1、1楼宇自控系统概述METASYS 智能管理系统专为各类建筑中所有设备的监测、控制和集中管理而设计，该系统的开放性、灵活性、可靠性及高质量，集中体现了楼宇管理与控制的最新技术和潮流。METASYS 是一个集中管理、分散控制系统，因而它更高效，更可靠，提高了系统的容错能力。METASYS 是模块化系统，易于扩展。METASYS 具备很强的联网能力，可以与任一家愿意开放其通讯协议的产品或系统实现联网，从而使用户很方便地在任何地方，任一台操作站上，对所有设备或子系统了如指掌，大大提高管理水平及工作效率。METASYS 完全符合工业标准，它的设计立足现在，面向未来，适应软件及硬件的不断发展。用户投资于江
2、森公司的 METASYS 是明智及长远的选择。以下从硬件结构及软件功能两方面分别作详细的介绍。3.4.1 硬件结构及网络1、METASYS 的硬件系统是由操作站(OWS)，网络控制器(NCU)及各种直接数字控制器 (DDC)所构成的一种智能化控制网络。基于以太网的 N1 总线 网络结构 动态数据交换及接入 网络控制单元（NCU） 中央控制站 报警打印机及事件打印机23.4.2 网络通讯以太网(Ethernet/IP)作为一种应用越来越广泛的网络形式已被超过 80%的局域网使用。它具有优良的性价比及易于安装的特性。以太网的通讯协议(TCP/IP)为开放式系统提供了物理及数据连接层通讯的参考模式。
3、它的通讯速率为 10M/100Mbps，即每秒可传递大约 250 页文本所包含的信息。使用以太网具有以下优势：数据传输的高效率及稳定性灵活的布线和设备联结方式：可联结高速以太网、FDDI、令牌环网、ATM 等低成本可互相兼容的设备及拓补形式：由于以太网的使用广泛性，可以很容易的将其他厂家设备或系统通过它互相联结、易于安装及扩展、减少维修成本。以太网的网络拓补结构可为星型、总线型或混合型。在这三种结构中星型结构适用于 NCM 与 OWS 位置较远的系统，总线型结构适用于 NCM 与 OWS 位置较近的系统，而混合性结构适用于 NCM 与 OWS 位置有远有近的系统。3OperatorWorkst
4、tinOperatorWorksttinEIPSTARNCM350NCM350NCM350 NCM350NCM350NCM350Fiber Optic HuborTwisted Pair操作站及网络控制单元之间最常用的连接方式是 N1 通讯网络，其通讯方式为 Ethernet/IP。N1 网上各节点之间的数据交换采用点对点（peer to peer）方式，各节点均具备动态数据访问（Dynamic Data Access）功能，即无论 N1网上任何操作站或任一 NCU 上，均可以对全部的数据实现检测或控制。在某些场合，用户可能需要用到拔号式（Dial-up）通讯方式，用以监控远处的控制系统，这时
5、可以通过调制解调器，设置远程操作站。N2 通讯总线是一种现场存取网络，它连接控制器及接口模块至网络控制器。N2 总线使用主/从式通讯协议，NCU 是主导，N2 总线设备（DDC）是从属。N2 总线使用 Opto-22 optimumx 通讯协议，并且已被证明其优越性。 N2 总线遵循EIA，RS-485 电气标准。 ）3.4.3 联网能力对于楼宇系统的设计和管理者来说，真正的挑战是：怎样利用所有子系统的能力来有效地管理它们，从而提供一个高质量的和优美的办公环境。 METASYS 系统使上述问题迎刃而解。各个不相联系，来自不同公司的系统，通过 METASYS 被恰当地联系在一起，变成一个系统的集
6、成。各系统相对独立，自成体系，必要时相互配合，实现优化联锁控制，从任何地方，任一台操作站上，都可以收集到全部的数据。操作员从一台操作站上，便可以了解全楼各个角落中任一系统的运作情况，一旦有故障发生便可立即作出相应的反应。美国江森公司作为美国 Ashear 学会发起者之一，其 Metasys 系统已能与4超过 75 个公司（其中包括 Carrier, York, Trane, ABB, Libert 等）的子系统实现联网，并已完成 2000 多个联网项目。我们随时准备为用户实现 METASY 与任何愿意开放其通讯协议的公司产品联网。3.4.4 操作站操作站为 IBM 或其他品牌标准个人电脑，操作
7、站提供视窗化的，高水平人机友好界面，用户可选择中文或英文操作。它以微软公司的 Windows NT 为运行环境，允许 Windows 支持的其他软件同时运行。并可以与他们进行动态的数据交换（DDE） 。例如您可以用已熟悉的Microsoft Excel 来处理数据，做出一系列的统计表。它可编程及产生数据库，并直接下传程序至各控制器。它可备份数据库、存储点的历史记录、趋势分析、操作员进入/ 退出记录、以及报警记录等。METASYS 界面操作全部视窗化，无需记忆操作指令。它的网络图犹如一张联络图，表示出所有监控设备及其相互关系，操作员只要调出 METASYS 应用程序，便一目了然：哪个系统为哪一楼
8、层服务；哪些设备为哪些区域服务等。METASYS使用了一种分布于整个网络、面向目标的软件体系。只依靠鼠标操作，便可走遍整个建筑。它用图形显示建筑物的各楼层平面和设备简图，并通过鲜艳的色彩、动画图形显示，报告所监控的点的信息。网络中任一个操作站均可以存取整个网络的所有信息，各操作站可同时使用。3.4.5 记录/报警打印机打印机用于系统操作的记录。每台打印机的记录内容可根据用户要求设定，而记录格式在调试阶段即可定义。3.4.6 网络控制器（NCU）网络控制器（NCU）是一种高性能的现场盘，它由一系列可兼容的电子智能化模块所构成。它可以实现复杂高性能控制的任何控制程序，同时也可以协调通信网络中各独立
9、的 DDC 控制器,为它们提供报警监视和综合控制功能。NCU 可脱离任何上位机（如个人电脑） ，独立承担控制及通讯功能。网络控制模块（NCM）是 NCU 的主要部件，它装备高速 80386 微处理器，其内存（RAM）可由 8MB 扩展至 10MB，它带有自诊断功能，并有 72 小时后备电池。5NCU 上备有多种简单而通用的系统接口，供操作人员使用。第一个接口是标准 RS232 连接件，可连接手提计算机或输出打印机；第二个接口是手提网络终端接口，网络终端象操作站一样，能够存取网络中的所有信息；第三个接口可用于调制解调器，用于远程监视或打印。NCU 能支持多用户环境，就是说，任意多少位操作员都可同
10、时存取 NCU 中的信息。METASYS 的 5 级密码口令，不仅对操作站提供保护，对 NCU 上的操作员接口，也同样使用一致的密码信息。3.4.7 直接数字控制器（DX-9100-8154 / XT-XP 模块）直接数字式控制器（DDC）是 METASYS 系统的最前线装置，它分布于建筑物内各处的设备现场，如空调机房，水泵房，冷冻站等。DDC 连接于 METASYS 的N2 总线，NCU 及操作站均可对它们实现上位机的超越控制。目前最常用的 DX9100 控制器是一个模块化，可扩展，在现场具有显示及操作能力的控制器。它的基本配置为 8AI，8DI，2AO 及 6DO，共为 24 点，根据现场
11、需要可增加各类型点的扩展模块，最多可扩展 64 个点。DX9100 的软件功能十分齐全，可实现各种现场控制要求。其操作系统包括实时功能，12 个可编程模块，及 PLC 逻辑运算模块。由于它是由一个个功能模块所构成，其图形化的编程工具使得程序设计异常简单。用户只要简单地调用图块，填写参数，控制程序便自动生成。所有的编程均可在 METASYS 操作站完成，并直接下传至 DX9100。它除了完成各种运算及 PID 回路控制功能外，还具备多级控制及统计功能；其 PLC 逻辑运算模块，具备一般 PLC 控制器的功能；其实时功能可同时设置多达 8 个时间控制程序，每个时间控制程序，可针对星期一至星期日及特
12、定的一些公众假期，分别设定不同的启动/关闭时间。如此强大的软件功能，决定了 DDC 具有独立运作的功能，当中央操作站故障，网络控制器故障或通讯线断线，都不会影响其操作。3.4.8 现场设备现场设备包括传送器、变送器、水阀执行器等，它们均直接与 DDC 连接。3.4.9 程序存贮器NCU 和 DX 的存贮器采用 EEPROM，EPROM 及 RAM。6系统构成和控制程序存贮在 EEPROM 和 EPROM 中，在掉电期间，程序仍可保持。实时时钟和功能存贮于 RAM 中，带有后备电池（NCU 中可维持 72 小时，DX中可维持 1 年） 。存贮器分配的原则是当偶尔在线变更某些参数时，尽量减少对控制
13、器操作的干扰。在 METASYS 中，许多用户变更，甚至是统计数据分析，均可以在线进行。这种安排使得控制器既能提供足够的内存（从而满足设备管理系统的各种控制功能的需要） ，又不至于花费太大。假如控制器掉电超过 72 小时，保存在NCU 之 RAM 中的数据将会丢失，这时，METASYS 会自动通过高速 N1 总线，将数据自动地由操作站下传到 NCU 中。3.4.10 现场控制设备运行环境要求及用电量DX-9100 控制器(DDC)：工作环境要求： 050(32120)，相对湿度 1090% 不结露。用电量：24VAC，50/60Hz，10VAXT 及 XP 模块：工作环境要求： 050(321
14、20)，相对湿度 1090% 不结露。用电量：24VAC，50/60Hz，5.5VA3.4.11 系统运行性能(可靠性分析)1、可靠性定义系统可靠性是指给定的一个周期时间减去非工作时间(检修、待料等因素停工时间)与这个周期时间的比值。非工作时间开始于故障被确认时。这个概念可描述为正常运行时间与给定的运行时间的比值。特别指出，正常运行时间是指系统运行时间和可能需要运行（即待命）的时间总和。整个时间由正常运行时间（Uptime）和非工作时间（Downtime）组成，如下公式：系统可靠性=正常运行时间/（正常运行时间+非工作时间）以上等式是可靠性的定义标准。在这里非工作时间是指维修和返修产品所需要的
15、平均时间。这个平均时间通常称为平均修复时间，包括预计的时间及不可预计的时间。在正常的情况下，不论白天黑夜，我们的紧急反应时间不超过四个小时。系统可靠性也被表示为平均修复时间（MTTR）和平均故障间隔时间（MTBF） 。7平均故障间隔时间是指系统可靠性的一个衡量尺度，平均修复时间是系统可维护性的一个衡量尺度。他们的关系如下：系统可靠性=平均故障间隔时间/（平均故障间隔时间+平均修复时间）系统平均故障间隔时间的计算该值等于保修期内系统累计运行时间除以保修故障点总数量。设备装船到安装开通大约二个月的时间未计入累计运行时间。江森公司统计记录在保修期内从现场返修部件的数量。一年故障概率（OYFP）被作为
16、一个指标来描述系统的返修率，同样设备的船期不计入运行时间。系统平均故障间隔时间和一年故障概率的统计学的关系式为：系统可靠性=（1-OYFP）=EXP（-8760）/MTBF计算值概括如下表：注：电机启动盘只包括开关、继电器、接线端子，它的系统非工作时间实际上趋近为 0。（1） 、通过采用江森的楼控 METASYS 系统对设备进行优化控制，提高工艺过程控制水平，节约能源消耗；同时使设备高效率运行，减少人员劳动强度，实现能量管理自动化。（2） 、充分发挥 BA 系统的设备管理功能，提供设备运行状态的有关数据资料，进行集中分析，作为设备管理决策的依据，实现设备管理自动化。OYFP MTBF AVAI
17、LABILITYNCM(The CPU board in NCU) 7.52% 112053hrs 99.9964%PWR(The power supply board to NCM)6.25% 135733hrs 99.9971%NCM or PWR 13.77% 59128hrs 99.9932%Remote I/O unit(DX) 6.12% 138711hrs 99.9971%Remote Manual Control Panel 100%83.5 系统方案及配置说明根据家园楼宇自控系统的要求，楼宇自动化中央管理系统的监测和控制的系统包括：给排水系统和变配电系统。系统功能配置说明:我
18、公司对本系统的控制器配置基于如下原因采用一对一的分散式控制。由于高级的控制需求导致控制过程相对复杂，因此使用集中的现场控制器对分散于楼中各处的机电设备将无法满足采样及控制需求；使用分散的现场控制器将极大减少施工所需的管线数量及施工量；分散的控制器将极大降低系统出现故障的概率，当控制器因人为破坏等不可预见的因素毁坏时不致影响过多现场设备的安全运行。3.5.1 给排水监控系统METASYS 系统按预先编定的程序进行控制，具体的监控功能如下。监测水泵手/自动转换状态，确认设备现是否处于楼宇自控系统控制之下，同时可减少故障报警的误报率；当设备处于楼宇自控系统控制时，可控制水泵的启停；当设备处于楼宇自控
19、系统控制时，可根据液位自动控制水泵的启停；监测热继电器状态，当供电主回路出现过流、过载等情况下进行报警，提示操作人员处理并自动停止水泵；监测水泵状态，确认是否已正式投入运行；以上工作状况通过网络通讯可将现场情况用文字或图形显示于中央控制室内的中控机的彩色显示屏上，供操作人员随时使用，其中的重要数据可通过打印机打印出来作为记录。生活给水系统有设备间的水泵和高水位的水箱组成，生活水泵的启停按照水箱的高低水位进行自动控制。排水系统有排污泵和集水坑组成，BA 系统监测排污泵的运行状态和故障报警，并在中央站上显示。为避免排污泵的供电电源出现异常造成污水溢出的现象发生，BA 系统设计在每个集水坑安装一个水
20、位传感器，用于监测集水坑的高水位，当出现高水位报警时，操作人员应及时的进行查看和检修。3.5.2 变配电系统9METASYS 系 统 主 要 对 该 系 统 中 的 设 备 运 行 状 态 及 运 行 参 数 进 行 监 视 ， 具 体 的监 视 功 能 如 下 ：配置 2 个 CROMPTON 集成装置，通过 RS-485 与网络控制器（NCU）通讯，将采样数据传输到 OWS。2 路 10KV 进 线 三 相 电 流 、 电 压 ， 功 率 因 数 ， 频 率 ， 有 功 功 率 ， 用 电 量 等 参数 ；变 压 器 高 温 报 警 和 状 态 ；3.5.3 软件功能各种不同功能的软件，构
21、成了完整的 METASYS 操作系统。主要软件功能如下；摘要（各类报告清单）密码保护（5 级）用户编程（图形化编程语言）状态改变报告报警信息报告报告分组/报警管理监控点历史动态趋势分析累积、统计功能数据库下传/上载功能基于 Microsoft Windows 之图形化及操作站工作环境能量管理控制时间预定功能设备循环启/停保护重大设备启/停延时供电恢复启动程序用电量限定/负载循环(1) 摘要（各类报告清单）在 METASYS 中，用户可以直接得到各种分类的报告清单，这些清单可以显10示于监视器上，也可以打印或存盘。可以直接调用的报告清单有 16 种，其中最常用的录示如下：监控点清单报警点清单严重级别报警点清单脱机点清单处于超越控制状态下点的清单禁止通讯点的清单被锁定点的清单被定义于跟进文件中的报告时间预定的时间表清单假日时间预定的时间表清单各监控点的高低限及死区值清单 以上报告清单根据用户的指定，可以选择针对网络中所有点，也可以针对某一个系统中的监控点。或选择组甚至几组中各系统中的监控点。(2) 密码保护功能Password
