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基于 PC 的楼宇控制系统助力实现云南医院的网络自动化

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【摘要】:
阜外医院采用倍福的 CX8090 控制器,能够满足分布式控制器及通信网关的控制能力要求。医院的运营商认为,CX8090 是倍福近几年才推出的小型嵌入式控制器,功耗低功能强大,CPU 采用 32 位的 ARM 处理器,主频达到 400 MHz,是实现这一用途的理想选择。TwinCAT 2 自动化软件用于根据 IEC 61131-3 国际标准进行编程组态。
阜外医院:基于 PC 的楼宇控制系统助力实现云南医院的网络自动化

复杂的楼宇自动化需要 200 多个控制箱和 1200 个 I/O 总线端子模块

根据中国国家三甲医院的配套标准,医院必须配备节能、降耗的设施。要达到这一标准,需要采用一整套的楼宇自动化系统来对风机、水泵、灯光等进行控制。云南阜外医院采用了先进的基于 PC 的控制系统,整合了 200 多个控制站。 

云南阜外医院是一所立足云南,面向西南,辐射南亚、东南亚的三级甲等心血管病专科医院,由云南省人民政府与中国医学科学院共同经营。医院于 2014 年落成,总建筑面积为 22.95 万平方米(约 250 万平方英尺),总投资概算为 32.73 亿元(约合 4.7 亿美元)。 

医院分为云南省阜外心血管病医院和云阜国际心血管病医院两部分,设计日门诊量为 1200 人次/日,年病人门诊量 30 万人次,总床位数为 1000 张。云南阜外医院包括一栋 4 层的急诊楼、一栋五层的医技楼、两栋住院楼(分别为 11 层和 15 层)以及一栋国家心脏病研究中心西南分中心楼(4 层),并设有 12 间手术室。云阜国际心血管病医院设在一栋集门诊、医技、住院以及 3 间手术室的 20 层多功能综合楼内。 

开放的系统架构使实施更加容易

由于整个项目建筑较多,使用的设备种类复杂,因此需要一个开放的、可扩展性强的控制系统才能实现整个设施的自动化。倍福一直坚持基于 PC 的控制理念,其系统具有良好的开放性,并集成多种现场总线接口,投资方看中了这个特点,还有倍福在全球楼宇行业的成功案例最终让投资方决定采用这一品牌。 

整个项目的特点是建筑多(共有 6 栋楼),被控对象较为分散,为了降低布线和维护成本,系统采用独立分散控制方式,最终采用倍福的 CX8090 嵌入式控制器和 BC9050 总线端子模块对各个区域的设备进行控制。该系统还配备了 200 多台 CP6606 面板型 PC 来实现可视化和操作。医院的中央监控中心使用的是安装 Windows 10 操作系统的工作站,TwinCAT OPC 服务软件用于与各个 控制站通信。监控软件与倍福系统之间通过 OPC 数据交互。控制站位于各栋楼各个楼层的强/弱电井中,主要用于监控新风机组、空调机组、制冷机组、热水泵房、公共照明、给排水、供配电、医气系统和热水系统。 

整个楼宇控制系统使用了 200 多个 控制器和 1200 多个总线端子模块,包括 30 多个通信模块,可处理 20000 多个 OPC 变量。TwinCAT OPC Server 高效的 ADS 通信和多线并发机制能够轻松管理这些海量数据。 

倍福控制器小巧精悍,使用灵活,功能强大 

阜外医院采用倍福的 CX8090 控制器,能够满足分布式控制器及通信网关的控制能力要求。医院的运营商认为,CX8090 是倍福近几年才推出的小型嵌入式控制器,功耗低功能强大,CPU 采用 32 位的 ARM 处理器,主频达到 400 MHz,是实现这一用途的理想选择。TwinCAT 2 自动化软件用于根据 IEC 61131-3 国际标准进行编程组态。 

系统自带 3 个以太网口,支持 TCP/IP、 MODBUS-TCP、ADS 等通信协议,使得 CX8090 的应用特别灵活。模块化 I/O 系统能够根据现场实际的设备点数自由搭配。倍福的总线端子模块支持串口自由协议、Modbus RTU、M-Bus、MP-Bus、DALI、EIB/KNX 和 EnOcean 等 20 多种现场总线协议,方便第三方传感器和执行器的集成接入。例如,水表采用 RS485 自由协议,电表采用 Modbus RTU 协议,精密空调系统采用 BACnet 协议。据阜外医院介绍,这些器件及系统都很好地与倍福系统集成在一起,从而降低了整体实施成本。倍福提供了广泛的 I/O 模块,从简单的开关量模块到调光模块、电力测量模块、通信模块,应有尽有,有密度从 1 通道、2 通道、4 通道到最大 16 通道的模块可供选择。一个 控制站既可用于设备的状态采集,又可用于电力数据通信的采集,还可以作为通信网关与第三方系统通信。 

精确的对象控制满足舒适环境的需求 

新风机组、空调机组水阀控制采用 PID 闭环控制方式,采用倍福的 TwinCAT PID 控制功能块,把温度波动范围控制在 0.2 ℃(约 0.4 华氏度)以内。由于每台机组的特性多少有点差异,同一套 PID 参数不能满足所有机组的使用需求。阜外医院认为,直观的倍福 TwinCAT Scope View 能够以最佳方式显示目标值和反馈值的变化,大大简化了参数设置。 


控制中心用于对整个医院设施的楼宇自动化系统进行监控 

本地控制站使用的 CX8090 嵌入式控制器 

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