裝修'>長沙黃花機場為4E級國際機場，是湖南省規模最大、設施最齊全的航空港。其原有的樓宇自控系統采用的是某國外公司的樓宇自控產品。該系統由1臺管理工作站和21個DDC組成，工作站與DDC之間采用總線方式連接。工作站下掛3條通信總線，1#總線由9個DDC組成，位置多集中在候機樓中心位置和屋頂鐵皮屋附近區域；2#總線由5個DDC組成，位置多集中在候機樓B區位置；3#總線由4個DDC組成，位置主要集中在國際候機樓區域。每個DDC控制幾十到幾百個模擬量和開關量的輸入輸出點，系統通過工作站與各個DDC之間的通信，對整個候機樓內的空調系統、照明系統、盤管風機系統、冷凍水系統進行控制；對電梯運行狀態、廊橋運行狀態、變壓器運行狀態進行監測。但是，隨著時間的推移，該系統的一些監控設備和線路已經損壞、老化，存在著以下幾大問題：

(1)系統使用已達到9年多，設備老化后穩定性、可靠性、安全性問題益發凸顯；長期受大量脈沖信號干擾，DDC通信板接收感應電壓過于頻繁導致通信線路板大量損壞；雷害或倒閘斷電等也導致DDC模塊大量受損；至今為止已有5臺DDC報廢無法使用；由于該系統使用的產品系列已有部分被淘汰或者是停產，市場上已很難找到與其匹配、兼容的產品。

(2)原有系統技術已經落后，智能化和節能水平低，操作不方便；系統總線距離受其理論傳輸距離限制，設備連接數及控制點少，速率低，刷新慢，通訊故障率高；CPU為16位處理器，輪詢速度為每秒1次，已經跟不上21世紀硬件設備每秒3～5次的速度；

(3)傳輸線路因使用年份過久而老化，設備故障頻繁發生且得不到解決，造成數據丟失，操作員判斷失誤，節能措施和方案缺少參考依據，無法達到節能目標，由此而增加的電耗將比節能模式多20%～30%，浪費程度可想而知。

(4)設備的故障發生率日益提高，給操作人員、維護人員帶來了極大的不便，增加了人工費、管理費。

因此，對黃花機場樓宇自控系統進行升級改造是十分緊迫和必要的。

改造方案評估

業主根據實際情況，為長沙黃花機場樓宇自動化系統的改造擬訂了三種方案，即利用現有同型產品進行改造、利用原產品品牌的新系統進行改造和利用OptiSYS PCS-300樓宇自控系統進行改造。

利用現有同型產品進行改造

這種方法有以下幾點好處：

軟件和硬件的兼容性問題比較容易解決；

由于可以利用現有系統的程序、控制圖面和控制方式，控制方式的制定、軟件的編寫、控制圖面的繪制都能節省大量的時間；

改造方法最經濟、最簡單。

但是，該改造方法也存在以下幾個方面的不足：

設備老化和因遭淘汰而短缺的問題仍沒有解決；

需要設置新的總線引至每一個需要改造的控制器，這會嚴重影響其他弱電系統或機場信息化系統的正常運行，一旦出現問題，后果不堪設想；

控制性能仍停留在2000年的水平；

該產品控制器已經停產，現在已經找不到同型號的兼容產品。

通過以上分析，業主判斷該方案不可行。



(圖片來源：互聯網)

利用原產品品牌的新系統進行改造

經過綜合比對和分析，業主發現此方案也存在著許多問題，主要表現為以下幾點：

(1)軟件兼容性問題：甲方通過調研，確認原產品品牌新系統的產品系列無法保證與原系統的產品系列兼容，兩個系統的數據互訪和備份存在不確定性。

(2)硬件兼容性問題：甲方通過調研，確認新的控制器不能與9年前的控制器兼容，已有的軟件和硬件資源無法通用，改造時須重新編制控制程序和控制界面。

(3)組網方式的問題：控制器與上位機的通信仍采用總線的形式，改造過程中，仍然需要重新設置一條新的總線至需要改造的控制器；另外，在舊樓里面重新布放新的線纜，牽涉到很多的天花板的拆卸和安裝，還牽涉到有危險性的高空作業，而其施工量和施工的難度會增加改造的人工、時間和費用成本。

(4)控制箱空間問題：甲方經過測量與資料數據對比后發現，原有控制箱無法滿足系統擴容及更換新產品后的安裝空間需求；如更換新的更大的箱體，不但會增加成本，更會增加施工難度、延長改造的時間。通過以上分析，業主判斷該方案也不可行。

利用OptiSYS PCS-300樓宇自控系統進行改造

結合上面對方案一和方案二的分析，我們可以得出以下的結論：

原產品品牌新、舊系統的改造都不能滿足現場實際的改造需要；

原產品品牌新系統硬件設備的尺寸超過了現場控制箱體的可用空間的尺寸；

在現有的大樓里面大面積敷設新線纜的方式是不可行的，新系統的布線方式必須簡單易行，無需長距離地敷設，最好在控制器的附近就有可利用的線路或者是網絡。通過實地考察發現，在每個控制箱的附近都有網絡節點。因此，在改造的過程中，可以充分利用現有的局域網進行組網，這樣既可以規避長距離布線帶來的不確定因素，也可以節省大量敷設新線纜的時間，給施工帶來極大的方便，提高項目改造的可行性。由此，業主初步決定采用方案三，即利用OptiSYS PCS-300樓宇自控系統進行改造。做出此種選擇的原因有以下兩點：

該系統控制器和模塊的尺寸都能與現場控制箱可用空間的尺寸相匹配；

該系統采用先進的MODBUS TCP/IP協議組網，可以利用現有的局域網，而不用長距離敷設新的線纜，能夠大幅提高系統改造的可行性。

隨后，業主結合現場實際情況，分析了方案三，即利用OptiSYS PCS-300樓宇自控系統進行改造，通過OPTIVIEW上位機控制軟件和現場PAC控制器替換原有的樓宇自動化系統軟件和控制器的可行性：

(1)因為方案三使用了不同廠家的產品，所以在軟件和硬件兼容性方面的優缺點與方案二一致。

(2)OptiSYS PCS-300樓宇自控系統采用MODBUS TCP/IP協議，用以太網的形式組網，結構簡單，方便易行，不需要遠距離地重新放置線纜，只要在箱體的附近有網絡節點或者是交換機就可以近距離地放置網絡雙絞線進行通信。這也是業主唯一可以接受的布線方式。

(3)方案三解決了控制器尺寸與原有控制箱可用空間的兼容性問題。

(4)由于OptiSYS PCS-300樓宇自控系統所有的產品都是在國內生產，在國內已經擁有了龐大的銷售和售后服務站，售后服務完全本土化，因此在成本方面相對于國外的產品有很大的優勢。

通過以上分析，業主最終決定采用方案三對長沙黃花國際機場的樓宇自動化系統進行改造。

項目目標

進行系統改造首先需要明確改造所要達到的目標。

(1)解決備件因遭淘汰而短缺的問題

利用OptiSYS PCS-300樓宇自控系統進行改造可以在一段較長的時間內徹底解決備件因遭淘汰而短缺問題，但是改造后的系統在經歷了一段時間后又會面臨同樣的問題，因此需要在確定改造方案時就充分考慮今后的備件問題。此外，為了應對可能出現的自動化控制設備種類多、兼容性差、缺乏統一規劃的問題，需要在改造中統一規劃，提高兼容性。

(2)解決監控設備老化問題

對樓宇自動化系統來說，系統故障率在設備壽命期內遵循由高到低，再到高的規律。在運行初期，由于設備中存在的一些隱藏缺陷以及系統設計中未曾考慮周全的小缺陷會逐漸暴露出來，系統故障率會比較高，這一過程通常有一兩年的時間；經過適當的維護及修正后，系統便會進入一段較長的相對平穩的低故障率時期(中期)，這段時期的長度與設備的壽命、質量有關，在幾年至十幾年左右；在此之后，隨著設備及元器件逐漸老化，進入其壽命的末期，系統的故障率又會逐漸升高，使維修工作量大大增加，這時就需要考慮進行系統性的更新、改造。新的樓宇自控系統在最初設計時應引入老化管理，以應對其今后將會面臨的老化問題。

(3)進一步提高樓控系統的性能

十年來，我國樓宇自動化技術得到了迅猛發展。長沙黃花國際機場改造前的樓宇自控系統在很多方面，例如傳輸速度、數據精度、在線參數修改、運行優化、信息共享等，難以很好地滿足運行技術的要求，難以適應現代技術的發展。為了與測量、電子、計算機、軟件、網絡等技術的發展和應用相適應，長沙黃花機場樓宇自動化系統改造后在性能上應當較原系統有很大的提高。

(4)進一步提高樓控系統的安全性、穩定性和開放性

改造后的系統應采用以太網方式進行數據傳輸，以獲得更快的傳輸速度，更好的系統穩定性和安全性，保證單個設備的損壞不會影響其他設備的正常運行；還應充分考慮系統的開放性，為系統的第三方接入及向上集成提供必要的條件。

(5)提高系統性價比及運營經濟效益

系統設計應結合建筑實際情況，盡可能地為業主提高系統性價比，保證業主在今后的運營中獲得良好的經濟效益。



(圖片來源：互聯網)

改造的步驟

(1)熟悉圖紙和現場，內容包括每個設備的安裝位置、系統的架構、感測器與模塊的接線方式、DDC控制器與模塊的連接方式、DDC控制器之間的連接方式。

(2)熟悉現有系統，內容涉及硬件和軟件兩方面，對現有控制系統的操作、控制要求、控制方式、上位機軟件的使用都應非常熟悉。

(3)了解每個DDC箱體控制的點位，深入了解每個DDC箱體的設計原理和接線方式。同步進行OptiSYS PCS-300樓宇自控系統的設計和設備采購，設計的內容主要包括材料清單的核實，軟件界面的繪制，控制程序的編寫、檢查和調試。

(4)更換DDC控制器，根據實際情況，先更換影響較小、點位較少、控制回路較少并且布線方便的DDC控制器；同步記錄存在的問題和施工流程，以便進行比較和改正；更換完畢后進行相應的調試和觀察。更換DDC的原則為：更換一個DDC調試一個DDC，以保證不影響其他控制器的正常運行。

(5)已經安裝的DDC調試成功，試運行合格，并進行了施工總結后(以便改進方案，提高效率)，再進行下一個DDC的更換。

新系統的功能特點

新系統的特點如下：

(1)針對樓宇自動化、智能交通、給排水、環境保護等公用工程自動化的特點設計開發，性價比高；

(2)沿用SUPCON JX系列集散控制系統電源冗余、熱插拔、光電隔離等高可靠性設計和完善的制造工藝，具有極高的可靠性；

(3)采用以工業以太網、CAN等現場總線為核心的分布式設計，技術先進、配置靈活、易于擴展；

(4)采用以太網形式，節省了大量的布線，從而節省了投資，并且降低了施工的復雜程度，從而降低了施工的費用和管理的成本，符合業主的要求；

(5)采用符合IEC 61131-3國際標準的中文圖形化編程軟件，提供指令表(IL)、梯形圖(LD)、結構化文本(ST)、功能塊圖(FBD/CFC)、順序功能塊圖(SFC)五種編程語言，控制功能完善。

(6)采用開放化、標準化通信接口及協議，具有OPC等開放的數據接口，集成方便；

(7)采用MODBUS TCP協議進行數據傳輸，組網靈活，數據傳輸穩定而且傳輸速度快；

(8)CPU采用32位處理器，完全能滿足現有系統的控制需求以及今后一段時期內的升級需求；

(9)采用CPU加擴展I/O模塊的形式進行數據的采集，可擴充性強，最多可擴充32個模塊，可監控點位多(數字量可達512點，模擬量可達256點)；

(10)采用成熟的PLC控制方式，控制方式靈活，穩定性好；

(11)上位機軟件采用全中文操作界面，更直觀，更便于操作，不需要操作人員有很高的英語水平；界面的鏈接使得多圖面的切換變得快速而且方便；

(12)采用自適應控制與模糊控制等高級控制軟件，控制精度高；在設置PID控制模塊的各個參數時，為了避免溫度變化很小時動作緩慢或溫度變化很大時積分飽和，采用積分壓制，即在PID輸出量低于25%或高于85%時，禁用積分，從而進一步擴大了溫度允許控制范圍，達到了優化節能的目的。

(13)采用DIN導軌直接安裝的模塊化緊湊設計和免外部配線的可脫卸端子設計，安裝方便、維護簡單。

新系統上位機軟件的功能包括：

可使用指令輸入及下拉菜單選擇的方式；

圖形及文字顯示；

多方面資料的顯示；

多級密碼保護及離開密碼自動撤消功能；

操作員的指令操作；

樓宇自控系統日常操作可通過人手或
自動形成記錄及摘要，存放于硬盤內；

彩色動態圖形顯示；

所有溫度及裝置的控制策略及節能程序可以由用戶決定，在做出界定或修正程序時不會影響樓宇自控系統的正常運作。

新系統下位機軟件的功能包括：系統控制軟件；系統節能軟件；系統報警管理；系統監控點歷史及動向趨勢記錄；系統累積記錄。