现代工厂建筑楼宇自控系统应用:科特贝德公司空客A320系列飞机天津总装线工厂案例分析

文｜科特贝德机电设备（北京）有限公司 张 婷 杨 建

1 前言

随着现代化厂房对供冷、取暖及通风要求的进一步提高，如何对集中空调及通风设备进行有效的管理，并且在保证设备正常运行时控制能源的合理使用，达到节能的目的，已成为现代厂房设计的一个重要课题。将楼宇控制系统的理念融合进现代厂房暖通空调综合控制系统中，利用先进的计算机控制技术，灵活的控制、管理软件和节能程序，使其能对各机电设备进行科学的控制和管理，有效地解决了节能、节省维护管理工作量和运行费用的问题。

2 现代工业建筑的特点

国家宏观调控投资政策对工业的支持，使工业厂房建筑的设计量迅速增加。工业厂房建筑不同于一般的民用建筑，其设计过程多受制于工艺专业的要求。现代工业建筑楼宇自控系统设计的同时要注意与消防、建筑物本身、结构梁柱、节能等诸多方面的统筹兼顾。工业建筑自身的生产工艺要求决定了其多样性的特点。

（1）工业厂房平面根据生产工艺的特点设计：厂房的建筑设计是在生产工艺设计的基础上进行的，并能适应由于生产设备更新或改变生产工艺流程而带来的变化。相比较常见的一般民用高层建筑来讲，工业厂房的楼宇自控系统还需与其所应有的生产工艺特点相适应。

（2）工业厂房内部空间较大：由于厂房内生产设备多而且尺寸较大，并有多种起重运输设备，有的加工巨型产品，通过各类交通运输工具，因而厂房内部大多具有较大的开敞空间。如有桥式吊车的厂房，室内净高在8m以上，万吨水压机车间，室内净高在20m以上，有些厂房高度可达40m以上。故暖通空调系统一般采用分层技术。

（3）厂房的建筑构造复杂：大多数单层厂房采用多跨的平面结合形式，内部有不同类型的起吊运输设备，由于采光通风等要求，采用组合式侧窗、天窗，使屋面排水、防水、保温、隔热等建筑构造的处理复杂化，暖通空调控制技术要求比较高。

3 天津空客项目背景概述

空客A320系列飞机天津总装线位于天津滨海新区内的临空生产区内，由A320系列飞机总装线生产设施及相关附属设施组成，总建筑面积约110000m2，建筑总占地面积约85000m2，共由19项单体建筑物组成。

空客A320系列飞机天津总装线是空中客车在欧洲之外的首个总装生产线，也是继美国西雅图、法国图卢兹、德国汉堡之后，世界上第4个大飞机总装线。该项目总投资预计为80亿元。总装线将依照空客公司在德国汉堡的最先进标准进行建设，在中国总装和交付的飞机与在欧洲制造的飞机的标准完全相同。

因此，空客公司对于楼宇自控系统有着极其严格的要求，不仅要满足德国和欧洲的标准，还要满足空客自行制定的一些标准。经过招标以及专家的论证，科特贝德公司凭借先进的技术和丰富的经验获得了该项目，不仅包括提供全部的楼宇自控产品，还包括MSR电控箱以及整个项目的工程实施和售后服务。

4 工程案例分析

在本工程中，科特贝德公司先进的产品得以大量应用，包括DDC4000自动化站、GLT7001N服务器以及TechnoLon房间自动化系统等。整个自控系统的监控点数接近10万点，DDC4000自动化站的使用量超过100台。

（1）暖通空调机房设备监控：DDC4000自动化站系统

暖通空调系统的监控，具体包括制冷系统监控、供热系统监控、空调机组监控、送/排风机监控、给排水等机房设备。主要采用了科特贝德公司DDC4200自动化站，该控制器以强大的数字控制解决方案，适用于当今以及未来所有的控制、应用、操作和任务监视。

DDC4200自动化站为用户提供全新的操作理念。彩色TFT触摸屏可为用户量身定做，单独配置的各项菜单能直观地指导用户监控设备，用户能快速查看设备的不同情况，并告知用户所有决策，通过轻轻的触摸控制即可改变设备的工作情况。空客厂房内空间大而高，飞机中的设备都属于精密仪器，因而对温湿度要求格外严格，而对于那些大惯性的空调设备，使用串级控制进行调节是必要的手段。例如，以送风温度为主，同时增加回风温度作为辅助变量，可以有效地减小温度的大幅波动。DDC4200不但使用串级控制而且成功地保持了空客厂房内的恒温恒湿（温度浮动在±5℃），同时DDC4200自动化站实现了与消防系统的数据共享，当接收到火灾报警或防火阀关闭报警时，自动停止机组运行并报警。

同时，DDC4200还具有强大的事故处理能力。天津A320总装线厂房内所有空调水系统均采用变频泵，当正在运行的水泵变频器发生故障时，DDC4200自动化站会及时提示维修，并根据当时的运行工况确定水泵是否需要由自动切换到工频运行。而对于那些一用一备的冷水泵则根据运行周期进行自动轮换控制；在启泵时，根据设备的使用时间，自动选择已使用时间最少的水泵进行启动；在一台泵发生故障时，自动切换至备用泵。

目前，全世界出现的“能源危机”现象已经得到了各个国家的重视，因此节能问题也已经成为各个国家和每个企业最关心的问题。住房和城乡建设部的一组数据显示，建筑能耗占全国终端能源总消耗量的27.5%。天津A320空客总装线厂房类建筑面积大，高度高，能耗问题不容小觑。厂房类建筑的节能，不仅包括对冷热媒体的管道和容器的保温设计，更重要的是采暖、通风空调形式的选择，因此后者对于整个系统节能与否至关重要。

DDC4000系统控制器不但在本地控制方面具有可靠性和稳定性，同时，DDC4000系统所有控制器已经通过Native BACnet标准认证，DDC4000系统对于内部或者外部的网络是完全开放的。

DDC4000系统具有更高的灵活性。DDC4000自动化站配有网络服务器和Linux操作系统。在天津空客项目中，利用内部局域网络，每一台监控PC电脑都能成为一个操作控制台，通过Internet Explorer进行远程操作。

（2）房间设备联网监控：TechnoLon房间自动化系统

天津空客在其12栋建筑中，共采用了661套科特贝德公司的TechnoLon房间自动化产品，主要监控风机盘管、变风量调节器和散热器等室内设备。这些产品包括室内调节器RCN-L系列控制器和室内操作面板RBW118。

TechnoLon房间自动化产品是科特贝德公司在楼宇自动化方面积累了几十年的经验，推出的一种LON总线技术的室内自动化产品。它可以既舒适又节能地监控和调节室内温度、空气质量和采光效果，还可以收集各个房间的数据，然后控制建筑物里相关的机组和设备。在管理层中，设置有按照时间进行控制的管理程序，并通过软件记录和分析各类数据的趋势，尽量减少高峰用电。

天津A320总装生产线的建筑物除了高大组装厂房外，还有10栋建筑为办公建筑，这些建筑物的房间内全部采用了科特贝德TechnoLon房间自动化控制器，不仅可以满足常规风机和室温控制，还可以根据房间温控器有人/无人按钮状态，自动调整温度设定值的范围，以实现节能。例如有人时为±1℃，无人时为±5℃。另外，在动力站的中控室，可以同样远程控制各房间温度设定值，风机三速以及水阀开度，也可以通过时间程序集中控制各区域风机盘管的启停。

（3）第三方集成系统监控：EIB、LON、MODBUS等集成接口

空客项目中，变配电、办公照明和应急照明系统全部采用集成接口进行监控，变配电系统又包括高压、中压和低压三部分，低压设备接口采用MODBUS协议，高压和中压接口设备采用IEC协议，办公照明接口采用EIB总线，应急照明接口采用LON总线，均通过相应的集成网关转换为BACNet/IP和LON/IP协议。

（4）中央集成管理系统：GLT7001N集成管理系统

根据空客德国总部的要求，天津A320空客总装线工程楼宇自控系统单独构建综合布线和网络系统，用于实现所有服务器、分控计算机、自动化站和集成网关之间的连接。各建筑之间的楼宇自控系统网络采用室外光缆构成环型连接。各建筑内部采用6类屏蔽铜缆或室内光缆构成星型连接。这种结构既考虑了系统的安全性，又最大限度地节省了布线和网络成本。

楼宇自控系统的总控站设置在16号动力站，配置了3台GLT7001N总控服务器。第一台总控服务器用于监控所有建筑的暖通空调设备，第二台总控服务器用于集成所有建筑的变配电和照明设备，第三台总控服务器是备用服务器。

5 空客项目技术特点

（1）严格按照德国和欧洲标准以及空客规范进行设计和施工

所有冷热源、空调机组、风机、水泵等设备的控制和调节均配置了FSM现场优先控制模块，保证了即使在DDC控制器发生故障的时候也可以进行全方位的现场手动操作。

（2）工艺复杂，要求严格，有些设备的控制直接与生产工艺相关联

喷漆厂房空调机组的控制就是非常具有挑战性的，空调通风系统的控制是喷漆工艺的重要组成部分，空调机组的送回风量配合工艺的需要随时进行切换，也就是说空调通风系统的控制效果将直接影响飞机喷漆质量。

（3）采用标准化的开放协议进行集成，集成度高，可靠性高

整个工程中的系统集成均采用标准、开放的协议进行，除了上述的变配电及照明外，冷水机组、空压机、水处理设备、热能表/水表、定压设备等也采用了标准化协议进行集成。

6 结束语

通过天津空客项目我们得出经验，发达国家的智能建筑系统大都是按照建筑物使用功能进行设置，尽管没有刻意把智能化放在建设目标上，但是智能化系统的装备技术是先进的，系统的设置是完备的，系统的工程设计是合理的，最后得到系统的运行状态必然是良好的。

为了充分体现天津A320总装线现代化工厂的特色，科特贝德公司广泛采用国际一流的高新技术，并秉承功能齐全、投资合理的宗旨，充分体现可持续发展的理念，利用数字网络技术及图像显示技术，使楼宇自控系统更好地为天津A320总装线现代化工厂提供生产、生活、日常管理等多种综合功能服务。