數據中心群控系統

一、概述

1、項目為工藝冷源系統：

   中溫冷源系統用于為模塊機房提供冷量，其冷媒為R134a或R123。本項目設置2套工藝冷源系統：首套工藝冷源在動力樓的制冷站設置5臺制冷量為1400RT的變頻離心壓縮式電制冷冷水機組，運行形式：并聯運行，4用1備。蒸發側供回水溫度12/18℃，冷凝側供回水溫度為33/38℃。站房內同時預留一套冷源的安裝位置。

   在室外設置5臺鍍鋅鋼冷卻塔，與冷機一一對應，夏季進出塔水溫38/33℃，冬季進出塔水溫15.5/10.5℃。

   第二套工藝冷源在動力樓的制冷站設置5臺制冷量為1400RT的變頻離心壓縮式電制冷冷水機組，運行形式：并聯運行，為4用1備。蒸發側供回水溫度12/18℃，冷凝側供回水溫度為33/38℃。站房內同時預留一套冷源的安裝位置。

   每套工藝冷源均在室外鋼平臺設置5臺鍍鋅鋼冷卻塔，與冷機一一對應，夏季進出塔水溫38/33℃，冬季進出塔水溫15.5/10.5℃。

2、每套冷凍站內的控制器設置均為：一套互備群控制器（主、從冷凍站統籌管理器，具備雙機熱備功能）該控制器將提供監測并控制各制冷單元運行，以滿足系統負荷需求；每套冷凍單元（含冷水機組、板換、冷凍水泵、冷卻水泵、冷卻塔）設置一臺單元控制器；蓄冷罐系統設置一套互備控制器；群控制器與其余控制器的信號傳輸RS485總線接線的方式實時監測心跳狀態；同時每套制冷單元均設置有單獨的啟動按鈕。

二、冷凍站統籌管理器

1、冷凍站統籌管理器采用RS485總線接線心跳形式，根據從冷凍站獲取的數據（室外濕球溫度、冷凍站負荷、節能器的可用性、設備故障情況等），分析后確定啟動哪套制冷單元組。冷凍站統籌管理器通過專門的DDC/PLC控制器發出指令啟動選定的制冷單元，DDC/PLC控制器應具備雙機熱備功能。

2、冷凍機控制器將發送心跳信號到每一臺制冷單元控制器、冷卻塔控制器和蓄冷罐控制器。

3、冷凍站統籌管理器圖形操作屏經由BAS服務器顯示冷凍站內狀態信息。

4、冷凍站內至少有一套制冷單元處于正常工作狀態，制冷單元開啟時先后順序可變，運維人員應能根據機組運行時間或預先設定順序來選擇運行制冷單元。

5、冷凍站統籌管理器在選擇啟動制冷單元之后，向制冷單元控制器發出啟動指令，由單元控制器控制制冷單元的啟動運行。

6、基于管路上的供水/回水溫度傳感器、流量計數據電腦程序將自動計算出系統負荷。

7、制冷單元有3種運行模式：制冷模式、預冷模式、自由冷卻模式；冷凍站統籌管理器分析室外氣象條件并切換運行模式，切換時可以自動切換亦可由人工操作切換；

8、當1套制冷單元組被要求以制冷模式運行，冷凍站統籌管理器將發送命令到制冷單元控制器及冷卻塔控制器，設備啟動順序：冷卻塔——冷卻泵——冷凍泵——冷水機組，如果在程序可調的一段期間內，選擇的冷凍單元或單元組內其它設備沒有達到正常工作狀態，冷凍站統籌管理器將在前端發出報警信號，該組設備將禁止啟動，然后給下一組發出啟動命令。

9、當冷凍站統籌管理器激活預冷模式時，將命令發送到制冷單元控制器和冷卻塔控制器，但原有的制冷命令仍予以保留，暫不撤銷。冷凍站統籌管理器監測板式換熱器工作狀態，如果在程序設定的一段期間內，選擇的該組板式換熱器沒有達到正常工作狀態，冷凍站統籌管理器將在前端發出報警信號，該組單元將禁止在預冷模式或自由冷卻模式運行。

10、當冷凍站統籌管理器確認可以進入自由冷卻模式運行時，控制器將向前端發出信息通知操作人員自由冷卻模式可行，如果操作人員30min時間沒有做出確認，系統將自動進入自由冷卻模式。如果操作人員確認不進入自由冷卻模式,應在控制器中的圖形界面中選擇手動切換，使冷凍單元不進入自由冷卻模式。當自由冷卻模式準備就緒時，操作人員也可以在控制器圖形界面中手動確認立即進入自由冷卻模式，而不需要30min延遲后自動進入。當自由冷卻模式處于在手動進入模式時，群控制器應提醒操作人員進入自由冷卻模式的條件已經具備。

11、如果在程序設定的啟動時間內，選擇的冷凍機或該組內的設備沒有達到正常狀態，程序將自動選擇一組新的制冷單元啟動，同時前端發出報警。該步驟將繼續直到可替代的制冷組啟動運轉,制冷組啟動失敗的命令將被終止并鎖定延遲一段時間。

12、如果全部制冷單元組失靈，軟件將重新設定所有報警信號并反復編排順序直到啟動適當的制冷單元數量；全部制冷單元組將以制冷模式重啟，允許轉換到預冷模式和自由冷卻模式（如果條件許可）。

13、制冷單元成功啟動后，冷凍站統籌管理器將監測從制冷單元控制器發來的產冷量數據，同時監測冷凍水供回水管上的溫度及流量傳感器并計算末端所需的冷量作為參考。當產冷量數據表明負荷側達到運行的額定容量的80%，持續時間20min（可調），冷凍站統籌管理器將增加開啟累積運行時間最短的制冷單元。

14、當冷負荷下降到低于運行制冷單元額定負荷的30%，持續時間20min（可調），冷凍站統籌管理器將根據啟動順序或運行時間逐步關閉適當的制冷單元。

15、控制器一旦發生故障，變頻器、閥門等被控設備再系統糾錯過程中必須保持失信前狀態；

16、是否采用制冷模式或者自由冷卻模式，步驟順序功能明確化。如果冷凍站統籌管理器指示需要開啟另一組制冷單元，同時其他冷凍單元在預冷或自由冷卻模式運行，那么冷凍單元控制器將命令增開的制冷單元參照其他冷凍單元的模式啟動和運行（制冷、預冷或自由冷卻）。

17、一次泵的頻率由冷凍站統籌管理器輸出由冷凍水主管路上的供回水壓差控制 ，一次泵運行頻率須確保系統負荷的平衡。

18、操作人員有權選擇任何一個制冷組在任一種模式運行，運行控制界面上將提供優先命令。這樣的選擇權能夠在控制器和制冷單元控制器上實現，這將使操作人員能夠手動選擇運行模式。手動選擇運行模式之前，運行條件和運行命令將同時被檢查確認。

19、冷水機組設有制冷劑泄漏監測報警系統，一旦制冷劑發生泄漏時，則操作人員發出報警，同時制冷劑泄漏的機組自動停機。

20、閥控箱內置STS設備，由電照專業引入經STS設備投切后的UPS電源。

三、室外空氣溫度和濕度

1、在室外安裝兩套環境監測裝置，其安裝位置應防止因陽光直曬影響測試數據。

2、室外環境監測站中的所有運行參數應保存在群控制器及BAS服務器中。

3、冷凍站統籌管理器比較兩套室外環境監測站的數據，當兩套重要數據相差＞10%時，應在前端報警。

四、制冷單元控制器和冷卻塔控制器

1、每臺冷凍單元控制器與一次冷凍水泵、板換、冷卻水泵電氣連鎖。冷卻塔控制器與冷卻塔電氣連鎖，冷凍站統籌管理器負責發出命令并監測制冷單元控制器、冷卻塔控制器正常運行。

2、每臺冷凍機通過串行接口和信號連接兩種方式被監測。冷機應提供兩個點，一個顯示硬線連接點，一個顯是串行監測點。串行接口監測除了調整設定點之外只是用于監視。

3、從冷凍站統籌管理器發出的制冷單元控制器命令將在三種模式之一運行：制冷模式、預冷模式、自由冷卻模式。

4、當一套制冷單元被命令以制冷模式運行，制冷單元控制器和冷卻塔控制器將發送順序啟動命令：冷卻塔、冷卻水泵、一次冷凍水泵，然后開啟冷凍機。

5、冷卻塔啟動后，程序通過評估冷卻塔風的運行狀態及冷卻塔出水溫度來判定是否運行正常。若檢測到冷卻塔出水溫度高于設定值時，長達5分鐘(可調)時，認為此套冷凍單元啟動故障,冷凍站統籌管理器將鎖定該制冷單元，然后選擇另一組運行；前端報警。

6、冷卻塔水盤內設置液位傳感器（接入BA系統），當冷卻塔水盤進入低液位（溢流液位）時，BA系統分析實時補水量數據，通知給排水側控制系統啟動（或停止）補水設備為冷卻塔補水；另外當冬季時，系統將根據冷卻塔塔盤水溫，來控制冷卻塔電加熱及電伴熱的啟停控制；

7、冷機啟動后，程序通過評估冷機的運行狀態及冷機冷凍水的出水溫度來判定冷機是否能提供足夠的冷凍水。若檢測到冷機冷凍水量不足或者冷機冷凍水出水溫度高于設定值時，長達5分鐘(可調)時，認為此套冷凍單元啟動故障，冷凍站統籌管理器將鎖定該制冷單元，然后選擇另一組運行；前端報警。

8、選擇的制冷機運行，出廠時安裝的控制器將維持冷凍水供水溫度在15°C（可調）。

9、制冷單元控制器的三種個運行模式：

當室外濕球溫度>11.9℃(可調)時，冷卻塔出水溫度>18℃時，制冷機組工作，板式換熱器不工作。

（1）制冷模式   

冷凍單元處于制冷模式時，閥門 V1開啟，V2\V3 關閉。閥門 V6 關閉，V5 開啟。冷卻水供水溫度將由冷卻塔風機控制，溫度設定值為33℃。當冷卻塔風機降低至最小頻率30Hz(可調)，且冷卻水供水溫度低于設定值時，通過旁通閥 V15 控制此溫度。通過冷機調節自身負載保證冷凍側供水溫度為12℃。 

（2）預冷模式   

當室外濕球溫度4℃＜T≤11。9℃(可調)時，冷卻塔出水溫度15.5℃＜ T≤18℃時,制冷機組工作、板式換熱器工作。

冷凍單元處于預冷模式下，閥門V2\V3開啟，V1關閉。閥門 V6關閉，V5關閉。將板換冷凍側的出水溫度逐步向下重設為12℃(可調)，優先通過冷卻塔風機的變頻控制。當冷卻塔風機降低到最小頻率30Hz(可調)，該溫度且低于設定值時，通過旁通閥 V15 控制此溫度。同時，根據冷機最小冷凝器壓力(由冷機自帶的控制器提供該信號點)，控制電動調節閥 V2 的開度，調節進入冷凝器的冷卻水量，保證壓縮機正常工作所需的最小壓差，以便使冷水機組正常運行。           

（3）自由冷卻模式   

當室外濕球溫度 ≤4℃(可調)時，冷卻塔出水溫度 ≤10.5℃，制冷機組停止工作，板式換熱器工作，進入自由冷卻模式。

冷凍單元處于自由冷卻模式下，閥門V1\V2調節，V3關閉。閥門 V6開啟，V5關閉。將板換冷凍側的出水溫度逐步向下重設為12℃(可調)，優先通過冷卻塔風機的變頻控制。當冷卻塔風機降低到最小頻率30Hz(可調)，該溫度且低于設定值時，通過旁通閥 V15 控制此溫度。    

冷卻水泵通過三種模式(制冷，預冷，自由冷卻)內置三種不同檔位運行。根據運行模式進行切換。在每種模式下，冷卻水泵處于定頻運行。

10、冷凍一次泵由群控制器根據末端壓差設定運行頻率，在保證冷機單元內對應冷機最小流量的情況下，滿足末端壓差的需求。

（1）群控控制器通過硬接線的方式監控一次泵的啟停、運行狀態、變頻器的頻率輸出、反饋、故障及手自動狀態。操作人員應能在圖形界面中決定運行哪些一次泵。

（2）一次泵的變頻由壓差最小的末端壓差傳感器控制，以維持冷凍水末端壓差的設定值0.1MPa（可調）。

（3）當一次泵的變頻器PID輸出超過80%（可調）超過5min（可調）時，則應增開一臺一次泵。當一次泵泵的變頻器PID輸出低于40%（可調）超過5min（可調），則應關閉一臺。所有運行的一次泵運行頻率應保持一致，通過相同的邏輯控制以保證同樣的出口壓力；但是一次泵的運行數量不得低于2個；

（4）通過一次泵的變頻來滿足末端壓差傳感器的要求值，當末端實際壓差小于設定值，一次泵的頻率通過PID調節升高；當末端實際壓差大于設定值，一次泵的頻率通過PID調節降低；同時一次泵的運行頻率不得小于泵運行的最小設定值；變頻器自身應設置最小運行頻率，如35HZ；

（5）控制器應該記錄一次泵的運行時間，當一次泵不發生負荷變化的時候，控制器可根據運行時間的長短進行泵的切換；

（6）BA控制的程序界面中應該預留操作員選擇最少運行一次泵數量的功能；

（7）一次水泵無論何時出故障，與之相關的命令仍保留，這樣故障水泵能通過自控程序自動重啟而無需手動重啟。

（8）控制程序應允許操作人員設定一次泵的最少運行臺數。操作人員只需在圖形界面中的選擇對應按鈕更改數字即可。

五、蓄冷水池操作順序

1、冷凍水管和負荷側系統之間設有蓄冷水池，在冷凍站災難性事故中該水池提供應急備用冷凍水。

2、池體上安裝溫度傳感器，這些傳感器將監測溫度突變層（溫躍層）。

3、6個安裝在蓄冷水池供回水管上的流量計監測通過蓄冷水池的流量及流向，當罐在充冷模式（正常），雙向流量計將顯示這種情況；如果情況反轉到"放冷"，流量計也應顯示。

4、正常工作情況下，蓄冷罐總是在"充冷"模式；只有在冷凍站故障，一次冷凍水側不能提供足夠的冷水供負荷需要時，蓄冷罐才進入"放冷"模式。

5、隨著蓄冷水池放冷，溫躍層顯示罐的備用能力下降，如果罐蓄冷下降至設計回水溫度15°C（在罐底部大約三分之一處的溫度傳感器探測的溫度），那么蓄冷罐將進入"超級充冷"模式。

6、蓄冷水池控制器通過輸出信號通知冷凍站統籌管理器，冷凍站進入"超級充冷"模式，冷凍站統籌管理器需要開啟一套額外的制冷單元對蓄冷罐提供快速充冷

7、當溫躍層溫度表明回水溫度回到罐體頂部大約10%位置傳感器所測溫度，蓄冷罐退出"超級充冷"模式。

8、如果操作員手動隔離蓄冷水池，水池退出服務的命令將被發送至冷凍站統籌管理器，蓄冷水池切斷閥將命令關閉；當切斷閥命令關閉，緊急斷路旁通閥首先打開，狀態正常后罐切斷閥才允許關閉。在水池低水位報警事件中，切斷閥立即關閉，同時旁通閥打開。

9、如果水位傳感器失靈，發出明顯錯誤的信號，罐將不會做出反應，但是在前端報警。

10、蓄冷罐需要有額外加機功能，系統會讀取蓄冷罐罐內所有溫度傳感器數值，與程序的溫度設定值比較。當90%的溫度都高于設定值加上偏差設定值時，說明此時蓄冷罐內水溫很高存在風險，需要立刻降溫。此時，自控系統會在原有開啟的冷機單元基礎上，再增加一臺冷機單元開啟。當蓄冷罐管內70%的溫度傳感器都小于溫度設定值時，系統關閉額外增加的這套冷機單元。除上面情況以外，當蓄冷罐流量計的方向反向時，即在系統正常工作情況下出現了蓄冷罐放冷的工作模式。當蓄冷罐流量小于設定值時一次泵頻率增大，但出現此種情況說明當前運行的冷機單元的一次泵都已增大到最大但仍無法滿足負荷需求，對此種情況系統也會額外再開啟一套冷機單元。

11、充冷模式下閥門狀態：V12關閉、V18開啟，V11調節；

12、放冷模式下閥門狀態：V11\V18關閉、V12開啟；

13、超級充冷模式下閥門狀態：V18關閉、V12開啟，V11調節；

六、主要控制設備的性能要求

1、建筑設備監控系統軟件

系統軟件是整個冷站群控系統的監控平臺和人機界面，要求采用BS架構和WEB客戶端管理形式，負責將全部子網絡的信息匯總，管理整個系統的所有數據，利用數據庫技術進行擴展的應用和永久的儲存。并應具有多種開放的軟件接口，可與其他系統集成或被集成于更高層的管理平臺，實現建筑設備監控系統對系統運行參數的監測及控制（接口對接采用OPC）。

系統管理軟件為B/S(Browser/Server)系統結構，并同時支持Windows7/Windows8 / Windows10/windows Server 2008/2012操作系統，同時支持多種協議和開放接口（OPC、 BACnet、 MODBUS等通訊協議）；

操作界面采用三維動態的彩色圖形顯示，操作員只需使用鼠標的指點、按動及拖動的方法選擇功能及輸入指令。同時能以三維方式顯示建筑物各樓層的設備平面圖、監控原理圖、系統圖等，包括動態數據實時顯示。通過鼠標可選擇各監控點的歷史記錄、計劃安排及其它操作等。                               

基于Web的應用軟件，它直接與現場設備連接通訊，實現冷戰的集中監視與管理；                         

2、系統服務器和網絡交換機

   系統服務器采用主用服務器和備用服務器模式，實時在線工作。主/備服務器分別通過兩個網口同時連接主交換機和備用交換機。通過互備容錯軟件保證系統管理的穩定可靠。

網絡交換機采用主用交換機和備用交換機模式，實時在線工作。主/備交換均通過網口同時連接主備服務器，同時連接群控主/備控制器，同時連接單元主網絡控制器，同時連接蓄冷罐單元主網絡控制器。

3、網絡控制器

現場網絡控制器是建筑設備監控系統的主要控制裝置，主網絡控制器與其擴展模塊共同組成現場DDC盤柜，分布于空調機房，水泵房，冷凍站等樓內的各種設備現場，并在現場獨立完成監控設備的邏輯操作。

主網絡控制器應支持2個獨立通訊的以太網IP網口分別連接主/備交換機。傳輸速率為 10M/100M 自適應，支持雙以太網接口通訊方式，保證產品獨立工作穩定可靠（為了系統穩定可靠，不能采用外接第三方接口設備擴展網絡端口）。主網絡控制器具有雙以太網接口通訊方式（支持2個BACnetIP通信的以太網端口），并帶32位微處理器，與上位機通訊協議為標準的BACnet IP，支持增加擴展模塊。主網絡控制器可根據實際需要進行獨立式的控制。

主網絡控制器應支持2條獨立的RS485接口，可以采集變頻器、冷水機組等數據參數。不能采用外接第三方接口設備作為外部數據采集設備，通過第三方接口設備會降低系統數據采集可靠性和穩定性。主網絡控制器同時應能外接大屏顯示動態圖管理和監控。

單元主網絡控制器應在每個控制柜內配置有20%全通用UIO輸入輸出點位（預留10%冗余量均應為通用UIO點：模擬量輸入輸出及數字量輸入輸出），便于系統擴展，方便現場靈活調配。

控制盤的內部裝配除包含相應的控制器、擴展模塊外，還應包括輸入輸出點接線端子排、低壓端子排、中間繼電器及現場總線端子排等，在盤箱門的內側還須貼有端子接線標簽，箱體須有安全警示標簽，使安裝、調試及維護更為快捷和可靠。

現場主網絡控制器應具有下述基本軟件功能：比例、比例+積分、比例+積分+微分、開/關、時間加權、順序、算術、邏輯比較、計數器等，對于復雜控制要求的應用場所，還應提供高級控制算法。

當現場主網絡控制器本身故障時，能自動旁路脫離網絡，并在主控/分控計算機上及時報警并顯示，不至影響整個網絡的正常工作，故障排除后能自動投入運行。現場控制器應具有顯示、操作面板或其他通信接口，以便通過現場的便攜式筆記本電腦實現修改參數或編程，同時不影響整個網絡的正常運行。

網絡控制器應采用通用式編程語言，可選用圖形式或填表式編程工具，可簡易的完成各種邏輯控制和PID調節程序。

所有DDC支持在線編程。內置實時時鐘，網絡離線時，可以基于時間，長時間持續的控制和監視。允許用戶保存配置的數值，確保在出現故障的情況下（例如：斷電），可以保留數據。在恢復電力以后，仍可對之前存留的數據進行使用和訪問。

即插即用，所有DDC接到網絡中就可以和其他設備通訊。無需重新對網絡進行配置。

網絡控制器

采用 32-bit  CPU，不低于64MB的閃存，不低于128 MB內存；                                                    

支持BACnet IP通訊協議；               

具有實時時鐘功能。 可以遠程封閉就地開關功能。

具有趨勢記錄和報警記錄，存儲數據可擴展容量。

水管溫度傳感器

精度：±0.3℃@25℃          配置安裝管件     

信號類型：4-20mA或0-10V

應用環境：-40~70℃、0~95%RH(非結露)

水管壓力傳感器

壓力范圍：0~20Bar

信號類型：4-20mA或0-10V

外螺紋連接,配置安裝管件、表彎和手閥等。

不銹鋼圈外殼。

精度：回差，偏差重復率為滿量程的1%，溫度影響為滿量程的1%

電磁流量計

介質溫度能允許-25~100℃

工作壓力允許1.6 MPa  配置安裝管件

信號輸出：4~20 mA

水流開關

最大工作壓力10bar

信號類型：4-20mA或0-10V

介質溫度1~110℃。  配置安裝管件

環境溫度限制 0 到 55℃

防凍開關

毛細管長度3米

設定范圍1℃~7.5℃

斷路溫度可調整

風道溫濕度傳感器

溫度測試范圍：0~50℃

信號類型：4-20mA或0-10V

測量精度：±2%RH, ±0.2℃

濕度測量范圍：0~100%RH

風道溫度傳感器

測量范圍：-40~70℃

信號類型：4-20mA或0-10V

不銹鋼探針

精度：±0.2C°

室內溫濕度傳感器

濕度

濕度測量范圍：0~100%RH

濕度輸出：0~10V，3%精度

溫度

精度：±0.4℃@25℃

應用環境：-20~70℃，5~95%RH(非結露)

壓力（差）開關

壓差開關 30-300Pa

工作溫度-20℃~85℃