1，METASYS系統概述
METASYS智能管理系統是專為各種建築中所有設備的監控和集中管理而設計的。該系統的開放性、靈活性、可靠性和高質量體現了樓宇管理和控制的最新趨勢。
METASYS是壹個集中管理、分散控制的系統，因此更加高效可靠，提高了系統的容錯能力。METASYS是壹個模塊化系統，易於擴展，因此未來的需求不會失去今天的投資。METASYS具有很強的聯網能力，可以與任何願意開放其通信協議的產品或系統聯網，讓用戶在任何地點、任何操作站都可以輕松了解所有的設備或子系統，大大提高了管理水平和工作效率。
METASYS完全符合工業標準，其設計立足當下，面向未來，適應軟硬件的不斷發展。用戶投資強生公司METASYS是明智而長遠的選擇。
下面詳細介紹硬件結構和軟件功能。
(1)硬件結構
①概述:
METASYS的硬件系統是由操作站(OWS)、網絡控制器(NCU)和各種直接數字控制器(DDC)組成的智能控制網絡。
②網絡傳播
以太網/IP作為壹種越來越廣泛使用的網絡形式，已經被80%以上的局域網所采用。具有性價比優異，安裝方便的特點。以太網的通信協議(TCP/IP)為開放系統的物理層和數據連接層的通信提供了壹種參考模式。其通信速率為10Mbps，即每秒可傳輸約250頁文本中包含的信息。使用以太網有以下優點:
數據傳輸的高效率和穩定性
布線和設備連接靈活:可連接高速以太網、FDDI、令牌環網、ATM等。
低成本
兼容的設備和互補的形式:由於以太網的廣泛使用，其他廠商的設備或系統可以很容易地通過它相互連接。
易於安裝和擴展
降低維護成本
以太網網絡擴展結構可以是星型、總線型或混合型。星型結構由非屏蔽雙絞線或光纖組成，將每個節點連接到位於網絡中心的集線器，集線器可以放置在建築物中任何方便的線架上。它的優點是容易隔離和修復故障節點，缺點是比總線需要更多的安裝線。三種結構中，星型結構適用於NCM和OWS較遠的系統，總線型結構適用於NCM和OWS較近的系統，混合結構適用於NCM和OWS較遠且較近的系統。
操作站與網絡控制單元最常用的連接方式是N1通信網絡，其通信方式是Ethernet/IP。N1網絡上節點之間的數據交換采用對等模式，每個節點都具有動態數據訪問的功能，即所有數據都可以在N1網絡上的任意操作站或任意NCU上被檢測或控制。
在某些場合，用戶可能需要使用撥號通信方式來監控遠程控制系統，然後可以通過調制解調器建立遠程操作站。
N2通信總線是壹個現場訪問網絡，它將控制器和接口模塊連接到網絡控制器。N2總線采用主/從通信協議，NCU作為主機，N2總線設備(DDC)作為從機。N2巴士用Opto-22 optimumx嗎？通信協議，其優越性已被證明。N2總線遵循EIA和RS-485電氣標準。)
③網絡能力
對於建築系統的設計者和管理者來說，真正的挑戰是:如何利用所有子系統的能力？如何有效地管理它們以提供高質量的辦公環境？METASYS系統解決了上述問題。各種不相關的系統，甚至不同公司的系統，通過METASYS恰當地鏈接在壹起，成為系統的集成。各系統相對獨立，自成體系，必要時相互配合，實現聯鎖控制。所有數據可以從任何地方和任何操作站收集。操作人員可以從壹個操作站了解大樓各個角落的任何系統的運行情況，出現故障時可以立即做出反應，甚至在客戶覺得有什麽不對勁之前，問題就已經解決了。
作為美國Ashear Society的創始人之壹，Johnson公司已經能夠將其Metasys系統與超過75家公司(包括開利、約克、特靈、ABB、利伯特等)的子系統相連接。)，並已完成2000多個聯網項目。我們隨時準備將METASY與任何願意為用戶開放其通信協議的公司產品相連接。
④操作站
操作站是IBM或其他品牌的標準個人電腦。操作站提供了高級的windows人機界面，用戶可以選擇中文或英文操作。
它以微軟的Windows為運行環境，允許Windows支持的其他軟件同時運行。並能與它們進行動態數據交換。比如可以用大家熟悉的微軟Exce處理數據，做壹系列的統計表。
它可以編程並生成數據庫，並將程序直接下載到每個控制器。它可以備份數據庫、存儲點歷史、趨勢分析、操作員進入/退出記錄和警報記錄。
METASYS接口操作都是窗口化的，不需要記憶操作指令。它的網絡圖就像壹個聯絡圖，顯示了所有的監控設備及其關系。操作員只要調出METASYS應用，就壹目了然:哪個系統服務於哪個樓層；哪些設備服務於哪些區域等。METASYS使用分布在整個網絡中的面向對象的軟件系統。只靠鼠標操作，就可以走遍整棟樓。它以圖形方式顯示建築物的平面圖和設備草圖，並通過鮮艷的顏色和動態數據顯示和報告監測點的信息。
網絡中的任何操作站都可以訪問全網的所有信息，所有操作站都可以同時使用。
⑤記錄/報警打印機
打印機用於記錄系統操作。每臺打印機的記錄內容可以根據用戶要求設置，記錄格式可以在調試階段定義。
⑥網絡控制器(NCU)
網絡控制器(NCU)是壹種高性能現場磁盤，由壹系列兼容的電子智能模塊組成。它可以實現任何復雜的高性能控制的控制程序，也可以協調通信網絡中獨立的DDC控制器，為它們提供報警監視和綜合控制功能。NCU可以脫離任何上位機(如個人計算機)，獨立承擔控制和通信功能。
網絡控制模塊(NCM)是NCU的主要組成部分。搭載高速80386微處理器，內存(RAM)可從8MB擴展至100 MB。它具有自診斷功能和72小時備用電池。
NCU配有各種簡單通用的系統界面，供操作員使用。第壹個接口是標準RS-232連接器，可以連接到筆記本電腦或輸出打印機。第二個接口是便攜式網絡終端接口，可以像操作站壹樣訪問網絡中的所有信息。第三個接口可用於遠程監控或打印的調制解調器。
NCU可以支持多用戶環境，即任意數量的操作員可以同時訪問NCU中的信息。
METASYS的5級密碼不僅保護操作員站，還為NCU上的操作員界面使用壹致的密碼信息。
⑦直接數字控制器(DX-9100-8154/XT-XP模塊)
直接數字控制器(DDC)是METASYS系統的最前端設備，分布在建築物的設備場所，如空調機房、水泵房、制冷站等。DDC連接到METASYS的N2總線，NCU和操作站可以實現上位機的超越控制。
直接數字控制器(DDC)是METASYS系統的最前端設備，分布在建築物的設備場所，如空調機房、水泵房等。DDC連接到METASYS的N2總線，NCU和操作站可以實現上位機的超越控制。
目前最常用的DX-9100控制器是壹種模塊化、可擴展的控制器，具有現場顯示和操作能力。它的基本配置是8AI，8DI，2AO，6DO，* * *是24分。根據現場需要，可添加各種類型點的擴展模塊，最多可擴展64個點。
DX-9100的軟件功能非常齊全，可以滿足各種現場控制要求。其操作系統包括實時功能、12可編程模塊和PLC邏輯運算模塊。因為它是由功能模塊組成的，所以它的圖形化編程工具使程序設計變得極其簡單。用戶只要簡單調用該塊，填入參數，就會自動生成控制程序。所有編程都可以在METASYS操作站完成，直接下載到DX-9100。它不僅完成各種運算和PID回路控制功能，還具有多級控制和統計功能。其PLC邏輯運算模塊具有通用PLC控制器的功能；實時功能最多可以同時設置8個時間控制程序，每個時間控制程序可以為周壹至周日和某些公共假日設置不同的開始/結束時間。如此強大的軟件功能決定了DDC具有獨立運行的功能。當中心操作站故障、網絡控制器故障或通信線路斷開時，其運行不受影響。
8現場設備
現場設備包括變送器、變送器、空氣閥執行器等。，所有這些都與DDC直接相連。
⑨程序存儲器
NCU和DX的存儲器是EEPROM、EPROM和RAM。
系統結構和控制程序存儲在EEPROM和EPROM中，斷電時程序仍可維護。實時時鐘和功能存儲在帶有備用電池的RAM中(NCU為72小時，DX為1年)。內存分配的原則是當某些參數偶爾在線更改時，盡量減少對控制器操作的幹擾。在METASYS中，許多用戶更改，甚至統計數據分析，都可以在線完成。
這種安排使得控制器能夠提供足夠的存儲器(以便滿足設備管理系統的各種控制功能的需要)而不花費太多。如果控制器斷電超過72小時，存儲在NCU RAM中的數據將會丟失。此時METASYS會自動將操作站的數據通過高速N1總線下載到NCU。
⑩系統的運行環境要求和功耗。
DX-9100控制器(DDC):
工作環境要求:0~50℃(32~120℉)，相對濕度10~90%，無凝露。
用電量:24v交流電，50/60Hz，10VA。
XT和XP模塊:
工作環境要求:0~50℃(32~120℉)，相對濕度10~90%，無凝露。
耗電量:24伏交流電，50/60赫茲，5.5伏安
(2)軟件功能描述
各種功能不同的軟件構成了壹個完整的METASYS操作系統。
主要軟件功能如下:
摘要(各種報告的列表)
密碼保護(5級)
用戶編程(圖形編程語言)
狀態變化報告
警報信息報告
報告分組/警報管理
監控點歷史
動態趨勢分析
累積和統計功能
數據庫下載/上傳功能
基於Microsoft Windows的圖形化操作站工作環境
能量管理控制
時間預約功能
設備循環啟動/停止保護
主要設備啟停延時
電源恢復啟動程序
功耗極限/負載周期
(2.1)匯總(各種報表列表)
在METASYS中，用戶可以直接獲得各種分類報告列表，這些列表可以在監視器上顯示、打印或保存。可以直接調用的報表列表有16種，其中最常用的如下:
監測點列表
報警點列表
嚴重性報警點列表
離線點列表
處於覆蓋狀態的點列表
禁止通信點列表
鎖定點列表
後續文件中定義的報告
預定時間的時間表
假期時間預訂計劃表
每個監測點的上限和下限以及死區值列表
根據用戶的指定，可以為網絡中的所有點或某個系統中的監控點選擇上述報告列表。或者在壹組甚至幾組中的每個系統中選擇監測點。
(2.2)密碼保護功能
密碼
METASYS系統可提供五個級別，多達100個密碼，為網絡和操作站提供安全保障。
根據主管的指定，每個操作員有不同級別的密碼，可以限制訪問的內容，具體是可訪問的監控點，也可以限制操作級別。
整個METASYS網絡的密碼訪問是壹致的。無論操作員到哪個操作站，或者在現場使用手持網絡終端，只要使用自己的密碼，都會有相同的發布級別。當密碼系統增加、減少或改變時，網絡中的所有操作設備同時自動協作，而無需在每個操作設備處進行改變。
對於每個密碼，系統都提供了自動退出時間，可以自由設置，範圍為1到1440分鐘。如果操作員離開前忘記退出系統，系統會在設定時間後自動退出，並繼續受密碼保護。
各級密碼的功能如下:
第5級-只能監控和檢查數據。
4級-5級+操作員控制和預訂
3級-4級+監測點參數變化
2級-3級+數據庫加法和減法
1級──2級+密碼編輯
(2.3)用戶圖形編程語言
圖形編程語言
用戶可以通過高級圖形編程語言實現各種復雜的高級算法和超馳控制。METASYS的圖形編程語言使用戶能夠通過以圖形方式繪制流程圖來進行編程。其特點是直觀、易懂、易修改。
METASYS提供了壹系列被證明可靠的圖形化程序，方便用戶直接調用。用戶可以將它們插入到自己的程序中，或者對它們進行修改。
(2.4)狀態變更報告
METASYS系統可以提供所有雙態點的狀態變化記錄，可以輸出到打印機，也可以直接上報給指定的操作站和磁盤文件。記錄顯示了改變狀態的點的名稱。狀態改變的時間點和日期的詳細描述。
(2.5)報警信息報告和報告分組/報警管理
報告路由器/警報管理器
METASYS有完善的報警管理。操作站優先處理和顯示最重要的報警點，並可以有選擇地將不同的報警發送到位於網絡中任何地方的相應操作站，甚至是通過撥號調制解調器連接的遠程操作站。
報警管理提供報警打印、報警緩沖和直接報告到指定的操作站和存儲文件，均滿足以下條件:
a)顯示報警點的名稱、報警點的詳細描述以及報警發生的時間和日期。
b)報警應輕、緩、急，用戶可自行決定報警級別，以便更有效、快速地處理嚴重報警。該系統可將報警分為三類，包括四級。
c)作為a)的補充，用戶可以給每個報警點添加報警信息，可以達到65個字母(中文30個字)。報警信息可以清楚地提醒操作人員如何處理報警。比如采取什麽措施，找誰維修等等。大型系統的管理者要管理上千個點，及時處理報警，並不容易。向報警點添加報警信息的功能極大地方便了操作員。
(2.6)監測點歷史
點歷史
METASYS系統中的所有監控點都會自動生成歷史記錄，並存儲在網絡控制器中。模擬點每30分鐘采樣壹次。如果有特殊需要，用戶指定壹個PC文件，記錄會自動轉移到文件中，提供長期歷史數據。雙態點可以記錄10個開/關動作。每個點都具有歷史的特點，方便用戶隨時分析設備的性能，回顧故障或事件發生的時間，從而大大提高設備的管理水平。
(2.7)動態趨勢分析
趨勢
動態趨勢分析可應用於系統中的所有監測點，其采樣點和采樣間隔(範圍從1分鐘到120分鐘)由用戶自行定義。
當監測點歷史不能滿足設備性能分析的要求時，可以使用軟件的動態趨勢分析功能。
與監控點歷史壹樣，動態趨勢分析也存儲在網絡控制器中。為了保存數據，用戶可以指定壹個PC文件。當樣本數接近規定值時，數據將自動傳輸到PC文件中。
(2.8)累積和統計功能
每個DDC和NCU都有累加和統計功能。用戶可以定義壹個限值，當累計值或統計值超過該值時，系統可以發出警報。該功能主要用於以下幾個方面:
a)運行時間統計-例如泵和風扇的運行時間。
b)模擬和脈沖累積-如電力消耗
c)事件數量的統計-例如，在某段時間內室溫超過上限的次數。
總計化
(2.9)數據庫的下載/上傳功能
在METASYS系統中，DDC的所有現場控制程序都可以由操作員直接下載。用戶可以隨時從操作站方便地修改DDC的現場控制程序，並直接下載到DDC上，無需到現場。
用戶通過操作站對系統數據的任何增減和參數的修改都直接存儲在網絡控制器中，系統的運行不依賴於操作站。為了防止現場數據(存儲在NCU中)的丟失或損壞，數據可以從操作站傳輸回來。返回的數據作為備份數據存儲在操作站的硬盤中。
如果NCU由於某種特殊原因斷電超過72小時，網絡控制器的數據將會丟失，因為它超過了NCU中可充電電池保持內存的最大時間。但壹旦供電恢復，系統會自動從操作站下載備份數據到NCU，保證系統的正常運行。
(2.10)動態圖形顯示和操作站工作環境
制圖法
為了使監測點的位置更加直觀，便於系統的分析，METASYS系統提供了顏色拾取的動態圖形顯示，包括平面圖和機電設備蝗蟲系統示意圖。
1.操作員可以通過菜單選擇或直接從圖形中切換不同系統或平面的圖形。
2.動態顯示圖形中所有監測點的值或狀態，即顯示其實際位置和當前值或狀態，並自動更新每個點。
3.操作站的運行環境是窗口式的，可以同時顯示多個圖形，方便分析整個系統的運行情況。
4.當某壹點報警時，其圖形會自動彈出，報警點會以預先指定的顏色不斷閃爍，提醒操作者報警點的位置。
(2.11)能源管理控制
為了節省人力和能源，METASYS提供了各種常用的能源管理軟件，可以自動運行，不需要操作人員的幹預。同時，它們足夠靈活，便於用戶定義和修改。其主要軟件功能有時間預約、最優啟停功能、焓切換功能、溫度設定點自動復位功能、制冷機組自動組合和第8組控制功能、功耗限制功能。
(2.12)時間預約功能
預定功能使METASYS系統能夠按照操作員事先安排的時間表自動運行，提高了設備管理的效率。
預定功能適用於設備的定時啟動和停止、設定點修改控制程序的定時啟動、趨勢分析的啟動和停止、累計/統計的啟動和停止、各種報告的定時打印等。
有四種預訂* * *:正常日、替換日、假日和特殊日。用戶可以定義壹年的日歷。
(2.13)設備循環啟停和主要設備啟停延時保護
行程安排
為了保證機電設備的使用壽命，避免誤操作造成設備損壞，METASYS系統提供了設備保護功能，將設備的啟停次數限制在1小時內，並可以為設備設置啟停延時，用戶可以方便地設置各個控制點。修改和取消保護功能。
(2.14)電源恢復啟動程序
對於重要的設備系統，如制冷站等，設備的啟動和停止要嚴格遵循壹定的順序，以避免在設備運行過程中電源突然斷電和突然恢復時對設備造成損壞。METASYS提供電源恢復啟動程序，以確保設備在任何時候都能以正確的順序啟動。
(2.15)功耗限值/負載周期
需求限制/負載滾動
該軟件功能用於省電目的。當用電量達到峰值時，系統可以根據給定的限值自動依次開啟/關閉指定的負載，防止用電量超過規定的限值。
(3)系統性能(可靠性分析)
①可靠性的定義
系統可靠性是指給定的周期時間減去非工作時間(由於維護和等待材料等因素造成的停機時間)與該周期時間的比值。非工作時間從確認故障時開始。這個概念可以描述為正常運行時間與給定運行時間的比值。特別是，正常運行時間是指系統運行時間和可能需要運行的時間之和(即袖手旁觀)。整個時間由正常運行時間和停機時間組成，如下式所示:
系統可靠性=正常運行時間/(正常運行時間+非工作時間)
上面的等式就是可靠性的定義標準。這裏的非工作時間是指維修和修理產品所需的平均時間。這個平均時間通常稱為平均修復時間，包括預計時間和不可預計時間。正常情況下，無論白天還是晚上，我們的應急反應時間不超過四個小時。
系統可靠性也表示為平均修復時間(MTTR)和平均故障間隔時間(MTBF)。平均故障間隔時間是系統可靠性的度量，平均修復時間是系統可維護性的度量。它們的關系如下:
系統可靠性=平均故障間隔時間/(平均故障間隔時間+平均修復時間)
②系統平均無故障時間的計算。
該值等於系統在保修期內的累計運行時間除以保修故障點總數。從設備裝車到安裝開通兩個月左右的時間不計入累計運行時間。
Johnson Company記錄保修期內從現場維修的零件數量。壹年失效概率(OYFP)作為描述系統修復率的指標，同壹設備的船舶排班不計入運行時間。
系統平均故障間隔時間和壹年故障概率之間的統計關系為:
系統可靠性=(1-OYFP)= EXP[(-8760)/MTBF]
2.系統方案和配置描述
我公司對本系統的控制器配置采用壹對壹分散控制，原因如下。原因①由於先進的控制要求，控制過程相對復雜，集中的現場控制器無法滿足分散在整個建築內的機電設備的采樣和控制要求；原因②分散式現場控制器的使用將大大減少管道數量和所需的施工量；原因③分散式控制器會大大降低系統發生故障的概率，不會在人為破壞等不可預見因素導致控制器被破壞時影響太多現場設備的安全運行。
(1)暖通空調自動控制系統
暖通空調系統包括:冷熱源系統、空調機組、送排風系統相關設備等。下面將詳細介紹各子系統的控制、采樣點設置、設備配置、控制模式和功能。
①冷熱源系統
METASYS系統每天根據預先編好的程序對設備進行優化控制，具體功能如下:
控制冰箱啟動和停止；
監控運行狀態；
監控冰箱故障報警；
監控設備的手動/自動狀態；
控制冷凍水泵的啟動和停止；
監控冷凍水泵的運行狀態；
監控冷凍水泵的故障報警；
監控冷凍水泵的手動/自動狀態；
控制冷卻水泵的啟動和停止；
監控冷卻水泵的運行狀態；
監控冷卻水泵故障報警；
監控冷卻水泵的手動/自動狀態；
控制加熱水泵的啟動和停止；
監控加熱水泵的運行狀態；
監控熱泵故障報警；
監控熱泵的手動/自動狀態；
監控冷卻塔的高/低液位；
控制冷卻塔風機啟動和停止；
冷卻塔高/低液位報警；
測量冷凍水供應/回水之間的典型壓差；
測量冷凍水/加熱熱水的供/回水溫度；
測量冷卻水的供/回水溫度；
測量冷凍水回水流量；
通過測量冷凍水的總供回水溫度和回水流量，計算出空調系統的冷負荷。
根據實際冷負荷確定啟停組合和制冷機臺數，以達到最佳節能狀態；
根據機組啟停情況，控制相關水泵和碟閥開關；
控制冷凍水旁通閥的開度，以保持所需的壓差；
根據冷卻塔的數量和運行方式；
冷凍機、冷凍水泵和冷卻水泵的累計運行時間；
每個連接裝置的啟動-停止程序包括可調節的延遲時間功能，以匹配制冷系統中每個裝置的特性。各設備的啟停聯動順序如下:
I啟動:電動蝶閥→冷凍水泵→冷卻水泵→冷電機組；
二。停機:冷櫃→冷凍水泵→冷卻水泵→電動蝶閥；
上述工況可以用文字或圖形顯示在彩色顯示屏上，也可以用打印機打印出來作為記錄。
安裝在冷凍室內的網絡控制器(NCU)和直接數字控制器(DDC)將根據預先編寫的軟件程序控制冷凍櫃的數量和相關設備的群控。
②空調機組
METASYS系統的監控功能如下:
監控風機的手動/自動切換狀態，確認空調機組的風機現在是否在樓宇自控系統的控制下，同時降低故障報警的誤報率；
當機組在樓宇自控系統的控制下，可以控制風機的啟停；
監測風機壓差，確認風機機械部分是否已投入運行，可以區分機械部分和電氣部分的故障報警；
測量水盤管表面溫度，當溫度低於設定值(可調)時，觸發報警並聯動壹系列防凍保護動作，如關閉新風閥、打開水閥等；
調節新/回風閥；
回風溫度監控；
回風濕度監控；
控制加濕器啟動和停止；
通過測量回風溫度與設定值的差值，實時計算確定送風溫度的設定值，滿足空調的空間負荷需求；
通過安裝在水盤管回水側的雙向電動調節閥的自動調節，實現送風溫度設定值(可調)的控制，使空調機組的供冷/供熱相當於所需的供冷/熱負荷，減少能源浪費；
通過測量回風濕度與設定值的差值，實時計算並確定送風濕度的設定值；
安裝在機房內的直接數字控制器(控制器與現場設備壹對壹安裝控制)將根據內部預寫的軟件程序滿足空調的自動控制和運行順序。
上述工況可通過網絡通訊在中控室中控計算機的彩色顯示屏上以文字或圖形顯示，供操作人員隨時使用，重要數據可由打印機打印出來作為記錄。
③送風和排風系統
METASYS系統的監控功能如下:
監控風機的手動/自動切換狀態，確認是否在樓宇自控系統的控制下，同時降低故障報警的誤報率；
當它在樓宇自控系統的控制下，可以控制風機的啟停；
監測風機壓差，確認風機機械部分是否已投入運行，可以區分機械部分和電氣部分的故障報警；
⑵變配電監控系統
METASYS系統主要監控系統中設備的運行狀態和參數，具體監控功能如下。
電壓
電流
功率因數
能量計算
有功功率
無功功率
頻率
(3)給排水監控系統
METASYS系統根據預先編制好的程序進行控制，具體監控功能如下。
監控水泵手動/自動切換狀態，確認設備是否在樓宇自控系統的控制下，同時降低故障報警的誤報率；
當設備在樓宇自控系統的控制下，可以控制水泵的啟停；
泵故障報警；
監控液位報警；
當達到高液位時，會發出報警並聯動相關設備；
當低於低液位時，報警並聯動相關設備；
(4)照明系統
配有光敏傳感器，控制照明的開關狀態。
監控照明的開關狀態。
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