(gè)工作站)、直接連接在同一個(gè)通信線路上的若干個(gè)分布在所屬受控對(duì)象附近的現(xiàn)場(chǎng)直接數(shù)字式控制器(DDC)以及傳感器、變送器、執(zhí)行器等監(jiān)測(cè)、執(zhí)行元件和設(shè)備所組成。BAS的主要功能是通過對(duì)智能大廈內(nèi)的各種不同類型的設(shè)備子系統(tǒng)進(jìn)行有效的監(jiān)控和管理，使整個(gè)大廈運(yùn)行更加可靠、擴(kuò)展方便靈活、投資大大降低、收效顯著增加；為生活在大廈內(nèi)的人員提供一個(gè)既舒適溫馨，又安全可靠的生活、工作環(huán)境[1]。廈門機(jī)場(chǎng)BA系統(tǒng)就是采用美國Honeywell的EBI系統(tǒng)進(jìn)行升級(jí)的。

2 廈門機(jī)場(chǎng)現(xiàn)有BA系統(tǒng)簡介

廈門高崎國際機(jī)場(chǎng)三號(hào)侯機(jī)樓樓宇自控系統(tǒng)采用HONEYWELL EXCEL5000基本型系統(tǒng)，系統(tǒng)于1996年隨著三號(hào)侯機(jī)樓的啟用而投入使用。系統(tǒng)共有4 375個(gè)點(diǎn)位。采用6條C-BUS總線，系統(tǒng)總線結(jié)構(gòu)從低到高可劃分為三層：現(xiàn)場(chǎng)網(wǎng)絡(luò)層（現(xiàn)場(chǎng)總線）、自動(dòng)化層（DDC分站控制總線）、管理層（中央站管理總線）。DDC分站連接傳感器、執(zhí)行器的輸入/輸出模塊被設(shè)置在設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)。系統(tǒng)中央站管理數(shù)據(jù)庫軟件采用HONEYWELL Excel Building Supervisor Version 1.4.3即XBS V1.4.3及XBS V1.4.4系統(tǒng)?，F(xiàn)場(chǎng)控制器即DDC主要采用HONEYWELL XL100B、XL600 D，原系統(tǒng)共有HONEYWELL 100B型DDC 45臺(tái)，XL-600型DDC 47臺(tái)，后續(xù)維修少數(shù)幾臺(tái)DDC采用XL100C型，新增西指廊貴賓室采用XL500 DDC。DDC內(nèi)程序由EXCEL Care和LIVE Care編程軟件根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)要求開發(fā)原理圖、控制策略、開關(guān)邏輯和時(shí)間程序后經(jīng)編譯器編譯源程序后傳入DDC中，可單獨(dú)運(yùn)行，編程軟件可同時(shí)生成多種控制文件及系統(tǒng)設(shè)備匯總表。中央站使用圖形設(shè)計(jì)軟件及組態(tài)軟件設(shè)計(jì)圖形用戶界面方面用戶對(duì)系統(tǒng)的綜合管理及對(duì)DDC的遠(yuǎn)程管理和控制，并具備監(jiān)測(cè)、報(bào)警、打印等功能

2.1 系統(tǒng)組成及監(jiān)控范圍

2.1.1 系統(tǒng)組成

系統(tǒng)屬于EXCEL 5000系列基本型，分6條C-BUS總線，由92臺(tái)現(xiàn)場(chǎng)控制器即DDC組成（其中45臺(tái)100B、47臺(tái)XL600D）。中央系統(tǒng)由2臺(tái)主工作站SERVER和兩臺(tái)PCANYWHERE遠(yuǎn)程操作客戶端PC組成。終端共有傳感應(yīng)器650個(gè)（含溫度傳感應(yīng)器、濕度傳感器、過濾網(wǎng)壓差開關(guān)、氣流指示開關(guān)等），共有驅(qū)動(dòng)閥264個(gè)（含風(fēng)閥、水閥等）。兩臺(tái)主工作站配置為DELL OptiPlex GX110型（PⅢ700，采用ISA擴(kuò)展卡，每臺(tái)插三塊XPC500通訊板，每一塊板負(fù)責(zé)一條C-BUS通訊），兩臺(tái)操作客戶端分別位于行李總控室和制冷站，通過PCANYWHERE遠(yuǎn)程控制服務(wù)器。

2.1.2 監(jiān)控范圍

系統(tǒng)按控制對(duì)象類型劃分為6大模塊：HVAC空調(diào)系統(tǒng)、LIGHTING照明系統(tǒng)、ELECTRICAL變配電系統(tǒng)、CHILLER制冷系統(tǒng)、WEAK ELECTRI?CAL 弱電系統(tǒng)監(jiān)控 (Flight、Power、CCTV、Oth?ers)、PLUMBING AND DRAINAGE給排水系統(tǒng)（Live Water、Sewrage）。HVAC空調(diào)系統(tǒng)控制對(duì)象包括：大型空調(diào)機(jī)組AHU&RAF、指廊空調(diào)機(jī)組、指廊底新風(fēng)機(jī)、地下車庫新風(fēng)機(jī)、吊頂空調(diào)機(jī)、指廊風(fēng)機(jī)盤管、公共空間風(fēng)機(jī)盤管、屋頂排風(fēng)機(jī)、送風(fēng)機(jī)、空氣電加熱器等。制冷系統(tǒng)控制對(duì)象包括：冷凍機(jī)組、次級(jí)冷凍泵等。給排水系統(tǒng)控制對(duì)象包括：生活用水系統(tǒng)、污水排水系統(tǒng)。燈光控制照明控制系統(tǒng)包括：樓內(nèi)照明設(shè)施、部分樓外照明設(shè)施等。功能模塊如圖1所示。

2.2 系統(tǒng)現(xiàn)狀

圖1 功能模塊

廈門機(jī)場(chǎng)樓宇自控系統(tǒng)自1996年啟用至今，期間為解決Y2K問題進(jìn)行過軟件升級(jí)。2002年為解決中央站系統(tǒng)處理速度慢問題，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了一次軟硬件升級(jí)（操作系統(tǒng)從WINDOWS 98系統(tǒng)更換為WINNT4.0 SERVER系統(tǒng)，硬件更新為DELL OptiPlex GX110）。更新后的系統(tǒng)運(yùn)行基本穩(wěn)定，之后共進(jìn)行過兩次大的維修，主要是因?yàn)橹醒胝居?jì)算機(jī)內(nèi)負(fù)責(zé)與BUS線通訊的XPC500通訊板故障引起的單條總線在主機(jī)的失控問題。由于系統(tǒng)總線采用C-BUS模式，并且采用非屏蔽三類雙絞線作為為控制總線，加上施工并非全部采取“手拉手”方式（部分采用T接方式），系統(tǒng)偶爾不可避免地會(huì)發(fā)生信號(hào)干擾引起的整條總線失控問題。

現(xiàn)有樓控系統(tǒng)采用HONWEYWELL公司的EXCEL 5000基本型系統(tǒng)，該系統(tǒng)是Honeywell公司推出適用于各種建筑規(guī)模的機(jī)電設(shè)備控制系統(tǒng)(其最多可支持24條中央通信總線（C-BUS），32個(gè)工作站(其中24個(gè)可組態(tài)為服務(wù)器)，254個(gè)遠(yuǎn)方終端)。廈門機(jī)場(chǎng)BA系統(tǒng)共配置6條C-BUS總線，兩臺(tái)主工作站，每臺(tái)負(fù)責(zé)3條C-BUS總線與XBS服務(wù)器通信。系統(tǒng)可分為三層：管理層（中央站管理總線）、自動(dòng)化層（DDC分站控制總線）和現(xiàn)場(chǎng)網(wǎng)絡(luò)層（現(xiàn)場(chǎng)總線）。配置的兩臺(tái)中央站分別由兩臺(tái)PCANYWHERE客戶端進(jìn)行遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)遙控，客戶端分別位于行李總控室和制冷站值班室，4臺(tái)計(jì)算機(jī)采用候機(jī)樓PDS系統(tǒng)，組成獨(dú)立專網(wǎng)，與其他網(wǎng)絡(luò)物理隔離。網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖如圖2所示。

隨著BA新技術(shù)的出現(xiàn)和樓控新產(chǎn)品的推出，以及針對(duì)目前自動(dòng)化層（DDC分站控制總線層），管理層（中央站管理總線層）和現(xiàn)場(chǎng)網(wǎng)絡(luò)層（現(xiàn)場(chǎng)總線層）等三個(gè)層面出項(xiàng)的問題，廈門機(jī)場(chǎng)BA原系統(tǒng)采用的部分硬件廠商已經(jīng)停產(chǎn)，并且有些軟件已經(jīng)滿足不了系統(tǒng)運(yùn)行的需求，直接威脅生產(chǎn)。

3 EBI升級(jí)改造方案

綜合上述現(xiàn)狀分析，針對(duì)系統(tǒng)各個(gè)層次所存在的問題，綜合適用性、可擴(kuò)展性、穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)性等方面的因素，提出適合機(jī)場(chǎng)的解決方案。以下分別對(duì)系統(tǒng)各個(gè)層次所存在的問題進(jìn)行分析并提供解決辦法。

3.1 管理層

中央站從1996年投入使用以來，相對(duì)穩(wěn)定，除了兩次升級(jí)和兩次更換XPC500通訊板外一直工作穩(wěn)定。但存在的問題是個(gè)隱患，一旦發(fā)生故障，系統(tǒng)將長時(shí)間地癱瘓。中央站計(jì)算機(jī)所用的主板要求有三個(gè)ISA插槽，目前所有的主板廠家已經(jīng)不再生產(chǎn)，一旦發(fā)生故障，將沒有備件更換而使系統(tǒng)癱瘓。

為避免發(fā)生系統(tǒng)癱瘓，該方案將中央站升級(jí)到EBI系統(tǒng)中央站。屆時(shí)，EBI系統(tǒng)中央站中將沒有廠家的專用板件，即為一臺(tái)通用的計(jì)算機(jī)硬件平臺(tái)，有利于以后中央站硬件的維修維護(hù)。Hon?eywell公司的EXCEL5000 EBI系統(tǒng)完全兼容現(xiàn)有的DDC，避免設(shè)備的浪費(fèi)。

美國Honeywell公司的EXCEL5000 EBI系統(tǒng)是一種基于現(xiàn)場(chǎng)總線的控制系統(tǒng)，同時(shí)該系統(tǒng)還可根據(jù)需要將大廈的消防報(bào)警系統(tǒng)及安保自動(dòng)化系統(tǒng)集成在EBI平臺(tái)上。EBI平臺(tái)提供與其他供應(yīng)商系統(tǒng)及OA系統(tǒng)的開放性接口?？芍С諧-BUS總線和LonWorks技術(shù)，Lon?Works技術(shù)具有的優(yōu)點(diǎn)，該技術(shù)目前已得到廣泛的應(yīng)用，并擴(kuò)展的其它各個(gè)行業(yè)。

3.2 自動(dòng)化層

圖2 廈門機(jī)場(chǎng)樓宇自控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖

自動(dòng)化層主要包括DDC分站及其通訊總線，從2005-2006年維修更換備件的情況看，更換的數(shù)量并不多。單臺(tái)DDC故障只影響一部分控制點(diǎn)，只要備件準(zhǔn)備夠，維修及時(shí)并配合手工現(xiàn)場(chǎng)操作，對(duì)生產(chǎn)影響不會(huì)太大。

目前存在的以下問題將在改造中給予解決。

（1）程序設(shè)計(jì)錯(cuò)誤問題。對(duì)于此類問題可以通過重新編程、逐個(gè)、逐點(diǎn)、逐臺(tái)按流程嚴(yán)格測(cè)試來解決。同時(shí)對(duì)維修人員進(jìn)行必要的編程培訓(xùn)。

（2）部分DDC離線問題。用于對(duì)樓內(nèi)強(qiáng)弱電變配電系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)測(cè)的DDC有5臺(tái)處于關(guān)機(jī)不使用的離線狀態(tài)，DDC程序完整存在，若需要可根據(jù)實(shí)際情況隨時(shí)恢復(fù)使用（減少總線DDC數(shù)量有利于減少C-BUS總線的通訊負(fù)荷，故對(duì)不常用的DDC予以關(guān)閉，此5臺(tái)DDC已關(guān)閉多年）。另，對(duì)時(shí)常發(fā)生邏輯錯(cuò)誤的DDC可通過更換CPU模塊及重新梳理核對(duì)控制邏輯源程序予以解決。

（3）總線施工不規(guī)范抗干擾能力差問題。對(duì)于此類問題可以通過梳理總線，改進(jìn)部分總線施工不規(guī)范問題，嚴(yán)格按廠家要求進(jìn)行合理規(guī)范的接線，同時(shí)對(duì)距離較長的總線進(jìn)行中繼放大，提高信號(hào)強(qiáng)度，增強(qiáng)抗干擾能力來解決。系統(tǒng)配備9臺(tái)XD509放大器（部分已安裝但未使用），可在此次改造中酌情啟用。

3.3 現(xiàn)場(chǎng)總線層

現(xiàn)場(chǎng)總線層主要包括傳感器和執(zhí)行器等，整個(gè)系統(tǒng)共有傳感應(yīng)器650個(gè)（含溫度傳感應(yīng)器、濕度傳感器等），共有驅(qū)動(dòng)閥264個(gè)（含風(fēng)閥、水閥等）。從2005-2006年維修更換備件情況看，更換維修的數(shù)量不多。對(duì)于存在的問題可通過改造或購買備件替換維修的方式予以解決。傳感器和執(zhí)行器可以使用各種品牌和不同廠家的產(chǎn)品，目前候機(jī)樓就有霍尼韋爾、AB公司、KeyStone、FLYGT等等廠家和品牌。存在問題的解決辦法：

（1）驅(qū)動(dòng)閥電機(jī)由于長年不間斷使用，少數(shù)出現(xiàn)結(jié)合部件機(jī)械磨損及電機(jī)或電路板燒毀現(xiàn)象，可通過更換相關(guān)部件解決；

（2）傳感器性能指標(biāo)下降或部分故障，如：溫度傳感器故障明顯增加，可通過更換故障傳感器（溫感器、氣流量指示器、浮球閥、繼電器等）予以解決并進(jìn)行合理的校準(zhǔn)；

（3）中心機(jī)械廠制冷站AB變頻器風(fēng)扇不間斷運(yùn)轉(zhuǎn)近10年，部分風(fēng)扇出現(xiàn)風(fēng)力弱或故障，可維修風(fēng)扇及故障部件，對(duì)到使用年限的變頻器可考慮報(bào)廢更新；

（4）DDC應(yīng)用程序設(shè)計(jì)錯(cuò)誤導(dǎo)致的部分終端不受控問題，可重新編程調(diào)試解決。

對(duì)于制冷站次級(jí)泵無法根據(jù)流量和壓力自動(dòng)調(diào)節(jié)問題，可依據(jù)實(shí)際需求增加部分硬件并通過DDC編程現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試解決。

4 結(jié)束語

樓宇自控系統(tǒng)是智能建筑中很重要的一個(gè)子系統(tǒng)。其自動(dòng)化程度的高低將直接關(guān)系到整個(gè)建筑物的運(yùn)行的好壞，環(huán)境的舒適度。廈門機(jī)場(chǎng)BA系統(tǒng)的升級(jí)改造將給機(jī)場(chǎng)提供一個(gè)投資合理的、且又擁有高效率的優(yōu)雅舒適、便利快捷環(huán)境空間。

［1］南京工業(yè)大學(xué)智能研究所.HONEYWELL EBI培訓(xùn)教材［Z］.2003.