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弱电工程楼控系统的设计与实施

发布时间:2021-04-25 8:40

序言:

目前楼宇自控系统为DCS集散式控制系统,DCS是一种管理控制模式,其本质是集中管理、分散控制。

而所谓分散控制,就是在多个设备附近(现场),安装一个带有微处理芯片的控制器,然后将这个称为“直接数字控制器”的多个现场控制器以某种网络形式连接起来,形成控制网络。通过多台微机分散对现场进行控制,大大缩短了现场连接,方便了实现大范围系统控制。

该系统加入了数据通信、显示、监测计算机和其它外部设备,可以实现集中操作、管理、显示和报警等功能。如何设计和实现这样一个复杂的楼宇自动控制系统呢?

正文:

一、楼宇自控系统的初步设计

楼控系统的设计,首先要确定楼控品牌,其次是楼控点表的设计,最后是规划图和图纸。

首先,在获得招标文件和招标图纸之后,首先要分析施工人员和施工对象,根据大厦的实际情况,业主的需求倾向等因素,确定楼控产品的品牌。

然后是点表的设计,在确定品牌之后,设计出楼控系统的监视点表以供选择产品。表格设计通常被分成两种情况。

1.招标文件中提供了受控设备的点表,而招标方提供的图纸中没有相关的水暖、电气等图纸。这样虽然省去了配置点表的步骤,但是点表的精确度和设备的配置比较困难。一般来说,点位表的内容一般是集中列出受控设备的数量和被监视点。这样设计时,往往会存在这样一个误区,即根据点表配置控制器时,控制器是按照整个点表的监控点数来配置的,即不分区域、不分设备,只要控制器总的点数符合点表的要求即可。

配好的设备虽然满足了招标文件的要求,但一旦中标,在施工中会带来很大的麻烦,小的时候会增加控制器的数量,增加不必要的成本投入,大的时候整个投标方案被推翻,重新设计,这样会给后期施工带来很大的麻烦。所以在这种情况下,一定要确定受控设备的数量和受控设备所在的楼层,仔细拆分点表,进行分区域、分楼层的配置,尽量做到每台受控设备用一个单独的控制器来控制,尽量减少受控设备与控制器在深化设计中的不一致现象。

2.投标文件未提供标点表,但投标方可提供有关专业的图纸;这类设计难度较大,耗时较长,对楼控设计者的技术要求较高。如此设计的唯一好处是一步到位,即中标后的深化设计可以直接按照招标时的标书来完成。楼控设计者根据有关图纸,确定受控设备所在区域、楼层等信息,并且每台设备的具体监控点数可根据设备的不同而相应地进行配置。通过相应的配置,还可以对实际使用的通信线路和控制线路的长度进行测量。

最后为方案和图纸。明确了楼控品牌、设备点,方案可以根据楼控品牌和实际受控设备编写,使方案有较强的针对性。楼控系统主要分为三个部分。首先是控制设备的监测示意图,其次是楼控系统图,最后是平面施工图。其中,监控原理图是根据受控设备的实际监视点制作的,根据实际输入输出点绘制,原理图绘制的是设备的监视点(主要针对数字输出点、数字输入点、模拟输出点、模拟输出点)要清晰地标出,这一点也可作为以后深化工作的参考。

楼控系统图是确定系统线缆路由和敷设何种型号线缆的基础,因此,在绘制楼控系统图时,要对采用该楼层的品牌产品结构、所用线缆类型、所走的线路走向等有很好的了解。平面设计图是供招标使用的,实际施工时会根据现场实际情况进行修改,这部分的图纸绘制是否成功,对后期施工的影响应该不大。

二、楼控系统的深化设计

楼控深化设计是一个复杂的过程。分施工图绘制、施工技术交底及需与强电科专业合作解决的问题。这些施工图设计又分为平面施工图设计和控制箱芯制图两类。

在招标阶段,平面施工图设计是指在招标阶段所做的设计图,在招标阶段,全部都是与土建方协商确定设备的具体位置之后,为避免设计走弯路,必须与土建方专业人员多次核对无误后,才能绘制。在设计图中,控制箱核心图的设计作用非常关键,图的对错直接影响后期调试进度。除从施工工艺上做到设计美观大方、施工简单外,还应保证各点输入输出的正确性。

下一步的技术交底工作,这项工作不仅考验了技术人员对体系的熟悉程度,还考验了施工队的穿线技术水平。在施工过程中,应尽量把需要注意的地方表达清楚,例如,控制箱到末端的线缆应采用何种线缆,线缆预留长度如何,采用何种敷设方式,管子采用何种敷设,以及线路端接所采用的端接工艺等。

三、楼控系统的安装

1.安装中控设备

在安装之前应对设备进行检查,以满足以下要求:

●设备外形完好,内外表面漆膜完好。

●设备外形尺寸,设备内底板和接线口的型号、规格符合设计要求,备件齐全。

●根据图纸连接主机,不间断电源,打印机,网络控制器和其他设备。

●底座应与设备相匹配,其上表面应保持水平。

中控室和网络控制器等设备应按以下规则安装:

●本控制室、网络控制器应按设计要求排列,按柜的固定孔在基槽钢上钻孔,安装时从一端开始逐台就位,用螺栓固定,用细丝找平找直再将各螺栓紧固。

●根据图纸要求,对引入的电缆或导线进行校线和编号。

●与图纸上的标号一致,字迹清楚,不易褪色;配线应整齐,避免交叉,固定牢固。

●交流供电设备的外壳和底座必须可靠地接地。

●中控室一般应按设计要求安装接地装置。对于联合接地,接地电阻不得大于1欧姆。

2.制做DDC箱体

根据设计单位提供的设计图纸,DDC箱体按照图纸施工,在生产过程中,箱体内各部件应摆放美观,四周应有线槽。在DDC控制器与接线端子之间的跳线应采用金属软线,其长度不得超过1平方毫米。线路的两端要接触良好,必须将涮锡后压接到DDC控制器内,并将出线的接线端插入。跳线的两端都要有标签,用不褪色的签字笔清楚地标明,每一个标签都要有唯一的标识。跳线应预留冗余,一般每条跳线的长度应长于10-15mm的实际长度,长缆应放置在周围线槽中。出线端子排尽量布置在箱体的下部,并与箱体底部保持一定距离,一般10mm左右为宜,以便于外接电缆引入时方便压接。

3.系统接线及终端设备安装

楼控系统的电缆敷设分为控制器连接线的敷设和控制器与输入、输出点之间的电缆敷设。

先要了解系统网路的架构,以及网路中线缆的最大长度,这也是网路线缆铺设的关键,若有线缆过长,网路中的设备就会过长,有时没有过长,非常不稳定。此外,电缆敷设到每个控制箱时,要留出一定的余量,剩余的余量长度应在1米到1.5米之间。楼控的联网线路并非都敷设在弱电缆槽内,由于系统的特殊性,有时也不走弱电缆间,这需要根据现场的实际情况确定。

控制器终端线缆敷设在楼控系统线缆敷设中所占比例最大,且这部分施工不规范,会造成线缆的大量浪费。在敷设终端线缆时,应区分是数字量的监控线缆还是模拟量的监控线缆,数字量的监控线缆应采用不超过1.0mm的RVV线缆,模拟量的输入输出采用不超过1.0mm的RVVP线缆等,若线缆太粗,端接有困难,理想的线缆线径为0.75mm。为避免在接线时线路接触不良,应尽可能将接线端压入锡板,将往接线端子上压接时,尽量将其压入金属板的中间(每个接线端子上有两个金属板,将电缆置于两个金属板中间,不要放在螺钉下面,金属板中间不能放在下面)。

末端设备安装是指传感器、执行机构、传送器等设备的安装。

HVAC系统中传感器,执行机构和传送器的安装。本发明主要适用于空调及新风机组,包括电动风阀、滤网压力差传感器、开关开关传感器、冷热阀门、风道温度湿度传感器、室内温湿度传感器等。本机必须和暖通专业人员配合安装。

4.电动气门驱动装置之安装

安装有滤网压差传感器,过滤网压差传感器用于测量空调机机组空气滤网两侧的压差,在安装过程中,压差传感器的两个探管分别安装在滤网压差传感器的两侧,压差传感器与过滤网压差传感器紧密相连,使传感器的两个探管尽可能短,从而减少测量数据误差。设备上方用电钻开孔,传感器探管直径与探管相同,安装后用玻璃胶密封。

在冬季温度过低时,设置防冻开关,以避免空调内的冷热热水管冻裂。安装时,应与机组安装方合作,在机组热水盘管所在位置开孔,将防冻开关探头缠绕在机组热水盘管上,然后用玻璃胶将开孔处密封。

冷热水阀门执行器的安装,冷热水阀门执行器是用来调节水阀开度,阀门执行器是模拟量控制。阀门执行器下端安装于阀体上,将阀门执行器阀芯的两个卡片夹在阀门阀芯上,将固定螺丝拧紧。这种阀门执行机构是三线制,其中两条为电力线路(24VAC),一条为控制信号线(0-10VDC),三条线应该一一对应于DDC控制器的模拟量。

空气道温湿度传感器应安装在空调机组风道出口,选择较直的位置(风道弯道测量数据误差较大),打开保温棉开孔,将传感器的探棒伸进风道,传感器用自攻钉固定在风道上。通常在空调机组维修区域安装室内温湿度传感器,测量室内温湿度。普通室内温湿度传感器外观比较美观,所以,安装时,选择合适的位置固定在墙上就可以了。

在管道中安装感应器和变送器。在安装流量计和压力变送器时,应选择水道中直管段的位置,安装流量计的两面直管长度应为管径的十倍以上。当管路中有气泡时,其测量精度受安装在管路上部的气泡影响,而安装在管路下部有沉积物时,其测量精度也受到影响。所以在水管水平或水平偏上位置设置开孔,水开关应安装在水管上部,使水开关的探头伸向水管正中。上述变送器和传感器由水暖专业人员在安装时开孔并焊接。

该传感器属于开关型测量传感器,一般用于测量生活水箱、污水坑等储水设备中的水位高低,DDC通过该传感器传回的信号来进行报警显示和控制相应的泵设备的启动等,该传感器在安装时应根据现场情况,如生活水箱安装时,应将该传感器固定在不锈钢薄壁钢丝上,将钢管固定在水箱内,并将该传感器的线缆从钢管上打印出来。集水坑水泵施工时,应同时安装集水坑液位传感器,将其固定在水泵铁架上,线缆与泵厂家安装的线缆一起引上。

其它设备的端接,如水泵、照明、电梯、风扇强电控制箱和DDC控制箱之间的接线。本段施工前,应向强电科专业索取强电科控制箱的图纸,每箱应先将接线原理做到心中有数,接线时须有强电科专业配合。

四、楼宇自动控制系统的调试

楼控系统的所有设备安装完毕后进入系统调试阶段,本阶段的调试应与相关强电专业配合进行。该系统的调试分四步进行:DDC控制器单体调试、系统联网调试、软件调试、系统整体调试。

DDC控制器单体调试:主要是对DDC加电后各监控点的输入输出是否存在错误,是否有强电进入,数字控制点的手动闭合是否存在电压输出,等等。需要调试的人员必须具备相关的电气专业知识,有能力在现场解决诸如对箱体进行线路改造,对末端电缆进行改造等问题。

系统联网调试:楼控系统服务器软件安装完成,DDC单机调试完成,给每个DDC控制器设定相应的地址码,加电,系统联机调试开始。系统联网调试主要是将各DDC控制器通过软件和系统网络呈现在系统服务器的软件界面上,为下一步软件调试做好准备。在这一步中,调试器将尽可能地保持DDC控制器单独调试器,因为他们对每一个DDC控制器的位置和状态都已经相当熟悉了。

系统软件调试:用于调试系统软件的主要工具是有足够大功率的对讲机。在楼控室内,软件编程人员通过软件对控制器进行远程控制,施工人员在现场查看控制器,通过对讲机向编程人员汇报情况,完成编程人员要求完成的工作。

上述三步完成后进入最后一步—系统整体调试,系统整体调试包括DDC控制器的弱电和控制软件的全部启动,受控设备的强电也全部启动。整个系统由DDC控制器采集各控制设备的监控数据,输出控制信号等,进行联动调试。

上述就是对楼控系统工程的设计和实施思路进行相关分析。楼控系统的实施过程是与各强电科专业配合紧密的。建造前与各强电科专业进行输入输出接口的确定。工程调试期间电缆端接及系统起动、停止控制也需要强电专业人员的相关配合,以免造成损失。

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