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[導讀]摘要:以某會展建筑為例,分析研究其設備安裝運行所采用的機電一體化控制系統(tǒng)的設計原則與優(yōu)化方案,為提升類似建筑場所設備運行的機電一體化系統(tǒng)功能水平提供有效借鑒。

1建筑機電一體化設備控制系統(tǒng)的設計原則

為使現(xiàn)代化建筑更突出時代發(fā)展的特點,更符合功能需求,在建筑內(nèi)部機電一體化設備控制系統(tǒng)的設計步驟中,應重點遵循的原則主要有:

1.1需求分析原則

這是做好每項設計的首要原則,目的是為整體方向和核心理念定位,需要因地制宜地在充分結合建筑物功能用途、投資計劃以及施工界面劃分、工程投標等情況基礎上,對所需設備以及需要實現(xiàn)的功能做出扎實具體的分析,確保分析結果具有極強的方向性和指導性。

1.2邏輯性原則

在明確需求目標和方向之后,就要充分研究各受控設備的工藝流程和運行原理,抓住其核心特點,組建機電一體化系統(tǒng)的邏輯結構,確保設計的控制點位符合體系化的邏輯。

1.3組態(tài)協(xié)調互應原則

組態(tài)設計是在邏輯控制確定之后,對包括設備選型、系統(tǒng)配置及架構選擇的硬件以及設備邏輯控制子程序和監(jiān)控軟件人工界面(HMI)的軟件組態(tài)進行設計的過程,這也是主要的設計內(nèi)容之一,必須同時兼顧軟件和硬件兩個方面,并能夠通過合理地功能分配,使他們在實際運行中能夠默契配合,協(xié)同支持整個系統(tǒng)的良好運轉。

1.4集成化設計原則

機電一體化控制系統(tǒng)的最大特點就是智能化集成,對于整個建筑物來說,它本身所屬的建筑系統(tǒng)往往被分成若干子系統(tǒng),而設備控制系統(tǒng)同樣有多個子系統(tǒng),這些子系統(tǒng)內(nèi)部與外部之間的信息共享、聯(lián)動控制以及人機界面的統(tǒng)一管理都需要經(jīng)過集成化的設計,才能符合智能化、一體化的設備控制系統(tǒng)特征。在集成設計中,應在充分考慮各子系統(tǒng)的具體情況基礎上,根據(jù)相應的技術標準(如oPC、oDBC、BACnet等),擇優(yōu)選用最佳系統(tǒng)集成模式。

1.5綜合選型原則

在對整個系統(tǒng)的類型選擇上,應綜合考慮各方面因素,選擇具有前瞻性、可擴展性的形式,并應確保與之匹配的相關產(chǎn)品符合先進、可靠、經(jīng)濟的原則,還要在軟件方面支持標準及開放性協(xié)議。

2某會展建筑機電一體化系統(tǒng)設計及功能分析

2.1建筑設備配電系統(tǒng)的工程界面設計分析

某會展建筑采用了智能型的機電一體化控制系統(tǒng),根據(jù)其實際運作形式,各種機電設備的招投標方式、界面劃分等情況,首先設計了一個總的建筑設備管理集成系統(tǒng),然后將建筑設備機電一體化管控系統(tǒng)、空調設備機電一體化管控系統(tǒng)、電梯群控系統(tǒng)、智能照明監(jiān)控系統(tǒng)等作為子系統(tǒng)納入其中,形成了一個綜合的一體化控制平臺。其中建筑設備機電一體化管控系統(tǒng),又通過其包含的子系統(tǒng)對該會展建筑平時用的風機、電動風向閥以及排污泵等設備進行集中監(jiān)控和管理。此外,充分結合智能化的組網(wǎng)、編程等專業(yè)技術實現(xiàn)對這些設備的安裝、調試和運行維護。

2.2主要的建筑設備管控子系統(tǒng)設計及功能分析

2.2.1送/排風機控制系統(tǒng)

該系統(tǒng)主要是為保障室內(nèi)環(huán)境衛(wèi)生而設計的,主要可實現(xiàn)3個方面的控制功能:(1)當Co或Co2濃度達到限定值時,開啟相應區(qū)域的送/排風設備:(2)顯示送/排風設備的工作狀態(tài)、運行情況,并對出現(xiàn)的故障及時報警:(3)自動統(tǒng)計設備工作時長,并按照提前設定的設備作息時間,定時啟動或停止設備運行,以及提示定時維修。

2.2.2排污潛水泵控制系統(tǒng)

該會展建筑的排污泵在出廠時自帶廠家提供的一套配套的配電及控制系統(tǒng),為將其并入到機電一體化控制系統(tǒng),同時實現(xiàn)控制責任的清晰劃分和對設備運行關鍵狀態(tài)參數(shù)的統(tǒng)一監(jiān)控,需要水泵設備供應商提供水泵運行狀態(tài)及水位溢出信號等干觸點信號資料以及其自帶的控制箱,以實現(xiàn)機電一體化控制系統(tǒng)對污水泵的有效控制。排污潛水泵控制系統(tǒng)可實現(xiàn)的控制功能主要是對潛水泵的運行狀態(tài)及污水集水井的水位進行自動監(jiān)測,發(fā)現(xiàn)故障或水位超高溢流時報警。

2.2.3配電系統(tǒng)

該系統(tǒng)主要包括電動開關閥配電控制與送/排風機配電控制,控制電動閥門配電箱將開關閥控制、開關閥狀態(tài)輸出等接口接入到建筑設備管控系統(tǒng)。同理,送/排風機配電控制也是將轉換開關、手/自動狀態(tài)、啟動控制、運行狀態(tài)、電機故障狀態(tài)等接口接到建筑設備管控系統(tǒng),由建筑設備管控系統(tǒng)統(tǒng)一實現(xiàn)對有關的電氣接線、線路及敷設在其系統(tǒng)負責范圍內(nèi)的線管進行管控,但管控范圍不包括電動開關閥配電箱或送/排風機二次線路控制接線端子排在內(nèi)。

3建筑機電一體化系統(tǒng)的節(jié)能評價與優(yōu)化

3.1節(jié)能評價

建筑設備機電一體化控制系統(tǒng)的設計,不僅僅是為了滿足建筑物節(jié)省空間、方便管理、創(chuàng)造宜人環(huán)境的需要,更重要的目的在于資源的優(yōu)化配置和能源的節(jié)約利用。雖然目前建筑節(jié)能評價體系的建立暫無統(tǒng)一的、權威性的標準可以參考,但可通過對建筑設備機電一體化控制系統(tǒng)的子系統(tǒng)的設置、設計情況及設備運行的能耗數(shù)據(jù)這幾個方面的綜合分析,對建筑的節(jié)能水平做出評價。表1為某會展建筑機電一體化系統(tǒng)的部分參數(shù)評價指標,僅供參考。

3.2節(jié)能優(yōu)化策略

為使建筑機電一體化控制系統(tǒng)得到更高效的利用,在提供高性能服務的同時節(jié)約能源,在設計時,還需要多考慮能耗因素,加以節(jié)能化的優(yōu)化設計,主要優(yōu)化策略包括:(1)在設計中應以建筑物的功能分區(qū)特點為依據(jù),細化監(jiān)控終端的布置分區(qū),實現(xiàn)全面有效的管控:(2)要落實各控制系統(tǒng)之間的整體聯(lián)動,盡可能避免出現(xiàn)無人時設備空轉的情況,并根據(jù)具體情況及負荷變化予以調節(jié):(3)應充分考慮節(jié)能新技術的應用以及自然資源的回收利用,并全面考慮各種設備的共享利用性能,選用對建筑節(jié)能有顯著效果的控制系統(tǒng)。

4結語

機電一體化控制系統(tǒng)通過網(wǎng)絡將控制系統(tǒng)與配電及設備之間的接口連接到一起,從而實現(xiàn)對建筑設備的統(tǒng)一控制,合理配置資源、優(yōu)化服務系統(tǒng)結構的同時凸顯節(jié)能設計理念,成為時代化建筑服務功能發(fā)展的特征和亮點,建筑機電一體化的控制技術將在不斷地探索優(yōu)化中繼續(xù)保持其主流發(fā)展勢頭,對于持續(xù)豐富和擴展建筑物功能,為人們提供更方便舒適的環(huán)境具有重要意義。

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