根據中國國家三甲醫院的配套標準,醫院必須配備節能、降耗的設施。要達到這一標準,需要采用一整套的樓宇自動化係統來對風機、水泵、燈光等進行控製。雲南阜外醫院采用了先進的基於 PC 的控製係統,整合了 200 多個控製站。
雲南阜外醫院是一所立足雲南,麵向西南,輻射南亞、東南亞的三級甲等心血管病專科醫院,由雲南省人民政府與中國醫學科學院共同經營。醫院於 2014 年落成,總建築麵積為 22.95 萬平方米(約 250 萬平方英尺),總投資概算為 32.73 億元(約合 4.7 億美元)。
醫院分為雲南省阜外心血管病醫院和雲阜國際心血管病醫院兩部分,設計日門診量為 1200 人次/日,年病人門診量 30 萬人次,總床位數為 1000 張。雲南阜外醫院包括一棟 4 層的急診樓、一棟五層的醫技樓、兩棟住院樓(分別為 11 層和 15 層)以及一棟國家心髒病研究中心西南分中心樓(4 層),並設有 12 間手術室。雲阜國際心血管病醫院設在一棟集門診、醫技、住院以及 3 間手術室的 20 層多功能綜合樓內。
開放的係統架構使實施更加容易
由於整個項目建築較多,使用的設備種類複雜,因此需要一個開放的、可擴展性強的控製係統才能實現整個設施的自動化。倍福一直堅持基於 PC 的(de)控(kong)製(zhi)理(li)念(nian),其(qi)係(xi)統(tong)具(ju)有(you)良(liang)好(hao)的(de)開(kai)放(fang)性(xing),並(bing)集(ji)成(cheng)多(duo)種(zhong)現(xian)場(chang)總(zong)線(xian)接(jie)口(kou),投(tou)資(zi)方(fang)看(kan)中(zhong)了(le)這(zhe)個(ge)特(te)點(dian),還(hai)有(you)倍(bei)福(fu)在(zai)全(quan)球(qiu)樓(lou)宇(yu)行(xing)業(ye)的(de)成(cheng)功(gong)案(an)例(li)最(zui)終(zhong)讓(rang)投(tou)資(zi)方(fang)決(jue)定(ding)采(cai)用(yong)這(zhe)一(yi)品(pin)牌(pai)。
整個項目的特點是建築多(共有 6 棟樓),被控對象較為分散,為了降低布線和維護成本,係統采用獨立分散控製方式,最終采用倍福的 CX8090 嵌入式控製器和 BC9050 總線端子模塊對各個區域的設備進行控製。該係統還配備了 200 多台 CP6606 麵板型 PC 來實現可視化和操作。醫院的中央監控中心使用的是安裝 Windows 10 操作係統的工作站,TwinCAT OPC 服務軟件用於與各個 控製站通信。監控軟件與倍福係統之間通過 OPC 數據交互。控製站位於各棟樓各個樓層的強/弱電井中,主要用於監控新風機組、空調機組、製冷機組、熱水泵房、公共照明、給排水、供配電、醫氣係統和熱水係統。
整個樓宇控製係統使用了 200 多個 控製器和 1200 多個總線端子模塊,包括 30 多個通信模塊,可處理 20000 多個 OPC 變量。TwinCAT OPC Server 高效的 ADS 通信和多線並發機製能夠輕鬆管理這些海量數據。
倍福控製器小巧精悍,使用靈活,功能強大
阜外醫院采用倍福的 CX8090 控製器,能夠滿足分布式控製器及通信網關的控製能力要求。醫院的運營商認為,CX8090 是倍福近幾年才推出的小型嵌入式控製器,功耗低功能強大,CPU 采用 32 位的 ARM 處理器,主頻達到 400 MHz,是實現這一用途的理想選擇。TwinCAT 2 自動化軟件用於根據 IEC 61131-3 國際標準進行編程組態。
係統自帶 3 個以太網口,支持 TCP/IP、 MODBUS-TCP、ADS 等通信協議,使得 CX8090 的應用特別靈活。模塊化 I/O 係統能夠根據現場實際的設備點數自由搭配。倍福的總線端子模塊支持串口自由協議、Modbus RTU、M-Bus、MP-Bus、DALI、EIB/KNX 和 EnOcean 等 20 多種現場總線協議,方便第三方傳感器和執行器的集成接入。例如,水表采用 RS485 自由協議,電表采用 Modbus RTU 協議,精密空調係統采用 BACnet 協議。據阜外醫院介紹,這些器件及係統都很好地與倍福係統集成在一起,從而降低了整體實施成本。倍福提供了廣泛的 I/O 模塊,從簡單的開關量模塊到調光模塊、電力測量模塊、通信模塊,應有盡有,有密度從 1 通道、2 通道、4 通道到最大 16 通道的模塊可供選擇。一個 控製站既可用於設備的狀態采集,又可用於電力數據通信的采集,還可以作為通信網關與第三方係統通信。
精確的對象控製滿足舒適環境的需求
新風機組、空調機組水閥控製采用 PID 閉環控製方式,采用倍福的 TwinCAT PID 控製功能塊,把溫度波動範圍控製在 0.2 ℃(約 0.4 華氏度)以內。由於每台機組的特性多少有點差異,同一套 PID 參數不能滿足所有機組的使用需求。阜外醫院認為,直觀的倍福 TwinCAT Scope View 能夠以最佳方式顯示目標值和反饋值的變化,大大簡化了參數設置。

控製中心用於對整個醫院設施的樓宇自動化係統進行監控

本地控製站使用的 CX8090 嵌入式控製器
