如何利用手持式測試工具對建筑控制系統(tǒng)進(jìn)行快速排障
建筑控制系統(tǒng)是一種智能化的管理系統(tǒng)，可以通過傳感器、執(zhí)行器、控制器等設(shè)備，對建筑物的溫度、濕度、空氣質(zhì)量、照明、安防等進(jìn)行監(jiān)測和控制，從而提高能源效率和運營成本。然而，隨著建筑控制系統(tǒng)的功能越來越強大，故障診斷也變得越來越復(fù)雜。當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，如何利用簡單的手持式測試工具進(jìn)行快速排障呢？
本文將介紹一些常見的建筑控制系統(tǒng)故障及其解決方法，以及福祿克提供的一些適合于建筑控制系統(tǒng)排障的測試工具。
常見故障及解決方法
建筑控制系統(tǒng)的故障可以分為以下幾類：
? 傳感器或執(zhí)行器故障：這是最基本的故障，可能導(dǎo)致控制器無法接收到正確的信號或輸出正確的控制命令。例如，溫度傳感器損壞，導(dǎo)致空調(diào)無法調(diào)節(jié)溫度；電表故障，導(dǎo)致能耗數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確等。
? 控制器報警：這是指控制器本身或與之通信的設(shè)備出現(xiàn)異常，導(dǎo)致控制器發(fā)出報警信號。例如，現(xiàn)場控制器報警，表示傳感器或執(zhí)行器故障；DDC控制器報警，表示某個面板或某座建筑通信中斷等。
? 管理層工作站報錯：這是指管理層工作站無法與下層控制器或設(shè)備正常通信，導(dǎo)致工作站顯示錯誤信息。例如，工作站與某座或多座建筑中斷通信，導(dǎo)致無法監(jiān)測和控制該建筑的狀態(tài)。
? 用戶投訴：這是指建筑內(nèi)的人員對環(huán)境條件不滿意，打電話投訴。例如，房間太熱或太冷，空氣質(zhì)量差，照明不足等。
要解決這些故障，首先要確定故障的位置和原因。一般來說，可以從以下幾個方面進(jìn)行檢查：
? 控制器檢查：登錄中央管理控制器，查看整個系統(tǒng)的狀態(tài)和報警信息。如果某個局部發(fā)生故障，可能是現(xiàn)場控制器面板、模擬電路或傳感器或執(zhí)行器本身有問題；如果整個建筑發(fā)生故障，可能是管理層控制器和DDC、網(wǎng)絡(luò)路由器或交換機之間的通信有問題；如果整個園區(qū)發(fā)生故障，可能是以太網(wǎng)或IP骨干網(wǎng)有問題。
? 以太網(wǎng)檢查：檢查網(wǎng)絡(luò)連接圖標(biāo)或以太網(wǎng)端口鏈路狀態(tài)LED，驗證網(wǎng)絡(luò)是否正常。如果有異常，可以使用網(wǎng)絡(luò)診斷工具進(jìn)行進(jìn)一步測試。例如，福祿克公司的EtherScope網(wǎng)絡(luò)診斷工具可以連接到銅纜、光纜或無線以太網(wǎng)，提供各種關(guān)鍵網(wǎng)絡(luò)性能參數(shù)的概覽，幫助定位網(wǎng)絡(luò)故障。
? 布線檢查：檢查連接故障設(shè)備的布線是否完好。如果是標(biāo)準(zhǔn)AWG布線，可以使用數(shù)字萬用表檢查基本的電纜開路和短路以及阻抗故障；如果是雙絞線(UTP)，可以使用福祿克公司的Cable IQ或DTX線纜分析儀進(jìn)行更詳細(xì)的測試。
? 信號檢查：如果布線檢查正常，那么可以使用示波器捕獲波形，檢查網(wǎng)絡(luò)上通信信號的質(zhì)量。例如，福祿克公司的Fluke 125B示波表是一款便攜式手持示波器，帶有用于捕獲波形的自動模式，連接后無需繁復(fù)操作即可看到波形。同時還具有網(wǎng)絡(luò)總線健康、物理層測試功能，可以幫助確定信號通斷、衰減、失真等問題。
? 間歇性故障：間歇性故障是最難以診斷的，因為故障隨機發(fā)生，難以捕獲。這種情況下可以使用具有記錄或趨勢捕捉模式的示波器，自動捕獲故障事件波形，從而節(jié)省時間，提高工作效率。此類故障有時候是由于振動或環(huán)境變化引起的設(shè)備、控制或布線性能下降造成的。另一個可能的原因是安裝錯誤。此類錯誤包括網(wǎng)絡(luò)布線靠近高壓源或電感負(fù)載、使用的電纜類型不正確或電纜太長等。
? 電源故障：電源問題也會造成設(shè)備間歇性跳閘或故障。有以下原因可能造成電源故障：最近發(fā)生過系統(tǒng)升級，舊電源可能過載或不平衡；原配電系統(tǒng)提供的電源不能滿足新控制系統(tǒng)對清潔電源的要求；新設(shè)備可能將諧波擾動反灌回電源；有些情況下，翻新可能會引發(fā)故障，使故障原因不太明顯。如果懷疑電源故障，請使用福祿克公司的Fluke 1736電能質(zhì)量記錄儀，不僅持續(xù)記錄電壓、電流、頻率、諧波，還可捕捉斷電跳閘等事件。在當(dāng)今電腦等辦公設(shè)備的廣泛應(yīng)用下，幫助工程師了解故障的真正原因。
? 模擬檢查：對于多層式控制系統(tǒng)，也需要頻繁診斷模擬信號故障。同樣，第一步是定位故障。如果僅僅是建筑內(nèi)某個局部發(fā)生故障，很可能是模擬部件發(fā)生故障，因為這是樓宇控制系統(tǒng)架構(gòu)中最基本的部分。傳感器通過將其輸出信號轉(zhuǎn)換為4-20 mA直流電流進(jìn)行通信，其他系統(tǒng)使用直流1V-5V或直流0V/2V-10V電路。此時，最快的故障診斷方法是使用毫安鉗型表測量傳感器或執(zhí)行器與現(xiàn)場控制器之間的電流或電壓，以及模擬返回到控制器的控制信號。福祿克公司的Fluke 773毫安過程鉗型表既可測量毫安信號，也能輸出4-20 mA和1V-5V或0V/2V-10V信號。幫助工程師無需拆線，即可快速測量模擬信號，排查控制系統(tǒng)故障。
建筑控制系統(tǒng)是一種智能化的管理系統(tǒng)，可以通過傳感器、執(zhí)行器、控制器等設(shè)備，對建筑物的溫度、濕度、空氣質(zhì)量、照明、安防等進(jìn)行監(jiān)測和控制，從而提高能源效率和運營成本。然而，隨著建筑控制系統(tǒng)的功能越來越強大，故障診斷也變得越來越復(fù)雜。當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，如何利用簡單的手持式測試工具進(jìn)行快速排障呢？
本文將介紹一些常見的建筑控制系統(tǒng)故障及其解決方法，以及福祿克提供的一些適合于建筑控制系統(tǒng)排障的測試工具。
常見故障及解決方法
建筑控制系統(tǒng)的故障可以分為以下幾類：
? 傳感器或執(zhí)行器故障：這是最基本的故障，可能導(dǎo)致控制器無法接收到正確的信號或輸出正確的控制命令。例如，溫度傳感器損壞，導(dǎo)致空調(diào)無法調(diào)節(jié)溫度；電表故障，導(dǎo)致能耗數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確等。
? 控制器報警：這是指控制器本身或與之通信的設(shè)備出現(xiàn)異常，導(dǎo)致控制器發(fā)出報警信號。例如，現(xiàn)場控制器報警，表示傳感器或執(zhí)行器故障；DDC控制器報警，表示某個面板或某座建筑通信中斷等。
? 管理層工作站報錯：這是指管理層工作站無法與下層控制器或設(shè)備正常通信，導(dǎo)致工作站顯示錯誤信息。例如，工作站與某座或多座建筑中斷通信，導(dǎo)致無法監(jiān)測和控制該建筑的狀態(tài)。
? 用戶投訴：這是指建筑內(nèi)的人員對環(huán)境條件不滿意，打電話投訴。例如，房間太熱或太冷，空氣質(zhì)量差，照明不足等。
要解決這些故障，首先要確定故障的位置和原因。一般來說，可以從以下幾個方面進(jìn)行檢查：
? 控制器檢查：登錄中央管理控制器，查看整個系統(tǒng)的狀態(tài)和報警信息。如果某個局部發(fā)生故障，可能是現(xiàn)場控制器面板、模擬電路或傳感器或執(zhí)行器本身有問題；如果整個建筑發(fā)生故障，可能是管理層控制器和DDC、網(wǎng)絡(luò)路由器或交換機之間的通信有問題；如果整個園區(qū)發(fā)生故障，可能是以太網(wǎng)或IP骨干網(wǎng)有問題。
? 以太網(wǎng)檢查：檢查網(wǎng)絡(luò)連接圖標(biāo)或以太網(wǎng)端口鏈路狀態(tài)LED，驗證網(wǎng)絡(luò)是否正常。如果有異常，可以使用網(wǎng)絡(luò)診斷工具進(jìn)行進(jìn)一步測試。例如，福祿克公司的EtherScope網(wǎng)絡(luò)診斷工具可以連接到銅纜、光纜或無線以太網(wǎng)，提供各種關(guān)鍵網(wǎng)絡(luò)性能參數(shù)的概覽，幫助定位網(wǎng)絡(luò)故障。
? 布線檢查：檢查連接故障設(shè)備的布線是否完好。如果是標(biāo)準(zhǔn)AWG布線，可以使用數(shù)字萬用表檢查基本的電纜開路和短路以及阻抗故障；如果是雙絞線(UTP)，可以使用福祿克公司的Cable IQ或DTX線纜分析儀進(jìn)行更詳細(xì)的測試。
? 信號檢查：如果布線檢查正常，那么可以使用示波器捕獲波形，檢查網(wǎng)絡(luò)上通信信號的質(zhì)量。例如，福祿克公司的Fluke 125B示波表是一款便攜式手持示波器，帶有用于捕獲波形的自動模式，連接后無需繁復(fù)操作即可看到波形。同時還具有網(wǎng)絡(luò)總線健康、物理層測試功能，可以幫助確定信號通斷、衰減、失真等問題。
? 間歇性故障：間歇性故障是最難以診斷的，因為故障隨機發(fā)生，難以捕獲。這種情況下可以使用具有記錄或趨勢捕捉模式的示波器，自動捕獲故障事件波形，從而節(jié)省時間，提高工作效率。此類故障有時候是由于振動或環(huán)境變化引起的設(shè)備、控制或布線性能下降造成的。另一個可能的原因是安裝錯誤。此類錯誤包括網(wǎng)絡(luò)布線靠近高壓源或電感負(fù)載、使用的電纜類型不正確或電纜太長等。
? 電源故障：電源問題也會造成設(shè)備間歇性跳閘或故障。有以下原因可能造成電源故障：最近發(fā)生過系統(tǒng)升級，舊電源可能過載或不平衡；原配電系統(tǒng)提供的電源不能滿足新控制系統(tǒng)對清潔電源的要求；新設(shè)備可能將諧波擾動反灌回電源；有些情況下，翻新可能會引發(fā)故障，使故障原因不太明顯。如果懷疑電源故障，請使用福祿克公司的Fluke 1736電能質(zhì)量記錄儀，不僅持續(xù)記錄電壓、電流、頻率、諧波，還可捕捉斷電跳閘等事件。在當(dāng)今電腦等辦公設(shè)備的廣泛應(yīng)用下，幫助工程師了解故障的真正原因。
? 模擬檢查：對于多層式控制系統(tǒng)，也需要頻繁診斷模擬信號故障。同樣，第一步是定位故障。如果僅僅是建筑內(nèi)某個局部發(fā)生故障，很可能是模擬部件發(fā)生故障，因為這是樓宇控制系統(tǒng)架構(gòu)中最基本的部分。傳感器通過將其輸出信號轉(zhuǎn)換為4-20 mA直流電流進(jìn)行通信，其他系統(tǒng)使用直流1V-5V或直流0V/2V-10V電路。此時，最快的故障診斷方法是使用毫安鉗型表測量傳感器或執(zhí)行器與現(xiàn)場控制器之間的電流或電壓，以及模擬返回到控制器的控制信號。福祿克公司的Fluke 773毫安過程鉗型表既可測量毫安信號，也能輸出4-20 mA和1V-5V或0V/2V-10V信號。幫助工程師無需拆線，即可快速測量模擬信號，排查控制系統(tǒng)故障。