廈門機場BA系統的升級應用

許少輝

（廈門兆翔智能科技有限公司，福建廈門 1361009）

1 樓宇自控的系統構成

現代智能建筑中的樓宇自動化系統，或稱建筑物自動化系統(BAS，building automation sys?tem)是將建筑物內的電力、照明、空調、防災、保安、廣播等設備以集中監視、控制和管理為目的而構成的一個綜合系統。該系統應當是一個能夠在中高層、超高層以及中大型建筑完成多種設備控制、監測和管理功能的網絡系統。該系統主要由中央計算機站(可有多個工作站)、直接連接在同一個通信線路上的若干個分布在所屬受控對象附近的現場直接數字式控制器(DDC)以及傳感器、變送器、執行器等監測、執行元件和設備所組成。BAS的主要功能是通過對智能大廈內的各種不同類型的設備子系統進行有效的監控和管理，使整個大廈運行更加可靠、擴展方便靈活、投資大大降低、收效顯著增加；為生活在大廈內的人員提供一個既舒適溫馨，又安全可靠的生活、工作環境[1]。廈門機場BA系統就是采用美國Honeywell的EBI系統進行升級的。

2 廈門機場現有BA系統簡介

廈門高崎國際機場三號侯機樓樓宇自控系統采用HONEYWELL EXCEL5000基本型系統，系統于1996年隨著三號侯機樓的啟用而投入使用。系統共有4 375個點位。采用6條C-BUS總線，系統總線結構從低到高可劃分為三層：現場網絡層（現場總線）、自動化層（DDC分站控制總線）、管理層（中央站管理總線）。DDC分站連接傳感器、執行器的輸入/輸出模塊被設置在設備現場。系統中央站管理數據庫軟件采用HONEYWELL Excel Building Supervisor Version 1.4.3即XBS V1.4.3及XBS V1.4.4系統。現場控制器即DDC主要采用HONEYWELL XL100B、XL600 D，原系統共有HONEYWELL 100B型DDC 45臺，XL-600型DDC 47臺，后續維修少數幾臺DDC采用XL100C型，新增西指廊貴賓室采用XL500 DDC。DDC內程序由EXCEL Care和LIVE Care編程軟件根據現場要求開發原理圖、控制策略、開關邏輯和時間程序后經編譯器編譯源程序后傳入DDC中，可單獨運行，編程軟件可同時生成多種控制文件及系統設備匯總表。中央站使用圖形設計軟件及組態軟件設計圖形用戶界面方面用戶對系統的綜合管理及對DDC的遠程管理和控制，并具備監測、報警、打印等功能

2.1 系統組成及監控范圍

2.1.1 系統組成

系統屬于EXCEL 5000系列基本型，分6條C-BUS總線，由92臺現場控制器即DDC組成（其中45臺100B、47臺XL600D）。中央系統由2臺主工作站SERVER和兩臺PCANYWHERE遠程操作客戶端PC組成。終端共有傳感應器650個（含溫度傳感應器、濕度傳感器、過濾網壓差開關、氣流指示開關等），共有驅動閥264個（含風閥、水閥等）。兩臺主工作站配置為DELL OptiPlex GX110型（PⅢ700，采用ISA擴展卡，每臺插三塊XPC500通訊板，每一塊板負責一條C-BUS通訊），兩臺操作客戶端分別位于行李總控室和制冷站，通過PCANYWHERE遠程控制服務器。

2.1.2 監控范圍

系統按控制對象類型劃分為6大模塊：HVAC空調系統、LIGHTING照明系統、ELECTRICAL變配電系統、CHILLER制冷系統、WEAK ELECTRI?CAL 弱電系統監控 (Flight、Power、CCTV、Oth?ers)、PLUMBING AND DRAINAGE給排水系統（Live Water、Sewrage）。HVAC空調系統控制對象包括：大型空調機組AHU&RAF、指廊空調機組、指廊底新風機、地下車庫新風機、吊頂空調機、指廊風機盤管、公共空間風機盤管、屋頂排風機、送風機、空氣電加熱器等。制冷系統控制對象包括：冷凍機組、次級冷凍泵等。給排水系統控制對象包括：生活用水系統、污水排水系統。燈光控制照明控制系統包括：樓內照明設施、部分樓外照明設施等。功能模塊如圖1所示。

2.2 系統現狀

圖1 功能模塊

廈門機場樓宇自控系統自1996年啟用至今，期間為解決Y2K問題進行過軟件升級。2002年為解決中央站系統處理速度慢問題，對系統進行了一次軟硬件升級（操作系統從WINDOWS 98系統更換為WINNT4.0 SERVER系統，硬件更新為DELL OptiPlex GX110）。更新后的系統運行基本穩定，之后共進行過兩次大的維修，主要是因為中央站計算機內負責與BUS線通訊的XPC500通訊板故障引起的單條總線在主機的失控問題。由于系統總線采用C-BUS模式，并且采用非屏蔽三類雙絞線作為為控制總線，加上施工并非全部采取“手拉手”方式（部分采用T接方式），系統偶爾不可避免地會發生信號干擾引起的整條總線失控問題。

現有樓控系統采用HONWEYWELL公司的EXCEL 5000基本型系統，該系統是Honeywell公司推出適用于各種建筑規模的機電設備控制系統(其最多可支持24條中央通信總線（C-BUS），32個工作站(其中24個可組態為服務器)，254個遠方終端)。廈門機場BA系統共配置6條C-BUS總線，兩臺主工作站，每臺負責3條C-BUS總線與XBS服務器通信。系統可分為三層：管理層（中央站管理總線）、自動化層（DDC分站控制總線）和現場網絡層（現場總線）。配置的兩臺中央站分別由兩臺PCANYWHERE客戶端進行遠程網絡遙控，客戶端分別位于行李總控室和制冷站值班室，4臺計算機采用候機樓PDS系統，組成獨立專網，與其他網絡物理隔離。網絡結構圖如圖2所示。

隨著BA新技術的出現和樓控新產品的推出，以及針對目前自動化層（DDC分站控制總線層），管理層（中央站管理總線層）和現場網絡層（現場總線層）等三個層面出項的問題，廈門機場BA原系統采用的部分硬件廠商已經停產，并且有些軟件已經滿足不了系統運行的需求，直接威脅生產。

3 EBI升級改造方案

綜合上述現狀分析，針對系統各個層次所存在的問題，綜合適用性、可擴展性、穩定性和經濟性等方面的因素，提出適合機場的解決方案。以下分別對系統各個層次所存在的問題進行分析并提供解決辦法。

3.1 管理層

中央站從1996年投入使用以來，相對穩定，除了兩次升級和兩次更換XPC500通訊板外一直工作穩定。但存在的問題是個隱患，一旦發生故障，系統將長時間地癱瘓。中央站計算機所用的主板要求有三個ISA插槽，目前所有的主板廠家已經不再生產，一旦發生故障，將沒有備件更換而使系統癱瘓。

為避免發生系統癱瘓，該方案將中央站升級到EBI系統中央站。屆時，EBI系統中央站中將沒有廠家的專用板件，即為一臺通用的計算機硬件平臺，有利于以后中央站硬件的維修維護。Hon?eywell公司的EXCEL5000 EBI系統完全兼容現有的DDC，避免設備的浪費。

美國Honeywell公司的EXCEL5000 EBI系統是一種基于現場總線的控制系統，同時該系統還可根據需要將大廈的消防報警系統及安保自動化系統集成在EBI平臺上。EBI平臺提供與其他供應商系統及OA系統的開放性接口。可支持C-BUS總線和LonWorks技術，Lon?Works技術具有的優點，該技術目前已得到廣泛的應用，并擴展的其它各個行業。

3.2 自動化層

圖2 廈門機場樓宇自控系統網絡結構圖

自動化層主要包括DDC分站及其通訊總線，從2005-2006年維修更換備件的情況看，更換的數量并不多。單臺DDC故障只影響一部分控制點，只要備件準備夠，維修及時并配合手工現場操作，對生產影響不會太大。

目前存在的以下問題將在改造中給予解決。

（1）程序設計錯誤問題。對于此類問題可以通過重新編程、逐個、逐點、逐臺按流程嚴格測試來解決。同時對維修人員進行必要的編程培訓。

（2）部分DDC離線問題。用于對樓內強弱電變配電系統進行監測的DDC有5臺處于關機不使用的離線狀態，DDC程序完整存在，若需要可根據實際情況隨時恢復使用（減少總線DDC數量有利于減少C-BUS總線的通訊負荷，故對不常用的DDC予以關閉，此5臺DDC已關閉多年）。另，對時常發生邏輯錯誤的DDC可通過更換CPU模塊及重新梳理核對控制邏輯源程序予以解決。

（3）總線施工不規范抗干擾能力差問題。對于此類問題可以通過梳理總線，改進部分總線施工不規范問題，嚴格按廠家要求進行合理規范的接線，同時對距離較長的總線進行中繼放大，提高信號強度，增強抗干擾能力來解決。系統配備9臺XD509放大器（部分已安裝但未使用），可在此次改造中酌情啟用。

3.3 現場總線層

現場總線層主要包括傳感器和執行器等，整個系統共有傳感應器650個（含溫度傳感應器、濕度傳感器等），共有驅動閥264個（含風閥、水閥等）。從2005-2006年維修更換備件情況看，更換維修的數量不多。對于存在的問題可通過改造或購買備件替換維修的方式予以解決。傳感器和執行器可以使用各種品牌和不同廠家的產品，目前候機樓就有霍尼韋爾、AB公司、KeyStone、FLYGT等等廠家和品牌。存在問題的解決辦法：

（1）驅動閥電機由于長年不間斷使用，少數出現結合部件機械磨損及電機或電路板燒毀現象，可通過更換相關部件解決；

（2）傳感器性能指標下降或部分故障，如：溫度傳感器故障明顯增加，可通過更換故障傳感器（溫感器、氣流量指示器、浮球閥、繼電器等）予以解決并進行合理的校準；

（3）中心機械廠制冷站AB變頻器風扇不間斷運轉近10年，部分風扇出現風力弱或故障，可維修風扇及故障部件，對到使用年限的變頻器可考慮報廢更新；

（4）DDC應用程序設計錯誤導致的部分終端不受控問題，可重新編程調試解決。

對于制冷站次級泵無法根據流量和壓力自動調節問題，可依據實際需求增加部分硬件并通過DDC編程現場調試解決。

4 結束語

樓宇自控系統是智能建筑中很重要的一個子系統。其自動化程度的高低將直接關系到整個建筑物的運行的好壞，環境的舒適度。廈門機場BA系統的升級改造將給機場提供一個投資合理的、且又擁有高效率的優雅舒適、便利快捷環境空間。

［1］南京工業大學智能研究所.HONEYWELL EBI培訓教材［Z］.2003.