智能建筑控制设计实验指导书-Alerton-自主

ALERTON楼宇自控实验一、实验目的本实验为学生综合课程设计的一部分，在熟悉美国Honeywell楼宇自控系统软硬件的基础上，完成一次回风空调系统楼宇自控系统的初步方案设计，并在ALERTON楼宇自控实验平台上，完成一次回风空调系统楼控系统的软件设计调试。

通过实验，了解楼宇自控系统软硬件系统的构成，掌握建筑设备（特别是空调系统）的控制原理，掌握楼宇自控系统设计的一般方法。

一、实验装置：ALERTON楼宇自控实验平台：ALERTON实验展板为控制系统，并与局域网相连，实验室的每台计算机均为工作站，监控系统的运行状况。

（一）BACtalk楼宇自控系统简介BACtalk楼宇自控系统是一个“Native BACnet”系统，具备先进性，开放性和标准化特性。

是一套先进、可靠和完善的楼宇监控系统，可以收集、记录、保存和管理各系统中重要信息及数据，从而达到自动化管理和节约能源的效果。

下面分别对ALERTON/BACtalk的软硬件系统进行介绍。

BACtalk系统网络结构图1. BACtalk的硬件系统BACtalk系统采用分布式结构，分散控制，集中管理。

它是由管理层、系统集成层、现场控制器层、传感器/执行器层所构成的一种智能化控制网络。

(1)管理层操作站设置在主控室及其它重要场所，是楼宇自控系统与操作人员的人机界面，由个人电脑、彩色显示器、鼠标、键盘及打印机等组成。

操作人员通过互联网浏览器可以进行BACTalk系统操作，存取或更改系统内的资料及设定数据。

其中的网络包括以太网和控制器网。

①以太网：通信协议为BACnet/IP。

以太网通讯路由器支持BACnet/IP协议RJ45通讯口及10Mbyte速度，并连接主控制器网，负责其间路由功能，可和其它路由器及BACtalk Server通讯交换资料，达成互动的多主控制器网络的系统。

而BACtalk Server负责以网页标准和各近端及远程操作工作台通讯。

②控制器网：通信协议为BACnet(MS/TP，76.8kbps)，速度相对慢些但造价便宜。

子网可以自由拓扑。

传输介质为屏蔽双绞线。

(2)系统集成层：BCM模块化控制器①高性能模块化控制器, 可实现独特的处理和全局网络管理需求；完全符合BACnet通讯协议的模块支持BACnet/IP, BACnet Ethernet, MS/TP, 和PTP等连接。

其他的模块提供BACnet 对专有网络通讯协议系统的整合。

②每个模块都具有32MB内存,32位处理器,8MB闪存。

③BCM控制器最大可由8块不同的功能模块组成,最大可以具有7条MS/TP总线,最大可以连接448个现场控制器。

BTI/BTI-100全局控制器④高性能全局控制器, 可实现独特的处理和全局网络管理需求；完全符合BACnet通讯协议的模块支持BACnet/IP, BACnet Ethernet, MS/TP, 和PTP等连接。

⑤具有32MB内存,32位处理器,8MB闪存。

⑥BTI控制器最大可连接4条MS/TP总线,最大可以连接256个现场控制器。

⑦具有10/100M自适应网络接口,PTP接口等。

可扩展型控制器VLX⑧16K EEPROM，2MB的静态RAM。

32MB动态RAM用于执行程序，2MB闪存ROM 为固化程序存储空间。

32位高性能的Motorola CPU。

⑨内置10/100M以太网卡与速率可达76.8Kbps BACnet MS/TP 局域网。

⑩每个VLX控制器可接8个EXP扩展模块，最多可扩展到176个输入/输出点。

⑪EXP扩展模块提供12位分辨率的通用输入、数字输出、模拟输出（0-10V或0-20Ma）。

所有输出可以现场实现手动-停止-自动转换(H-O-A)。

⑫完全符合BACnet/IP BACnet MS/TP通讯协议。

(3)现场控制器层现场控制器设置在受控设备的现场，可支持不同性质的监控点：通用输入（AI/BI）、模拟量输出（AO）、数字量输出（BO）。

ALERTON现场控制器常见产品为：VLC系列、V A V系列。

①VLC系列现场控制器：适合多设备控制VLC系列现场控制器包括：VLC-16160、VLC-1600、VLC-1188、VLC-853、VLC-660R、VLC-550。

全部VLC控制器自带BACnet 装置，使用图形编程语言Visual Logic，完全可编程，程序保存在EEPROM中；就地接收现场被控设备的输入信号，通过编程对现场被控设备提供输出控制信号，以达到控制要求；各个DDC有不同的点数容量，适用于任何的应用，各种类型传感器全部使用工业标准输入（干触点、4~20mA，0~5VDC，0~10VDC，3k和10k热敏电阻及Microset）。

②V A V系列现场控制器：适合于变风量系统的控制V A V系列现场控制器包括：V A V-SD、V A V-SD2A、V A Vi-SD、V A V-DD、V A V-DD7。

其中较为常用的V A V-SD控制器是专门为单风管变风量（V A V）风箱提供压力无关型（Pressure-Independent）控制的多功能BACnet终端控制设备，它集成的气流传感器精度已做多风速点调校、最小值、最大值、再热空气流量值可以通过Microset设备或终端操作设备输入。

2. ALERTON/BACTalk的软件系统BACTalk系统软件包含系统数据库架构工具及图形化编程工具Visual Logic、图形界面设计工具BACTalk for Envision、操作系统BACTalk Server几部分。

下面对常用软件进行简介：(1)图形化编程工具—Visual LogicVisual Logic是行业内非常先进的图形化编程工具，设计者可以根据实际工程要求，通过控制模块构造不同的控制程序、故障诊断，并通过实时模拟来验证程序的功能。

Visual Logic具备如下特点：•编程简洁，无需复杂的编程语言与计算机代码；•模块库强大，可以满足开发不同复杂程度的程序；•程序易懂，图形化模块使表达的程序易于理解；•研发简单化，实时模拟使开发和检验程序更容易；•程序可与工作站软件BACTalk Server完全结合，构成无缝的设备编程；•完全兼容和满足BACnet标准。

(2)图形界面设计工具—BACTalk for EnvisionBACTalk for Envision系统操作界面可以自主选择是否使用ALERTON提供的图形页面如典型的楼面温度图、空气处理设备等图形界面来设计。

(3)操作系统—BACTalk ServerBACTalk Server是功能强大的图形化操作系统，使管理所有的设备异常轻松。

系统提供了直观的操作者接口及强大的控制功能，你可以在世界的任何地方透过一标准的互联网浏览器（不需要特定的软件或外加组件的浏览器）进行BACTalk系统操作。

单单使用了浏览器，你就可以做到远程控制执行楼宇设备管理功能，包括操作者管理、树枝式地理层次引导、动态图形数据显示及操作、设定及改变日程表、趋势图显示、察看及确认报警及事件、系统组态设定及管理、控制网络及控制器管理、组群设定、控制器记忆体下载等。

（二）ALERTON/ BACTalk楼宇自控实验平台实验系统以体现美国ALERTON/ BACTalk楼宇自控系统的基本特点和楼宇自控系统中空调系统的一般控制方法为原则，监控内容选择了：冷热源系统、变风量空调系统、新风系统三个部分。

二、实验步骤（一）熟悉ALERTON/ BACTalk楼宇自控系统1.ALERTON/ BACTalk楼宇自控系统演示；2.阅读ALERTON/ BACTalk相关资料。

（二）楼宇自控系统方案设计1.设计依据：①综合课程设计设计中暖通、给排水、消防等专业的技术资料和相关图纸。

②楼宇自控系统产品技术资料③国家和地方的有关标准和规范✓采暖通风与空气调节设计规范（GBJ19－87）✓民用建筑电气设计规范（JGJ/TI-92）✓建筑设计防火规范（GBT16－87）✓安全防范工程程序和要求（GA/T15－94）智能建筑设计标准（国标 GB/T 50314-2000）等④根据用户提出的使用功能、管理要求及工程投资，来决定BAS由多少子系统构成、各子系统的设计标准如何、设备配置如何。

例如，对于标准要求高的，要对系统和设备实施完善的监测、控制及管理功能；对于要求较高的，要采取必要的控制和管理功能以及完善的监测功能；对于要求标准一般的，对系统和设备采取必要的控制和监测功能。

本次设计要求采用标准要求高的方案进行设计。

2.编写项目简介：简介一次回风空调系统项目特点，楼宇自控系统的设计范围（暖通空调、给排水、消防），各被控系统的内容、被控机电设备类型和种类，确定楼宇自控系统的监控内容。

3.楼控方案的选择：阐述所选择的楼宇自控系统产品软硬件的特点。

4.楼宇自控系统具体监控说明：对BAS各系统的监控原理进行说明，绘制监控原理图。

通过原理图可以更形象的看到各个系统如：空调机组，新风机组，风机盘管，冷、热源系统的监控点数和原理。

5.编写监控点表、设备清单。

根据被控设备台数及每台设备的监控原理，确定监控点的类型及数量，编写系统监控点表，以便确定现场控制器的型号和数量。

根据监控点表，确定所需各类设备、传感器、执行器的型号、规格、数量以及需要配置的软件，给出BAS的总设备清单。

以下表格形式供参考：楼宇自控系统监控功能输入/输出点表楼宇自控系统设备清单6.绘制监控系统图。

①根据监控点表、被控设备在楼层的分布情况，确定DDC控制箱，给每个DDC控制箱编号。

DDC控制箱用来放置DDC(现场控制器、网络控制器等)、变压器、继电器、接线端子排等部件，一般情况DDC控制箱放置在被控设备附近,应避免传感器与DDC的连线过长，造成信号衰减。

②根据DDC控制箱在楼层内的分布，绘制监控系统图。

7.绘制楼宇自控平面敷设图。

根据监控系统图、监控点表、专业图纸，绘制楼宇自控平面敷设图、机房大样图；根据图，对应编写外部电缆表。

（三）楼宇自控系统软件设计1.项目系统的搭建参考Visual Logic、BACTalk for Envision等帮助文件,学习使用编程软件，根据监控内容与选择的控制器，建立项目数据库。

2.设备控制程序编程学习使用图形化编程工具—Visual Logic软件，根据系统和设备的控制原理，编写控制程序。

3.设计图形界面学习使用图形界面设计工具，完成项目的各个系统界面、设备界面，与DDC监控点绑定。

4.系统在线调试学习使用操作系统—BACTalk Server。

系统在线下载项目数据库、设备控制程序、图形界面，测试运行状况，对编制的项目系统进行修改完善。

学习在操作系统中设定日程表、积累历史数据、产生报表、管理报警信息、密码保护等管理功能。