冷源自控技术方案.doc

冷源自控技术方案二号机房的冷冻站布置 5 套水冷式制冷单元组，一期一阶段工程安装 3 套冷 水机组及其配套设施，本期安装剩余 2 套制冷设备每套制冷单元组由冷冻机、 板式换热器、一次冷冻水泵、冷却水泵、冷却塔以及相关阀件等组成；每套制冷 单元组带水侧节能器每套制冷单元组设置一个控制器；冷冻站提供 11.5℃冷冻 水，供建筑内 CRAH 使用，并为应急供冷配三个闭式 3*300m3 蓄冷罐，确保冷 机在停电时连续 15 分钟供冷要求，保证当市电中断，柴油发电机启动，冷冻机 重新启动到正常供冷前的连续供冷，蓄冷罐设置在地下4.1 需求分析对系统的监控软件，本项目具备统一的需求，即对各种楼宇设备进行集中监 控，为运维人员提供清晰的、便捷的操作界面，并可为管理人员提供关键数据的 计算和显示，以便管理人员能够对两个系统的节能性，作出评估和判断，从而为 决策提供依据系统能对各子系统的工作程序、工作参数、启停状态、故障情况等自动进行 监测和控制当设备工作异常时，即便有备用设备自动投入，亦能发出异常状况 或故障情况的报警信号，并同时判断出故障性质、具体位置及设备类型、编号， 为运维人员提供指示系统能提供各设备的日启、停状态、高低峰值、累积值， 运行时间等数据，以画面形式显示记录、并以表格和曲线等形式打印记录。

为满足安全性要求，本系统应为分布式智能系统，采用以太网控制器，当任 意一套控制器失效时，其它控制器均能独自继续其正常运作所谓分布式，即要 求根据设备的功能划分尽量使系统做到模块化，避免过于集中的控制设备和软件 程序，以满足可用性需求在制冷站的控制中，应将整体控制流程分解为数个可 独立运转的子流程，每个子流程配置可独立运行的控制设备，使之能够免受其它 设备故障的影响，持续完成子流程的工艺流程在编写子流程的软件逻辑时，也 需要遵循模块化原则，将组成子流程的各个逻辑功能也需要以模块化的方式编写， 并为每个逻辑功能模块设置整体的启用和禁用开关，以便数据中心日后运维过程 中，能够禁用局部功能和设备而在不间断整个系统运行的情况下维护或升级相应设备设施应合理设置设备的冗余备用无论控制设备的主要核心处理器 CPU ，动态及 静态存储 DRAM，输入输出点 I/O，和网络通讯组件的意外实效，都应有备份的 设备能够接替工作，避免对整个系统的影响4.2 设计标准及依据系统设计应遵守国家现行的规范与标准，对我国尚未制定的规范，可参照相 应的国际标准本工程智能化系统设计依据的主要技术规范及标准包括:1）《智能建筑设计标准》GB/T50314-20062）《民用建筑电气设计规范》JGJ16-20083）《火灾自动报警系统设计规范》GB50116-984）《低压配电设计规范》 GB 50054-955）《分散型控制系统工程设计规定》HG/T 20573-956）《工业自动化仪表工程施工及验收规范》GB50093-20027）《电力建设施工及验收技术规范（热工仪表及控制装置篇）》SDF 279-908）《自动化仪表安装工程质量检验评定标准》GBJ 131-909）《通风与空调工程施工质量验收规范》GB50243-200210）《采暖、通风与空气调节设计规范》 GB50019-200311）《建筑给水排水及采暖工程施工质量验收规范》GB50242-200212）《建筑电气工程施工质量验收规范》GB50303-200213）《建筑工程项目管理规范》GB/T50326-200114）《建设工程文件归档整理规范》GB/T50328-200115）《电气装置安装工程施工及验收标准》GB/50258-9616）《欧洲电工标准》EN5009017）《建筑工程施工质量验收统一标准》GB5030018）《建筑电气安装工程施工质量验收规范》GB5030619）《智能建筑工程质量验收规范》GB50339-200320）《建筑物智能化系统验收标准》DB 31/219.1-199821）《公共建筑节能设计标准》GB50189-200522）《分散型控制系统工程设计规定》（HG/T 20573-95）23）《电子计算机场地通用规范》（GB/T2887-2000 ）24）《工业控制用软件评定准则》（GB/T13423-1992）25）《信息技术互连国际标准》（ISO/IEC11801-95）26）《自动化仪表工程及验收规范》（GB50093-2002 ）27）《自动化仪表工程质量检验评定标准》（GB/J131-96）28）《建算筑领域计机软件工程技术规范》（JGJ/T90-92）29）《电气装置安装施工及验收规范》（GB50016-2006 ）30）《智能建筑弱电工程设计施工图集》（GJBT-471）31）《建筑设计防火规范》（GB50016-2006）32）江森自控数据中心最佳应用实践4.3 整体设计冷源群控系统应当具有可靠性、先进性、开放性、兼容性和灵活性等特点， 对众多设备的运行、安全状况、能源使用状况进行监控，能够完成众多设备的顺 序启停、选择启停，通过执行优化程序，达到最大限度的节能。

集中的监控和报 警能够及时发现设备的问题，减少设备损耗，预防性维修提出建议，从而降低系 统风险实现模块化，为每个制冷单元提供独立的控制盘，完成单元内的全套控制 包括正常状态下的顺序启停、设备故障下的顺序启停、自由冷却模式下的各处调 节控制等；为制冷站的二次泵提供相互备份的控制器，负责其变频调节；，以便 在单元控制器故障时维持水泵的运行最后，为整个机房提供群控 SCP 控制盘， 作为各个模块的统筹管理上述控制 SCP 盘与系统服务器和工作站之间通过以太网络连接，采用 BACnet/IP 协议及 Web Service 进行通讯，构建分布式智能系统SCP 控制盘在 脱离网络通讯的情况下，或在服务器软件或群控 SCP 控制盘失效时，仍可继续 工作，各 SCP 均能独自继续其正常的运作此外，SCP 盘也通过硬接线将部分 重要的信息，发送给群控 SCP 控制盘，与通过网络共享的信息形成备份关系， 提高系统可用性系统全面采用 B/S（服务器/浏览器）结构，用户工作站应不需安装任何专门 的控制软件，通过 Web 浏览器即可直接登陆到服务器软件，以实现系统操作、 故障诊断等功能在服务器软件意外失效或通讯中断期间，用户工作站亦不需安 装任何专门的控制软件，通过 Web 浏览器可继续访问 SCP 盘或群控 SCP 控制盘 进行管理。

本方案设计将冷源群控系统的不同工作模式，如制冷单元的维修模式、部分 自由冷却、完全自由冷却、紧急供冷等多种工作模式，提供“一键式” 操作，从而 简化了运维人员手动干预系统时操作流程，使操作更加灵活和安全4.4 系统架构设计冷源群控系统采用分布式控制系统，实现控制功能的软件逻辑分散在现场 SCP 控制盘中，并将监控数据储存在 SCP 盘本地，而避免集中存放于服务器软 件现场 SCP 控制盘所具备的独立的操作系统和数据库，在通讯意外中断或服 务器软件失效期间，均不影响整个系统数据的完整性每个制冷单元由专职的 SCP 控制盘负责监控，可独立完成单元内的控制管 理，包括执行顺序启停、自由冷却、紧急供冷等模式下的相关操作在单元内， 该 SCP 控制盘还包括了与主机的通讯设备，即采用标准 BACNet MS/TP 协议， 它将负责读取主机内部相关参数，参与到自然冷却控制和节能优化逻辑中通讯建立在星形连接的以太网上，通过标准 BACnet IP 协议高速通讯，将多 个制冷单元组联系起来当现场 SCP 控制盘本身故障时，能自动旁路脱离网络， 不影响网络上其它设备的正常工作，并在故障排除后能自动投入运行。

服务器软件在 WINDOWS 平台上运行，全中文界面，主要提供人机交互的 Web 发布服务器软件并非整个系统的核心，而是作为分布式系统的一部分，与 群控 SCP 控制盘和现场 SCP 控制盘不断地同步数据，维护系统的安全性通过 数据分析，提供增值功能，包括对不同设备的能耗分析，并可以图形表现，为运 维人员生成报告和表格4.5 硬件设计4.5.1 SCP 控制盘内主控制器SCP 盘内的核心控制设备，采用的是江森自控高可靠性的以太网控制器 NCE， 该控制器采用嵌入式 32 位操作系统，具有 192MHz 的 32 位 CPU 处理器128MB Flash 存储器用于存放操作系统、程序逻辑、静态数据和历史数据，另有 128MB SDRAM 用于运行程序和处理动态数据在意外脱离网络的情况下，可独立存储 数据，并维持至少 1 个月NCE 嵌入式操作系统上配置有 Web 服务端，可提供 Web 用户管理界面，这 意味着用户可直接访问该控制器，即可对其监控的数据进行访问，获取系统实时 值、警告、事件、历史、趋势、能量管理、时间表等功能在系统服务器上设定 的用户名密码，将自动同步至 SCP 盘内的 NCE 控制器中，使整个系统具备同一 的安全设定。

NCE 控制器与系统服务器之间，还具有时钟同步功能，以保证所有 SCP 控 制盘具有一致的时间基准，也是系统安全性的保障之一NCE 控制器上的输入输出点，具有极高的分辨率，模拟量输入的模数转换 A/D 以及调节量输出的数模转换 D/A 达到 16bit，这意味着它可以精确地把传感 器输送回来的模拟量转化为数字信息进行处理，也令输出的控制命令具有更高的 精度本项目对传感器提出了很高的要求，若控制器方面没有这一特性的支持， 将会降低系统整体的精确程度SCP 控制盘内，NCE 作为主控制器，是具有 BTL 认证的 B-BC 级控制器， 且具有 UL、CE 等各项认证，I/O 扩展也同样具有 BTL、UL、CE 认证可提供 相关证明文件4.5.2 SCP 控制盘内组件SCP 盘内除主控制器 NCE、I/O 扩展模块外，还配置有多项高性能组件，以 保障 SCP 盘自身的高可靠性这些组件包括：双路电源切换模块、变压器、保护开关、TBar 多组 AB 路切换装置、继电器和接线端子排等上述电气元件，将由厂家在运抵现场之前完成整体 SCP 控制盘的预装配、 预接线、预测试，成套交付于现场SCP 控制盘箱体采用质量优良的足厚喷涂彩色钢板制作，厚度不得低于 1.5mm，接地良好，具有良好的防锈防腐和抗电磁干扰功能。

4.5.3 互备控制器制冷站的二次泵组，本方案设计采用两台 NCE 控制器，作为项目备用的关 系，共同服务于二次泵组的控制两者之间通过硬接线以及相应的软件程序，另 彼此获得对方的心跳状态，在主用控制器实效的时候，能够瞬间将控制电路切换 给备用控制器，且由备用控制器接管对泵组的控制两台控制器将分别从管网环路中不同的 PET 压力传感器获取压力信息，并 分别根据监测的压力值调节水泵的频率但变频器输入端并非同时接收来自两方 的控制信号，而是通过 TBar 切换装置隔离在正常工作模式下只有主用的 NCE 的控制信号线接通于变频器输入端，而在主用控制器故障时， TBar 切换装置将 自动转换电路，将备用控制器的输出端与变频器的输入端接通主用和备用控制器，除相互监测心跳状态外，也通过以太网通讯，将主用控 制器的变频控制 PID 逻辑模块的参数同步给备用控制器，包括 PID 的瞬时输出 值利用这一技术，当从主控制器切。