有人說智能樓宇是巨無霸行業(yè)，其實一點都不為過。截止去年，全球40%的人口居住在城市中，而中國這一比例達到了60%。
隨著時代的發(fā)展，越來越多的建筑物正在部署智能控制系統(tǒng)，以此作為提高能源效率、降低運營成本的途徑。
現(xiàn)如今，多數(shù)現(xiàn)代樓宇控制系統(tǒng)經(jīng)過歷代升級，功能變得越來越強大。但是，伴隨而至，故障診斷也更加復雜。那么，如何利用簡單的手持式測試工具對樓宇控制系統(tǒng)進行快速排障呢？
Part 1 常見問題
首先，我們應(yīng)當將故障診斷重點調(diào)整到控制該系統(tǒng)層的特定數(shù)字或模擬網(wǎng)絡(luò)。
◎ 在最底層，傳感器或執(zhí)行器發(fā)生故障。
Ps：一般的傳感器包括濕度和溫度變送器、監(jiān)測室內(nèi)空氣質(zhì)量的 CO2 傳感器、電表、支路監(jiān)測器和能量表。
◎ 管理控制室，現(xiàn)場控制器報警，表示未接收到傳感器傳來的可接受值。
◎ 如果特定的面板或特定的建筑未正常通信， DDC控制器可能發(fā)出報警。
◎ 類似地，如果管理層工作站與某座或多座建筑中斷通信，工作站也可能產(chǎn)生報錯消息。
◎其他情況，大廈的人員可能會隨時打來電話——房間太熱或太冷。
Part 2 如何解決
◇ 以上情況中，設(shè)備或者傳感器或執(zhí)行器可能存在故障。
◇ 傳感器和現(xiàn)場控制器之間的電纜也可能存在故障。
◇ 控制環(huán)路的某個環(huán)節(jié)可能發(fā)生問題，例如過程反饋可能連接到了錯誤的面板或者現(xiàn)場控制器面板內(nèi)部存在故障，以及 DDC 控制器本身可能發(fā)生故障。
這些故障可能是各種各樣的原因造成的。現(xiàn)代化樓宇控制系統(tǒng)比較復雜，故障診斷人員面臨的第一項挑戰(zhàn)就是明確確定故障的位置。最好能夠登錄中央管理控制器，從總體上了解問題。
◎ 控制器檢查:
如果建筑內(nèi)的某個局部被隔離，故障源很可能是現(xiàn)場控制器面板、模擬電路，或者傳感器或執(zhí)行器本身。
如果整個建筑通信發(fā)生故障，那么應(yīng)首先懷疑管理層控制器和DDC、網(wǎng)絡(luò)路由器或交換機之間的網(wǎng)絡(luò)通信。如果不能看到整個園區(qū)，則應(yīng)懷疑以太網(wǎng)或 IP 骨干網(wǎng)發(fā)生故障。
◎ 以太網(wǎng)檢查:
通過檢查網(wǎng)絡(luò)連接圖標或以太網(wǎng)端口鏈路狀態(tài) LED，驗證工作是否正常。可使用福祿克網(wǎng)絡(luò)診斷工具EtherScope。EtherScope 可連接至銅纜、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，幫助定位故障。
◎ 布線檢查:
隔離故障之后，開始檢查連接故障設(shè)備的布線。如果是標準 AWG布線，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)，可使用福祿克網(wǎng)絡(luò)的Cable IQ 或 DTX線纜分析儀。
◎ 信號檢查:
如果布線檢查一切正常，那么接下來就利用示波器捕獲波形，檢查網(wǎng)絡(luò)上通信信號的質(zhì)量。
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?？蓭椭_定信號通斷、衰減、失真等問題。
▲ Fluke 125B示波表總線測試屏幕
◎ 間歇性故障:
間歇性故障一般最難以診斷，因為故障隨即發(fā)生，難以捕獲。這種情況下使用具有記錄或趨勢捕捉模式的Fluke125手持式示波表，可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載、使用的電纜類型不正確或電纜太長。
▲ Fluke 125B示波表波形屏幕
◎ 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Fluke1736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。
▲ Fluke1736電能質(zhì)量記錄儀
◎ 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。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。
▲ Fluke 773高精度毫安級過程鉗形表
如果故障存在于電路之內(nèi)，則使用 mA 或電壓輸出工具做進一步測試；
如果故障追溯到傳感器，則使用濕度、溫度、壓力或其他測量裝置來驗證傳感器讀數(shù)的準確度；
其他可能的故障包括損壞的 I/O 卡、隔離器、電源及變送器。
Fluke 測試工具，值得信賴
隨著樓宇控制系統(tǒng)變越來越復雜，技術(shù)人員需要擴大故障診斷范圍、同時提升技巧。解決方案不僅限于電氣和機械，還應(yīng)考慮通信問題。無論對于內(nèi)部人員還是專業(yè)承包人，選擇正確的測試工具是擴展其故障診斷技術(shù)的有利機會。
Fluke 125B示波表
● 雙通道數(shù)字示波表和萬用表
● 總線健康物理層測量功能
● Connect-and-View? 即連即視設(shè)計，無需經(jīng)驗即可輕松使用
● 功率和諧波測量
● 可選 WiFi 適配器，將信息無線傳輸至移動設(shè)備
Fluke 1736電能質(zhì)量記錄儀
● 能耗管理、功率曲線
● 諧波測量
● 電壓和電流事件捕捉
● 可從被測設(shè)備取電，長期現(xiàn)場記錄電能質(zhì)量和能耗趨勢
Fluke 773/772 高精度毫安型過程鉗表
● 無需斷開回路即可測量 4 至 20 mA 信號
● 可拆卸鉗口，適應(yīng)更多現(xiàn)場
● 輸出并測量 VDC 信號源
● 輸出、模擬和測量電路中的 mA 信號
● 集成24V回路電源
當發(fā)生系統(tǒng)故障時，由于多家不同制造商設(shè)備之間的沖突將延長解決時間，產(chǎn)生額外費用。將這些工具和技術(shù)引入您的團隊可以避免不必要的付出，用更短的時間發(fā)現(xiàn)故障原因，用更快的速度解決問題。
注：以上文章節(jié)選自福祿克應(yīng)用案例《樓宇控制系統(tǒng)的通信故障診斷》
