弱电智能化｜楼宇自控系统（BA）设计与施工

发布时间：2019-09-11

现在的楼宇自控系统是一种集散式控制系统DCS，DCS是一种管理控制的模式，其实质是集中管理分散控制。
而所谓的分散控制，就是在众多设备的附近（现场），设置带有微处理芯片的控制器，然后再把这许多称为“直接数字控制器（DDC）”的现场控制器以一定的网络结构形式连接起来，形成控制网络。由多台微型计算机分散在现场进行控制，使现场连线大大缩短，便于实现大范围的系统控制。
数据通讯、显示、监控计算机及其他外设的加入使得系统成为一个整体，可实现集中操作、管理、显示以及报警等。那么，如此复杂的楼宇自控系统，该怎么设计及实施呢？

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楼宇自控系统前期设计

楼宇自控系统的设计首先是确定楼宇自控的品牌，其次是楼控点表的设计，最后是方案和图纸。
首先，在拿到招标文件及招标图纸后，先对使用的人和对象进行分析，通过大厦的实际情况，业主的需求倾向等因素来确定楼控产品的品牌。
其次是点表的设计，在确定品牌后，设计出楼控系统的监控点表进行产品的选型。点表设计通常分为两种情况。
第一种情况是在招标文件中提供了受控设备的点表，招标方提供的图纸没有相关的水暖、电气等相关图纸。这种情况省去了点表配置的过程，但点表的准确性和设备的配置存在困难。通常情况下，点表的内容一般都是集中列出受控设备的数量和监控的点位。在这种情况下进行设计，往往会存在一个误区，就是根据点表配置控制器时，按整个点表的监控点数对控制器进行整体配置，也就是说，不分区域，不分设备，只要控制器合计点数满足点表的点数要求即可。
配制出来的设备虽然能满足招标文件要求，但是一旦中标，在施工时会带来很大的麻烦，小则增加控制器数量以增加不必要的成本投入，大则投标时的设计整个被推翻，重新设计，这样会给后期施工带来很大的麻烦。因此，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，尽量做到每个受控设备使用单独的控制器进行控制，尽量减少中标后深化设计时出现的受控设备和控制器不符的现象。
第二种情况是招标文件没有提供点表，但招标方会提供相关专业的图纸。这样的设计难度比较大，设计时花费的时间也很长，对楼控设计人员的技术要求非常高。这样设计唯一的好处就是一步到位，即中标后的深化设计可以直接按投标时的点表进行。楼控设计人员根据相关图纸，确定受控设备所在区域、楼层等信息，且每个设备的具体监控点数也可根据设备的不同进行相应的设计来配置不同的控制器。在作相应配置的同时，也可以测量出实际使用的通讯线和控制线的长度。
最后是方案和图纸的设计。在确定楼控品牌、设备点表后，方案可根据楼控的品牌和实际受控设备进行撰写，做到方案具有很强的针对性。楼控系统的图纸主要分为三部分。第一是受控设备的监控原理图，第二是楼控的系统图，第三是平面施工图。其中，监控原理图是根据受控设备的实际监控点来出具的，根据实际的输入输出点数绘制，原理图绘制是要对设备的监控点（主要针对数字输出点、数字输入点、模拟输出点、模拟输入点）做到清晰的标识，这一点也是后期深化时的参照依据。
楼控的系统图是确定系统线缆路由和敷设什么型号线缆的依据，因此，系统图绘制时要对采用楼控的品牌产品架构非常了解，在哪一层使用什么样的线缆，走的什么样的协议都要清楚。平面施工图部分为投标用，在实际施工中会根据现场实际情况进行改动，这部分图纸的绘制成功与否与后期施工的影响应该不会很大。

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楼宇自控系统深化设计

楼控系统深化设计是一个复杂的过程。它分为施工图的绘制，施工技术交底以及需要和强电专业配合解决的问题。其中施工图的设计又分为平面施工图的设计和控制箱芯制作图的设计。
平面施工图设计就是上面所说的投标时的施工图设计，这时的施工图设计完全是和土建方经过协商后确定设备具体位置后的图纸了，为了避免设计时走弯路，要和土建方专业人员进行多次核对无误后，方可进行施工图绘制。控制箱芯图纸的设计在设计图纸中作用很关键，图纸的对与错直接影响到后期的调试进度。除了从施工工艺上做到设计美观大方，容易施工外，还要确保每个点位输入输出的正确性。
接下来的技术交底工作，此工作不仅考验技术人员对系统的熟悉程度，也要考验施工队穿线工艺水平技能。此过程中，应尽量把要注意的地方表达清楚，如线缆从控制箱至末端设备应该是什么样的线缆，线缆预留长度，采用什么样的敷设方式和采用什么样的敷设管路，在线路端接时采取的端接工艺。

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楼宇自控系统安装

中控设备的安装
设备安装前应进行检验,要符合下列要求:

  • 设备外形完好无损,内外表面漆层完好。

  • 设备外形尺寸、设备内主板及接线端口的型号、规格符合设计要求，备品备件齐全。

  • 按图纸连接主机、不间断电源、打印机、网络控制器等设备。

  • 设备底座位与设备相符,其上表面应保持水平。

中央控制室及网络控制器等设备的安装要符合下列规定：

  • 控制室、网络控制器应按设计要求进行排列，根据柜的固定孔在基础槽钢上钻孔，安装时从一端开始逐台就位，用螺栓固定，用小线找平找直后再将各螺栓紧固。

  • 对引入的电缆或导线进行校线，按图纸要求编号。

  • 标志编号与图纸一致，字迹清晰，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及基础应可靠接地。

  • 中央控制室一般应根据设计要求设置接地装置。当采用联合接地时，接地电阻不应大于1欧姆。

DDC箱体的制作
DDC箱体的制作应根据设计单位出具的设计图纸进行按图施工，在制作时，箱体内的零部件应摆放美观大方，四周应有线槽。DDC控制器和接线端子之间的跳线应采用不大于1平方毫米的金属软线进行端接。接线的两端为了接触良好，必须涮锡后压接到DDC控制器和出线的接线端子里面。跳线的两端应有标签，用不褪色的签字笔标识清晰，每个标签的标识应是唯一的。跳线应预留冗余量，一般每根跳线的长度应长出实际长度的10-15mm为宜，长出的线缆放在四周线槽内。出线端子排尽量安排在箱体的下部，并且与箱体底部留有一定的距离，一般在10mm左右为宜，以便外部线缆引入时方便线缆的压接。
系统布线和末端设备的安装
楼控系统的线缆敷设分为控制器联网线缆的敷设和控制器至输入输出点位之间线缆的敷设。
首先需要了解系统网络的架构以及网络线缆的最大长度，这也是网络线缆敷设的关键，如果出现线缆超长，超长部分的设备在调试时会在网络上时有时无，很不稳定。另外，线缆在敷设至每个控制箱体时，要预留一定余量，其余量长度应在1米至1.5米之间。楼宇自控的联网线在敷设并非全部敷设在弱电线槽内，由于系统的特殊性，线缆上下层之间有时也不会走弱电竖井，这需根据现场的实际情况来确定。
控制器末端线缆敷设在楼控系统线缆的敷设中占的比重是最大的，而且，此部分施工不规范，会造成线缆的大量浪费。末端线缆敷设时要分清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，模拟输入输出采用不超过1.0mm的RVVP线缆等，如线缆太粗，端接时会出现困难，理想的线缆线径是0.75mm。接线时为了避免线路接触不良，尽量把接线端进行涮锡、往接线端子上压接时尽量压接在金属片中间（每个接线端子都带有两个金属片，线缆放到两个金属片中间，不要放到螺丝和金属片中间的空隙中的下面）等。
末端设备安装是指传感器、执行器、变送器等设备的安装。
暖通空调系统传感器、执行器和变送器的安装。在空调和新风机组中，主要有电动风阀执行器、过滤网压差传感器、防冻开关传感器、冷热水阀门执行器、风道温湿度传感器、室内温湿度传感器等设备。这部分设备一定要和暖通专业配合安装。
电动风阀执行器的安装
过滤网压差传感器的安装，过滤网压差传感器是用来测量空调机组中空气过滤网两侧空气压差的，在安装时，压差传感器的两个探管分别安装在过滤网的两侧，紧贴过滤网，使传感器的两个探管尽量的短，以使测量数据误差更小。在机组上面用电钻开孔应和传感器探管管径相当，安装完毕后用玻璃胶密封。
防冻开关是为了避免在冬天气温过低时把空调内的冷热水盘管冻裂所设置的。安装时，应在机组安装方的配合下，在机组热水盘管所在部位开孔，将防冻开关的探头缠绕在机组内的热水盘管上面，然后将开孔部位用玻璃胶密封。
冷热水阀门执行器的安装，冷热水阀门执行器为调节水阀开度所设置，阀门执行器为模拟量控制。安装时阀门执行器下端固定在阀体上，把阀门执行器阀芯的两个夹片夹紧阀门的阀芯，将固定螺丝拧紧。阀门执行器为三线制，其中两根为电源线（24VAC），一根为控制信号线（0-10VDC），相对于DDC控制器的模拟量的三根线应一一对应。
风道温湿度传感器应安装在空调机组风道出口，选择较直处安装（风道拐弯处测量出来的数据误差比较大），破开保温棉开孔，将传感器的探棒伸入风道内，传感器用自攻钉固定在风道上面。室内温湿度传感器一般安装在空调机组服务的区域，进行室内温湿度测量。一般室内温湿度传感器的外观相对美观，因此，安装时，选择合适的位置固定在墙上即可。
水管的管路中的传感器和变送器的安装。流量变送器和压力变送器安装时应选择水路中直管部位安装，安装流量变送器的两侧直管长度应在管径的十倍以上。安装在水管的上部当水管中有气泡产生时影响测量精度，安装在水管下部，当水管中有沉积物时也会影响测量精度。因此在水管水平面或水平偏上位置开孔安装，水流开关应安装在水管的上部，将水流开关的探头伸入水管正中。以上变送器和传感器安装时由水暖专业配合开孔和焊接。
液位传感器是属于开关型测量传感器，一般用于测量生活水箱、污水坑等储水设备内的水位高低，DDC通过液位传感器传回的信号进行报警显示和控制相应水泵设备的起停等，液位传感器在安装时应根据现场那个情况，如生活水箱安装时，应将液位传感器固定在不锈钢薄壁钢上，将钢管固定在水箱内，将液位传感器的线缆从钢管中印出来。集水坑液位传感器应在集水坑水泵施工时同时安装，将液位传感器附着在固定水泵的铁架上面，线缆随水泵厂家安装的线缆一起引上。
其他设备的端接，如水泵、照明、电梯、风机强电控制箱和DDC控制箱之间的端接。此部分施工前，应向强电专业索取强电控制箱的图纸，将每个箱体的接线原理做到心中有数后进行，接线时应有强电专业配合进行。

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楼宇自控系统调试

当楼控系统的所有设备安装完毕后进入系统的调试阶段，这个阶段的调试应和相关强电专业配合进行。系统调试应分为四个步骤：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：主要是给DDC加电后测量每个监控点位输入输出有无错误、有没有强电进入、将数字控制点进行手动闭合后有无电压输出等。要求调试的人员必须具备相关电气专业知识，具有现场处理问题能力，如箱体的线路改装、末端电缆的改接等。
系统联网调试：楼控系统服务器软件安装完毕、DDC控制器单体调试完毕后、给每个DDC控制器设置相应的地址码、加电后，系统联网调试开始。系统联网调试主要是通过软件和系统的网络将每个DDC控制器展现在系统服务器的软件界面上，为下一步的软件调试做准备。这个步骤中，调试人员尽量保持DDC控制器单体调试人员不变，因为他们对每个DDC控制器的所在位置和DDC控制器的状况已经比较熟悉。
系统软件调试：系统软件调试所使用的主要工具就是功率足够大的对讲机。软件编程人员在楼宇控制室内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的情况，通过对讲机给编程人员进行情况汇报和执行编程人员要求的工作。
以上三个步骤完成后进入最后一道工序—系统整体调试，系统的整体调试是弱电的DDC控制器以及控制软件全部启动，受控设备的强电也全部启动。通过DDC控制器对所有受控设备监视数据的采集和控制信号的输出等，对整个系统进行联动调试。
以上就是楼宇自控系统工程设计及实施思路分析的有关内容。楼宇自控系统的实施过程是和各个强电专业配合分不开的。在施工前，要和各个强电专业进行输入输出接口的确定。在施工调试过程中对线缆的端接和系统的启动停止控制也需要强电专业进行相关配合，以免造成损失。
来源：全球电气设计

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