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  • 建筑系论智能建筑中BA系统的调试
  •   系统作为构建智能建筑的一个重要的子系统,其控制着智能建筑中绝大多数的机电设备。BA系统调试的质量直接关系到系统能否发挥出其应有的功能,达到节约能源,节省人力,提高舒适程度,提高物业管理水平的设计目的。智能建筑的高效率、高性能与高舒适性的特点有很多方面都是从BA系统具体体现出来的。

      由于BA系统控制的子系统繁多,包括暖通系统、给排水系统、变配电系统、照明系统、电梯系统等,涉及的专业众多,BA工程师需要对被控设备的原理,控制流程都具有较深的理解,才能编制出合适的符合要求的控制程序,否则所编写出来的控制程序只能是空中楼阁。并且,随着BA系统集成性的要求越来越高,BA系统需要通过通讯网关采集第三方系统的数据,BA工程师就需要熟悉各种软/硬件接口的相关知识。而在某些控制要求高的场合,需要BA工程师具有良好的自控知识来实现控制要求。

      如何把各个单一运行的设备整合成为一个有机的系统,达到最佳组合,使各设备相互之间在建筑物内协调、平稳的运行,真正为建筑机电设备的正常运转提供高效的服务,需要调试工程师具有复合型的知识,以及丰富的实践经验。

      随着我国经济实力的提高和迅速增长的市场需求,目前建筑物的体积和面积也越来越大,随之,为了满足建筑物各种功能的需要,建筑物设置了大量的机电设备。BA系统需要对这些机电设备进行和控制,所以,BA系统进行调试的时候尤其要谨慎操作。

      根据不同的功能用途智能大厦划分为以下几个类型,智能型办公楼包括机关办公楼,跨国公司办公楼,商业、金融办公楼,科学教育办公楼;智能型综合楼集办公、金融、商业、娱乐、生活于一体的多功能建筑;智能型住宅以生活起居为目的的多层、高层建筑,包括酒店宾馆、智能化住宅小区等。由于功能定位和服务人群的不同,BA系统应用到上述建筑物中,是具有不同区别的。同时,各个地区之间的建筑物,因为地区之间天气气候条件和外部的不同,其BA系统的设计和调试也具有稍许的不同。

      相同点:不管是什么类型的建筑物,其基本上会包括BA系统需要和控制的各子系统。例如:一栋建筑不管是属于什么类型的建筑,其给排水系统是一定会有的,同时BA系统就需要对其进行和控制。而控制的方式不外乎常规的几种控制方式中的某种。

      不同侧重点:由于各种不同类型的建筑物使用功能的不同,使用人群的不同。那么其它专业的设计必然进行相应的调整,BA系统也要随之进行相适应的调整。例如,酒店宾馆中的餐厅因为具有使用高峰和闲时的区别,如何利用BA系统针对其使用特点进行相适应的设计,使客人的舒适和节能达到完的统一,并在调试过程中将其功能进行充分的合适的发挥,这种应用就是不同建筑物特点造成的BA系统设计的不同。

      由于BA系统调试过程中会碰到各种类型的问题。本节笔者根据几年来调试系统的经验进行了一些简单的概括。针对BA调试过程中遇到的问题,可以采用“大胆假设、小心求证”的原则,考虑一切环节出现问题的可能性,按照分析的可能性大小进行排序,采用次序替换法进行查证。

      系统调试过程中,根据笔者的经验70%至80%的调试问题是由各种各样的线问题引起的。所以,调试工程师在遇到故障的时候一般首先需要考虑的是线问题。BA系统由于线问题引起的故障现象是纷繁复杂的,如何透过不同的看到故障的本质所在,需要工程师保持足够的耐心和具有足够的经验。根据笔者的工程经验,线问题主要存在于下列几个方面。

      系统的所谓联动调试就是DDC程序的调试过程,通过了解设备和系统的工艺流程及其控制要求,编写出DDC程序来控制设备和实现预先设定的功能。被控设备耦合度比较高或控制逻辑比较复杂的子系统在DDC程序调试中比较容易出现问题。另外在配置点属性的时候往往由于大量的重复性劳动,容易发生配置错误,造成点反馈的不正确,其中在配置传感器/变送器等模拟量点属性的时候,需要了解其特性,正确配置输入输出属性,所以,在配置点属性完毕后务必要进行仔细核查。

      程序调试过程为反复论证程序可行性,并利用BA厂家的组态软件静态模拟功能模块来进行反复静态模拟调试,反复修正。最后,再进行在线调试,再进行反复修正,如是针对目标值控制精度的问题,还可以利用BA厂家操作软件的历史数据进行在线观察,是否满足要求。笔者总结出DDC调试流程如下图所示:

      控制由于其简单、稳定性能好、可靠性高等特点,广泛应用于各厂家的DDC控制策略之中。而PID参数的整定是BA系统调试过程中需要经常遇到的问题。而在目前BA系统调试现状中,存在着不对PID参数进行整定,只是采用厂家默认参数或者是简单的进行一些整定的情况的存在,造成目标值超调或者控制性能不好的情况。工程实际应用中经常使用临界比例度法、衰减曲线法、反应曲线法、经验法等方法来进行PID参数的整定。限于篇幅,本文将不对上述方法一一进行具体介绍。最常用的方法是经验法,因为BA系统控制中需要应用PID控制的场合比较固定,工程师在长期工程实践中总结出来一些经验参数,可以按被控变量的性质给出控制器参数的合适范围,其参数设置范围在工程中得到了广泛应用,效果较好。下表是某生产厂商提供的一组经验参数。

      系统通过通讯网关的方式与各具有通讯接口的第三方系统进行通讯连接,读写其相关数据。通讯网关是BA系统与第三方系统通讯的桥梁,它通过通讯方式,把第三方系统的实时数据通过特定的通讯协议转换成BA系统可以识别的数据,这样第三方系统的数据就可以实时的显示在BA系统操作软件图形界面上。随着目前BA系统集成性要求的提高,采用通讯网关方式与第三方系统连接的应用越来越多。例如变配电系统,以前传统的做法为BA系统采用自己安装变送器的方式来直接采取数据,而目前大多数的设计,BA系统都是通过多参数智能电表/温控仪等设备的通讯接口来读取变配电相关数据。

      一、专用硬件通讯网关,BA系统与第三方系统厂商共同开发和生产针对各种设备的专用硬件网关。在与第三方设备互联的时候直接采用,不需要临时开发,其特点是匹配性高,可靠性好、调试方便、但灵活性较差,对业主选择第三方系统供应商时具有局限性;

      三、软件接口通讯网关,具有上位机的第三方系统采用软件接口的方式对其它系统进行。经常采用的方式有OPC和ODBC技术。OPC技术起到重要的作用就是使设备的软件标准化,随着OPC技术的完善和推广,其必将成为系统集成的主要方式;

      由于通讯网关方式的多样性和通讯协议方式的种类繁多,通讯网关最终是否能够调试成功,与前期的准备洽谈工作密切相关。业主在选择需要接入BA系统的第三方系统/设备时,在招标文件中需明确对其通讯接口提出相关要求,并需要投标单位提供必需的相关文档并明确报价,此过程中业主可咨询BA系统承包商或业内专家完成此项工作。此外业主可以采取一些商务手段来第三方系统承包商对BA系统通讯接口调试的相关技术支持。BA系统承包商进场施工后就需要与第三方系统供应商洽谈接口问题,并落实到书面,以便为以后调试留出足够的时间和空间。要明确被的第三方系统/设备是否具有通讯接口,确定采用网关连接的方式,通讯接口协议、通讯协议版本、总线方式、接口通讯规格(接口管脚定义,软件地址表等)等等,并应强调第三方系统供应商提供软件测试手段,其通讯协议的有效性。其中需要注意的一个问题是网关协议版本的匹配问题。笔者在调试BA系统与某品牌VRV系统BACnet通讯网关的时候,采用的是专用硬件通讯网关方式,经测试双方通讯网关均正常无故障,相关设置也都正确,但一直连接不成功。最终才发现双方硬件网关版本不一致,BA系统的通讯网关版本低,经厂家技术支持,版本升级后连接成功。

      系统是处在空间电的包围中工作的,电磁干扰来源于变配电系统的变压器、输配电线、变频器、驱动各种机械的电动机、电焊机等。现场使用的传感器、变送器,经传送线将信号送入DDC控制器。在信号传输过程中,有可能叠加上由电形成的干扰信号,一起沿通道进入DDC,信号到一定程度就会影响测量精度,严重时会造成控制的失误。解决干扰的问题从两个方面着手,一是在电源系统干扰,一个是在模拟量输入通道上进行抑止。

      需要着重提出的是,近年来由于调速和节能的需要,越来越多的场合应用到变频调速技术。建筑物中的变频器对BA系统的干扰问题变的越来越严重,并成为一种比较普遍的现象。变频器对BA系统的干扰主要体现在两个方面,一是对DDC模拟量信号的干扰,二是对通讯信号的干扰。(尤其是对LONWORKS通讯收发器的干扰)

      四、变频器与电机间的接线距离较长的场合,来自电缆的高次谐波漏电流,会对变频器和周边设备产生不利影响,为减少变频器的干扰,需要根据接线长度对变频器的载波频率进行相适应的调整;五、采用带有交流滤波器的变频器。