安科瑞 周菁
江蘇安科瑞電器制造有限公司 江蘇江陰
摘要
隨著(zhù)建筑行業(yè)快速發(fā)展，BA設備監控系統,通過(guò)聯(lián)網(wǎng)，對分布于監控現場(chǎng)的區域智能分站(即DDC)與各種特定的末端設備進(jìn)行連接，對建筑內的各種用電設備（如送排風(fēng)風(fēng)機、給排水、電梯、照明等）進(jìn)行實(shí)時(shí)集中監視和管理的樓宇自動(dòng)化控制。本文以風(fēng)機、水泵為對象，結合建筑行業(yè)應用標準，介紹了風(fēng)機水泵的工作原理和控制要求，后結合智能控制器給出化解決方案。
關(guān)鍵詞：BA設備監控系統 消防 風(fēng)機 水泵 智能控制器
一、引言
風(fēng)機、水泵是一種通用類(lèi)機械，廣泛應用于工業(yè)、農業(yè)及生活等各個(gè)領(lǐng)域，同時(shí)各類(lèi)設計規范對于風(fēng)機、水泵在建筑領(lǐng)域不同場(chǎng)合下的控制保護也有相應的具體要求。隨著(zhù)建筑行業(yè)快速發(fā)展，樓宇自動(dòng)監控系統（BAS，Build Automatic Monitor System）也普遍應用于樓宇和大型公共建筑建設項目中。
二、智能控制器
智能控制器采用Freescale公司推出的32位ColdFire V1 內核MCF51EM256的處理器作為控制核心，4路16位SAR型ADC，3個(gè)SPI、3個(gè)SCI和1個(gè)I2C接口，3個(gè)定時(shí)模塊硬件，獨立的RTC時(shí)鐘和兩個(gè)安全的FLASH內存，豐富的GPIO口，豐富的CPU片山資源保證了模塊的可靠性和性。
控制器集測量、保護、控制、總線(xiàn)通訊為一體，取代了原有用分列元件配置的各種保護繼電器、電測儀表、轉換開(kāi)關(guān)、按鈕及信號指示燈，集成了直接啟動(dòng)、星三角啟動(dòng)等多種控制方式。同時(shí)提供操作次數、運行時(shí)間、跳閘事件等重要管理信息的記錄，總線(xiàn)通信功能可以同管理系統進(jìn)行數據交換和遠程控制，提高了樓宇智能化水平，簡(jiǎn)化了傳統的控制柜設計。
2.1 控制器的結構
控制器主要由顯示控制主體、互感器組成。顯示控制主體由控制面板、人機交互界面，信號處理電路、4-20mA模擬量（水位）信號互感器信號采集，開(kāi)關(guān)狀態(tài)采集、蜂鳴器報警電路、繼電器執行輸出機構組成?；ジ衅鞑捎萌灰惑w組合式結構，5P10保護型互感器。
2.2 控制器的功能特點(diǎn)
1）電參量計量：電流、電壓、功率、功率因素及電能等。
2）豐富的保護功能：過(guò)壓/欠壓、相序、啟動(dòng)超時(shí)、過(guò)載、欠載（干轉）、短路、接地/漏電、堵轉/阻塞、外部故障等。
3）豐富的診斷數據：早期報警信息（用于設備的早期維護）、帶時(shí)間戳的故障記錄、回檢故障（如發(fā)出啟動(dòng)控制命令后，主回路中沒(méi)有電流）等。
4）多種信號檢測：浮球式液位傳感器、干簧式液位傳感器、4-20mA液位變送器、壓力、溫度等信號。
5）手動(dòng)/自動(dòng)模式：壓力、溫度、水位手動(dòng)/自動(dòng)交替互備運行，支持中水位一臺水泵運行，高水位兩臺水泵同時(shí)運行。
6）集成RS485 通訊接口，Modbus-RTU通訊協(xié)議，可以實(shí)現設備的組網(wǎng)運行、后臺監控等功能。
7）集成2個(gè)獨立的定時(shí)器，具有定時(shí)啟泵功能。
8）AC/DC電源供給。
三、風(fēng)機控制方案
國家標準設計圖集《常用電機控制電路》（10D303-2）收集了建筑中常用風(fēng)機的控制電路，羅列了排煙風(fēng)機、兩用單速風(fēng)機、排風(fēng)兼排煙兩用雙速風(fēng)機等幾種方案，方便電氣設計人員進(jìn)行設計，提高了工作效率。但隨著(zhù)建筑節能要求和建筑設備監控系統技術(shù)規范的推出，采用原來(lái)圖集分立元件方式的控制方案已無(wú)法滿(mǎn)足設備升級的要求和監控系統對設備監控內容的需求。
3.1 普通風(fēng)機控制原理
標準對普通風(fēng)機與電動(dòng)風(fēng)閥的聯(lián)動(dòng)要求為：“所有交流電動(dòng)機均應裝設相間短路、接地故障保護，并根據具體情況分別裝設過(guò)載、斷相及低電壓保護”。風(fēng)機啟動(dòng)時(shí)，風(fēng)閥開(kāi)啟：返回手動(dòng)/自動(dòng)模式至DDC，自動(dòng)模式下接收DDC控制信號，運行過(guò)程中出現短路、過(guò)負荷故障時(shí)進(jìn)行保護，指示燈報警，且將風(fēng)機故障信號返回至控制中心。
圖1 普通風(fēng)機控制電路圖
3.2 排風(fēng)兼排煙兩用風(fēng)機控制原理
《民用建筑電氣設計規范》(JGJ/T 16-2008)7.6.4條:“對于突然斷電比過(guò)負荷造成的損失更大的線(xiàn)路,該線(xiàn)路的過(guò)負荷保護應作用于信號而不是應切斷電路。”過(guò)負荷保護的對象有兩個(gè):一個(gè)是消防設備,即電動(dòng)機；另一個(gè)是為這些消防設備配電的線(xiàn)路?？刂埔蟀ǎ?）當接收到（常閉）主令信號后，允許通過(guò)控制面板、現場(chǎng)就地箱或DDC控制中心對風(fēng)機啟/?？刂?。2）三地控制權限由控制面板選擇決定。3）平時(shí)運行時(shí)，如果出現過(guò)載、斷相等故障，則保護動(dòng)作。4）當有消防應急信號或消防中心信號后，風(fēng)機啟動(dòng)，運行過(guò)程中出現故障時(shí)只報警不脫扣，且將報警信號返回至控制中心。5）排煙280°防火閥與排煙風(fēng)機的聯(lián)動(dòng)控制，排煙防火閥常開(kāi)，關(guān)閉時(shí)聯(lián)鎖排煙風(fēng)機關(guān)閉,將排煙防火閥關(guān)閉信號輸出至監控中心。圖2排風(fēng)兼排煙兩用風(fēng)機控制電路圖
排風(fēng)和消防合用系統中廣泛采用雙速電機。平時(shí)排風(fēng)換氣時(shí)，風(fēng)機低速運行，當發(fā)生火災時(shí)，風(fēng)機立即轉為高速運行，作為排煙風(fēng)機使用，控制原理類(lèi)同于兩用風(fēng)機。雙速風(fēng)機是通風(fēng)和消防系統的重要設備，其運行和控制質(zhì)量直接關(guān)系到相關(guān)系統運行的可靠性，一般在人防工程中均采用此類(lèi)設計。
圖2排風(fēng)兼排煙兩用風(fēng)機控制電路圖
四、水泵控制方案
《全國民用建筑工程設計技術(shù)措施》對排水泵的控制要求：公共建筑內應以每個(gè)生活排水、集水池為單元設置一臺備用泵，平時(shí)宜交替運行。地下室、設備機房、車(chē)庫沖洗地面的排水，若有兩臺及兩臺以上排水泵時(shí)可不設備用泵。對于集水池應設置水位指示裝置，必要時(shí)應設置超警戒水位報警裝置，并將信號引至物業(yè)管理中心。同時(shí)對于下列四類(lèi)建筑物應采取消防排水措施：消防水泵房 、設有消防給水系統的地下室、消防電梯的井底、倉庫。
4.1排水（污）泵一用一備控制
圖3為排水（污）泵一用一備控制電路圖，面板手動(dòng)控制、液位自動(dòng)控制，液位高度指示、工作狀態(tài)指示、手/自動(dòng)模式上傳監控中心、自動(dòng)模式兩泵交替運行。如工作在消防排水模式，僅需通過(guò)菜單選擇一主二備工作模式，將二號泵備用泵切換到報警即可滿(mǎn)足設計要求，簡(jiǎn)化了電氣設計。
圖3排水（污）泵一用一備控制電路圖
4.2熱水循環(huán)泵一用一備控制
圖4為熱水循環(huán)泵一用一備控制電路圖，智能控制器通過(guò)檢測外部的溫度信號來(lái)啟/停水泵，在遠控模式下，接收DDC樓宇控制命令，實(shí)現熱系統的控制。
圖4熱水循環(huán)泵一用一備控制電路圖
4.3消火栓和噴淋穩壓泵控制原理
圖5為消火栓和噴淋穩壓泵一主二備直接啟動(dòng)控制電路圖，智能控制器通過(guò)檢測外部的壓力信號來(lái)啟/停水泵，當主泵出現過(guò)載斷相故障時(shí)，備用泵投入運行，備用泵過(guò)載只報警不脫扣。當接收到消防應急控制信號或消防聯(lián)動(dòng)控制信號時(shí)，相應水泵啟動(dòng)，即使水泵已出現故障，運行時(shí)出現（過(guò)載等）故障則控制器報警。
圖5消火栓和噴淋穩壓泵一主二備直接啟動(dòng)控制電路圖
五、結束語(yǔ)
本文就建筑中風(fēng)機、水泵設備監控的設計應用，從設計依據、控制原理、保護依據等諸多方面進(jìn)行分析探討，討論了ARD智能控制器的功能特點(diǎn)和具體用法，并列舉了某工程項目采用智能控制器實(shí)現的電氣接線(xiàn)圖，有利于建筑設備監控系統的設計，為建筑電氣設計提供參考依據。
文章來(lái)源：《智能建筑電氣技術(shù)》2015年6期。
參考文獻
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