楼 宇自控.doc

1、楼宇自控目录楼宇自动化控制系统定义及发展 楼宇自动化控制系统的构成 楼宇自动化控制系统的控制功能 楼宇自控系统常用设备 楼宇自动化控制系统定义及发展 楼宇自动化控制系统的构成 楼宇自动化控制系统的控制功能 楼宇自控系统常用设备 展开编 辑 本 段 楼 宇 自 动 化 控 制 系 统 定 义 及 发 展智 能 建 筑 (Inteiligent Buildings)是 建 筑 技 术 与 计 算 机 信 息 技 术 相结 合 的 产 物 ， 是 信 息 社 会 与 经 济 国 际 化 的 需 要 。 智 能 建 筑 主 要 有 楼 宇自 动 化 控 制 系 统 ( BAS)、 通 信 自 动 化

2、系 统 (CAS)和 办 公 自 动 化 系 统(OAS)三 大 系 统 组 成 。 智 能 建 筑 往 往 是 从 楼 宇 自 动 化 控 制 系 统 开 始 。 智能 建 筑 内 部 有 大 量 的 电 气 设 备 ， 如 ： 环 境 舒 适 所 需 要 的 空 调 设 备 、 照明 设 备 及 绘 排 水 系 统 的 设 备 等 ， 这 些 设 备 多 而 散 ： 多 ， 即 数 量 多 被 控制 、 监 视 、 测 量 的 对 象 多 ， 多 达 上 百 到 上 万 点 ； 散 ， 即 这 些 设 备 分 散在 各 层 和 角 落 。 如 果 采 用 分 散 管 理 ， 就 地 控 制

3、 ， 监 视 和 测 量 难 以 想 象 。为 了 合 理 利 用 设 备 ， 节 省 能 源 ， 节 省 人 力 ， 确 保 设 备 的 安 全 运 行 ， 自地 提 出 了 如 何 加 强 设 备 的 管 理 问 题 。 在 90 年 代 的 今 天 ， 随 着 计 算 机 技 术 和 信 息 技 术 突 飞 猛 进 的 发 展 。对 大 楼 内 的 各 种 设 备 的 状 态 监 视 和 测 量 不 再 是 随 线 式 ， 而 是 采 用 扫 描测 量 。 系 统 控 制 的 方 式 由 过 去 的 中 央 集 中 监 控 ， 转 而 由 高 处 理 能 力 的现 场 控 制 器 所 取

4、 代 的 集 散 型 控 制 系 统 ， 中 央 机 以 提 供 报 表 和 应 变 处理 为 主 ， 现 场 控 制 器 以 相 关 参 数 自 动 控 制 相 关 设 备 ， 来 达 到 控 制 目 的 。对 建 筑 设 备 用 计 算 机 管 理 系 统 来 代 替 操 作 人 员 ， 或 作 其 补 充 措 施 ， 是一 种 自 然 发 展 。 自 动 控 制 技 术 经 过 简 单 的 机 械 控 制 器 控 制 、 常 规 仪 表控 制 ， 进 入 一 个 崭 新 的 阶 段 计 算 机 控 制 。 编 辑 本 段 楼 宇 自 动 化 控 制 系 统 的 构 成近 年 来 国 内

5、高 层 建 筑 不 断 兴 建 ， 它 的 特 点 是 高 度 高 、 层 数 多 、 体量 大 。 面 积 可 达 几 万 平 方 米 到 几 十 万 平 方 米 。 这 些 建 筑 都 是 一 个 个 庞然 大 物 ， 高 高 的 耸 立 在 地 面 上 ， 这 是 它 的 外 观 ， 而 随 之 带 来 的 内 部 的建 筑 设 备 也 是 大 量 的 。 为 了 提 高 设 备 利 用 率 ， 合 理 地 使 用 能 源 ， 加 强对 建 筑 设 备 状 态 的 监 视 等 ， 自 然 地 就 提 出 了 楼 宇 自 动 化 控 制 系 统 。 楼 宇 自 动 化 控 制 系 统 能

6、够 自 动 控 制 建 筑 物 内 的 机 电 设 备 。 通 过 软件 ， 系 统 地 管 理 相 互 关 联 的 设 备 ， 发 挥 设 备 整 体 的 优 势 和 潜 力 ， 提 高设 备 利 用 率 ， 优 化 设 备 的 运 行 状 态 和 时 间 (但 并 不 影 响 设 备 的 工 效 )，从 而 可 延 长 设 备 的 服 役 寿 命 ， 降 低 能 源 消 耗 ， 减 低 维 护 人 员 的 劳 动 强度 和 工 时 数 量 。 最 终 ， 降 低 了 设 备 的 运 行 成 本 。 （ 1） 管 理 的 目 的自 动 控 制 、 监 视 、 测 量 是 建 筑 设 备 管

7、理 的 三 大 要 素 ， 其 目 的 是 正确 掌 握 建 筑 设 备 的 运 转 状 态 、 事 故 状 态 、 能 耗 、 负 荷 的 变 动 等 。 尤 其在 使 用 电 子 计 算 机 之 后 既 可 大 力 节 省 人 力 ， 又 可 节 省 能 源 。 一 般 认 为可 节 约 能 源 25 。 根 据 日 本 电 气 学 会 技 术 报 告 说 ： 使 用 电 子 计 算 机 的 管 理 系 统 的 效果 与 不 使 用 的 效 果 相 比 ， 维 修 保 养 人 员 可 减 少 约 30 。 这 里 讲 的 节能 是 在 必 要 能 源 的 最 高 利 用 率 上 所 采 用

8、 的 节 能 方 法 。 此 运 转 控 制 所 采用 的 方 法 主 要 有 ： 机 械 的 有 效 运 转 ； 变 更 室 内 温 湿 度 的 条 件 ； 控 制 照度 ； 把 设 备 运 转 时 间 控 制 在 最 小 限 度 ； 减 少 室 外 空 气 的 取 人 量 等 。 在一 幢 大 楼 内 电 气 的 消 耗 率 占 整 个 能 源 消 耗 的 70 90 ， 所 以 节 能首 先 应 从 电 气 方 面 着 手 ， 降 低 电 能 的 消 耗 。 （ 2） 管 理 对 象建 筑 设 备 的 管 理 对 象 主 要 是 电 气 设 备 ； 空 调 设 备 ； 卫 生 设 备 。

9、 l)电 气 设 备 ： 管 理 电 气 设 备 主 要 监 视 机 械 的 动 作 状 态 、 测 量 点 及 保护 装 置 。 管 理 的 主 要 对 象 是 对 各 配 电 系 统 的 断 路 器 、 变 压 器 、 接 触 器 、保 险 丝 ， 电 容 器 等 的 状 态 监 视 。 测 量 主 要 是 对 电 力 系 统 的 电 流 、 电 压 、有 功 功 率 、 无 功 功 率 和 功 率 因 数 的 测 量 。 2)空 调 设 备 ： 管 理 空 调 设 备 要 监 视 冷 冻 机 、 空 调 器 、 水 泵 等 的 状态 ； 温 湿 度 的 测 量 ， 以 及 对 空 调 系

10、 统 所 需 的 冷 热 源 的 温 度 、 流 量 的 调节 。 3)卫 生 设 备 编 辑 本 段 楼 宇 自 动 化 控 制 系 统 的 控 制 功 能大 楼 的 建 筑 设 备 自 动 控 制 是 以 空 调 控 制 为 中 心 的 。 空 调 系 统 的 自动 控 制 是 属 于 一 般 热 力 学 过 程 的 自 动 调 节 空 调 系 统 的 自 动 调 节 有 下 列 几 个 好 处 ： a) 对 生 产 性 建 筑 可 提 高 温 湿 度 的 控 制 精 度 ， 提 高 产 品 质 量 ； 对 居住 和 商 业 性 建 筑 主 要 是 提 高 人 的 舒 适 感 。 b) 可

11、 以 根 据 被 调 量 变 动 的 情 况 ， 给 系 统 增 减 能 量 (热 或 冷 )， 因 此可 以 降 低 能 耗 ， 节 省 能 源 。 c) 可 以 减 轻 劳 动 强 度 。 I 空 调 机 组 的 自 动 调 节控 制 系 统 采 用 DDC 控 制 ， 装 设 在 回 风 管 内 的 温 度 传 感 器 所 检 测的 温 度 送 往 DDC 控 制 器 与 设 定 点 温 度 相 比 较 ， 用 比 例 积 分 加 微 分 控 制 ，输 出 相 应 的 电 压 信 号 ， 控 制 装 在 回 水 管 上 的 电 动 调 节 阀 的 动 作 ， 使 回风 温 度 保 持 在

12、 所 需 要 的 范 围 。 装 设 在 送 风 管 内 的 湿 度 传 感 器 所 检 测 的 湿 度 送 往 DDC 控 制 器 与设 定 点 湿 度 比 较 ， 用 比 例 积 分 控 制 ， 输 出 相 应 的 电 压 信 号 ， 控 制 电 动蒸 汽 阀 的 动 作 ， 使 送 风 湿 度 保 持 在 所 需 要 的 范 围 。 装 设 在 回 风 管 及 新 风 管 的 温 度 及 湿 度 传 感 器 所 检 测 的 温 湿 度 送往 DDC 控 制 器 进 行 回 风 及 新 风 焓 值 计 算 ， 按 回 风 及 新 风 焓 值 的 比 例 ，输 出 相 应 的 电 压 信 号

13、 ， 控 制 回 风 风 门 及 新 风 风 门 的 比 例 开 度 ， 使 系 统节 能 。 系 统 中 所 有 检 测 数 据 ， 均 可 以 在 显 示 屏 上 显 示 出 来 ， 如 ： 新 风 、 回 风 、 送 风 之 温 湿 度 过 滤 器 淤 塞 报 警 风 机 开 停 状 态 2） 通 过 DDC 控 制 器 内 预 先 编 写 的 逻 辑 程 序 ， 系 统 可 执 行 下 列 连锁 功 能 。 装 设 在 新 风 入 口 处 的 风 门 与 风 机 连 锁 。 当 风 机 停 止 后 ， 新风 风 门 全 关 。 电 动 调 节 阀 与 风 机 启 动 连 锁 。 当 风

14、 机 停 止 后 ， 电 动 调节 阀 亦 同 时 关 闭 。 风 机 启 停 状 态 是 用 差 压 开 关 检 测 的 。 当 风 机 启 动后 ， 风 机 两 侧 的 差 压 超 过 其 设 定 值 时 ， 差 压 开 关 内 的 常 开 触 点 闭 合 ，信 号 送 往 DDC 控 制 器 ， 系 统 的 控 制 程 序 立 即 投 入 运 行 。 3) 通 过 手 提 检 测 器 可 现 场 提 取 及 修 改 DDC 数 字 控 制 器 内 的 任 何数 据 ， 如 传 感 器 检 测 范 围 控 制 程 序 参 数 ， 包 括 输 入 端 到 输 出 端 等 。 4) 通 过 D

15、DC 上 串 行 接 口 与 网 络 控 制 器 连 接 ， 成 为 中 央 监 控 系 统的 最 基 本 监 控 单 元 。 II 冷 站 控 制由 装 于 冷 冻 机 房 内 的 网 络 控 制 器 及 数 字 式 控 制 器 ， DDC 分 站 按内 部 预 先 编 写 的 软 件 程 序 来 控 制 冷 水 机 组 台 数 的 启 停 及 各 设 备 的 连 锁启 停 。 测 量 冷 冻 水 供 、 回 水 温 度 及 回 水 流 量 ， 从 而 计 算 空 调 实 际 的 冷负 荷 。 根 据 实 际 的 冷 负 荷 来 决 定 冷 水 机 组 开 启 台 数 ， 使 达 到 最 佳

16、 节 能状 态 。 冷 却 水 温 度 控 制 冷 却 塔 风 扇 启 停 。 各 设 备 的 程 序 联 动 开 停 ： (a)启 动 ： 冷 却 塔 风 机 i 冷 却 水 泵 、 冷 冻 水 泵 、 冷 水 机 组 。 (b)停 止 ： 冷 水 机 组 、 冷 冻 水 泵 、 冷 却 水 泵 )冷 却 塔 风 机 。 (c)当 其 中 一 台 冷 冻 水 泵 冷 却 水 泵 出 现 故 障 时 ， 备 用 水 泵 会 自 动投 人 工 作 。 测 量 冷 冻 水 系 统 供 回 水 总 管 的 压 差 控 制 其 旁 通 阀 的 开 度 ， 使 维持 压 差 。 冷 水 机 组 控 制

17、由 中 央 控 制 系 统 进 行 监 视 供 回 水 温 度 。 按 程 序 启 停 冷 水 机 组 。根 据 系 统 的 供 回 水 温 度 通 过 就 地 控 制 器 (DDC)对 温 度 重 新 设 定 及 负荷 的 限 制 等 。 冷 却 塔 风 机 控 制 由 中 央 控 制 系 统 进 行 监 视 冷 却 塔 的 出 水 温 度 及 控 制 水 泵 的 启 停 。 (3) 冷 却 水 泵 冷 冻 水 泵 的 控 制 根 据 冷 冻 站 的 控 制 程 序 启 停 水 泵 过 载 报 警 ， 对 水 流 量 的 记 录 。 III 中 央 站 监 控 功 能以 WindowsNT

18、为 操 作 平 台 ， 采 用 工 业 标 准 的 应 用 软 件 、 集 散控 制 系 统 、 二 级 网 络 结 构 ， 全 中 文 化 的 图 形 化 操 作 界 面 监 视 整 系 统 的运 行 状 态 ， 提 供 现 场 图 片 、 工 艺 流 程 图 （ 如 空 调 控 制 系 统 图 ） 、 实 时曲 线 图 、 监 控 点 表 、 绘 制 平 面 布 置 图 ， 以 形 象 直 观 的 动 态 图 形 方 式 显示 设 备 的 运 行 情 况 。 绘 制 平 面 图 或 流 程 图 并 嵌 以 动 态 数 据 ， 显 示 图 中各 监 控 点 状 态 ， 提 供 修 改 参 数

19、 或 发 出 指 令 的 操 作 指 示 。 可 提 供 多 种 途 径 查 看 设 备 状 态 ， 如 通 过 平 面 图 或 流 程 图 ， 通 过 下拉 式 菜 单 或 功 能 键 进 行 常 用 功 能 操 纵 ， 以 单 击 鼠 标 的 方 式 可 逐 及 细 化地 查 看 设 备 状 态 及 有 关 参 数 。 控 制 功 能 ： 能 在 中 央 站 上 通 过 对 图 形 的 操 作 即 可 对 现 场 设 备 进 行 手 动 控 制 ，如 设 备 的 ON/OFF 控 制 ； 通 过 选 择 操 作 可 进 行 运 行 方 式 的 设 定 ， 如 选择 现 场 手 动 方 式

20、或 自 动 运 行 方 式 ； 通 过 交 换 式 菜 单 可 方 便 地 修 改 工 艺参 数 。 对 系 统 的 操 作 权 限 有 严 格 的 管 理 ， 以 保 障 系 统 的 操 作 安 全 。 对 操作 人 员 以 通 行 字 的 方 式 进 行 身 份 的 鉴 别 和 管 制 。 操 作 人 员 的 根 据 不 同的 身 份 可 分 为 从 低 到 高 510 个 安 全 管 理 级 别 。 先 进 的 报 警 功 能 ： 当 系 统 出 现 故 障 或 现 场 的 设 备 出 现 故 障 及 监 控 的 参 数 越 限 时 ， 均产 生 报 警 信 号 ， 报 警 信 号 始

21、终 出 现 在 显 示 屏 最 下 端 ， 为 声 光 报 警 ， 操作 员 必 须 进 行 确 认 报 警 信 号 才 能 解 除 ， 但 所 有 报 警 多 将 记 录 到 报 警 汇总 表 中 ， 供 操 作 人 员 查 看 。 报 警 共 分 4 个 优 先 级 别 。 报 警 可 设 置 实 时 报 警 打 印 ， 也 可 按 时 或 随 时 打 印 。 综 合 管 理 功 能 ： 对 有 研 究 与 分 析 价 值 、 应 长 期 进 行 保 存 的 数 据 ， 建 立 历 史 文 件 数据 库 ： 采 用 流 行 的 通 用 标 准 关 系 型 数 据 库 软 件 包 和 硬 盘

22、 作 为 大 容 量 存储 器 建 立 数 据 库 ， 并 形 成 曲 线 图 等 显 示 或 打 印 功 能 。 提 供 汇 总 报 告 ， 作 为 系 统 运 行 状 态 监 视 、 管 理 水 平 评 估 、 运 行 参数 进 一 步 优 化 及 作 为 设 备 管 理 自 动 化 的 依 据 ， 如 能 量 使 用 汇 总 报 告 ，记 录 每 天 、 每 周 、 每 月 各 种 能 量 消 耗 及 其 积 算 值 ， 为 节 约 使 用 能 源 提供 依 据 ;又 如 设 备 运 行 运 行 时 间 、 起 停 次 数 汇 总 报 告 （ 区 别 各 设 备 分 别列 出 ） ， 为

23、 设 备 管 理 和 维 护 提 供 依 据 。 可 提 供 图 表 式 的 时 间 程 序 计 划 ， 可 按 日 历 定 计 划 ， 制 订 楼 宇 设 备运 行 的 时 间 表 。 可 提 供 按 星 期 、 按 区 域 及 按 月 历 及 节 假 日 的 计 划 安 排 。编 辑 本 段 楼 宇 自 控 系 统 常 用 设 备传 感 器传 感 器 时 自 控 系 统 中 的 首 要 设 备 ， 它 直 接 与 被 测 对 象 发 生 联 系 。它 的 作 用 使 感 受 被 测 参 数 的 变 化 ， 并 发 出 与 之 相 适 应 的 信 号 。 在 选 择传 感 器 时 一 般 有

24、 三 个 要 求 ： 高 准 确 性 、 高 稳 定 性 、 高 灵 敏 度 。 1. 温 度 传 感 器 ： 楼 宇 工 程 中 应 用 的 主 要 接 触 式 温 度 传 感 器 ， 如 热 电 阻 、 热 电 偶 、PTC 硅 感 应 器 等 ， 由 于 测 温 元 件 与 被 测 介 质 需 要 进 行 充 分 的 热 交 换 ，测 量 常 伴 有 时 间 上 的 滞 后 。 如 Pt1000 其 在 0 时 电 阻 为 1000， 随着 温 度 的 升 高 电 阻 减 小 ， 灵 敏 度 一 般 在 34/K， 响 应 速 度 一 般 在1530 秒 。 2. 压 力 传 感 器 ：

25、 常 用 的 有 电 气 式 压 力 传 感 器 ， 将 被 测 压 力 的 变 化转 换 为 电 阻 、 电 感 等 各 种 电 气 量 的 变 化 ， 从 而 实 现 压 力 的 间 接 测 量 。常 用 的 有 压 差 开 关 、 表 压 传 感 器 、 静 压 传 感 器 等 。 3. 流 量 传 感 器 ： 常 用 的 是 电 磁 流 量 计 ， 由 法 拉 第 电 磁 感 应 定 律知 ， 在 磁 场 中 运 动 并 切 割 磁 力 线 的 导 体 中 会 有 感 应 电 动 势 产 生 ， 此 感应 电 动 势 与 流 体 的 体 积 流 量 呈 线 性 关 系 。 4. 湿 度

26、 传 感 器 ： 用 于 测 量 室 内 空 气 相 对 湿 度 。 5. 液 位 传 感 器 ： 用 于 控 制 水 箱 、 水 池 等 的 上 限 、 下 限 液 位 。 在 自 动 控 制 系 统 中 ， 它 接 受 控 制 器 输 出 的 控 制 信 号 ， 并 转 换 成 直线 位 移 或 角 位 移 ， 来 改 变 调 节 阀 的 流 通 截 面 积 ， 以 控 制 流 入 或 流 出 被控 过 程 的 物 料 或 能 量 ， 从 而 实 现 过 程 参 数 的 自 动 控 制 。 6. 风 阀 执 行 器 ： 用 于 控 制 安 装 于 新 风 、 回 风 口 的 风 阀 ， 既

27、 可 进 行开 关 控 制 ， 也 可 进 行 开 度 控 制 。 执 行 器 设 有 万 能 夹 具 ， 可 直 接 夹 持 在风 阀 的 驱 动 轴 上 ， 设 有 手 动 复 位 钮 ， 在 故 障 时 可 手 动 调 节 。 根 据 风 管横 截 面 的 大 小 可 选 择 不 同 钮 矩 的 执 行 器 。 7. 水 管 阀 门 执 行 器 ： 与 阀 门 配 套 使 用 ， 有 开 关 式 和 调 节 式 两 种 ，开 关 式 一 般 口 径 大 ， 在 冷 热 站 中 用 于 控 制 各 系 统 工 艺 管 道 的 开 启 和 关闭 、 各 种 工 况 间 的 切 换 等 ； 调

28、 节 式 主 要 用 于 控 制 流 量 ， 在 空 调 机 组 中 ，根 据 控 制 器 的 温 湿 度 设 定 值 控 制 回 水 流 量 和 蒸 汽 加 湿 的 流 量 ， 使 温 湿度 维 持 在 设 定 值 。 现 场 控 制 器 （ DDC）DDC 是 用 于 监 视 和 控 制 系 统 中 有 关 机 电 设 备 的 控 制 器 ， 它 是 一 个完 整 的 控 制 器 ， 有 应 有 的 软 硬 件 ， 能 完 成 独 立 运 行 ， 不 受 到 网 络 或 其它 控 制 器 故 障 的 影 响 。 根 据 不 同 类 型 的 监 控 点 数 提 供 符 合 控 制 要 求 和

29、数 量 的 控 制 器 。 每 处 DDC 具 有 10-15%点 数 的 扩 充 或 余 量 。 （ 1） 控 制 器 构 成 符 合 以 下 要 求 ： A) 以 32 位 或 16 位 微 处 理 器 的 可 编 程 DDC B) 具 有 可 脱 离 中 央 控 制 主 机 独 立 运 行 或 联 网 运 行 能 力 C) 具 有 电 源 模 块 D) 具 有 通 信 模 块 E) DDC 有 在 模 板 LED 显 示 每 个 数 字 输 入 ， 输 出 点 的 实 时 变 化 状态 。 当 外 电 断 电 时 ， DDC 的 后 备 电 池 可 保 证 RAM 中 数 据 在 60

30、天 不掉 失 。 F) 当 外 电 重 新 供 应 时 ， 在 无 需 人 工 干 预 的 情 况 下 ， DDC 能 自 动恢 复 正 常 工 作 。 G) 当 DDC 存 储 的 数 据 非 正 常 丢 失 时 ， 用 户 可 通 过 现 场 标 准 串 行数 据 接 口 和 通 过 网 络 操 作 将 数 据 重 新 写 入 DDC 控 制 器 。 H) DDC 的 操 作 程 序 与 应 用 程 序 皆 采 用 PPCL 高 级 语 言 编 写 。 I) DDC 程 序 的 编 写 ， 修 改 既 可 在 中 央 站 上 进 行 ， 也 可 通 过 便 携 机进 行 。 J) DDC

31、在 外 电 断 时 ， 同 时 后 备 电 池 丢 失 时 ， 能 存 储 其 应 有 程 序 。 K) DDC 的 采 集 精 度 与 传 感 器 的 精 度 相 匹 配 。 L) 工 作 环 境 ： 温 度 0 度 到 50 度 ， 相 对 湿 度 0-90% M) 电 源 ： AC220V, 10%,50HZ。 2） DDC 具 备 以 下 功 能 ： 定 时 启 停 自 适 应 启 /停 自 动 幅 度 控 制 需 求 量 预 测 控 制 事 件 自 动 控 制 扫 描 程 序 控 制 与 警 报 处 理 趋 势 记 录 全 面 通 信 能 力 中 央 监 控 站中 央 管 理 工 作

32、 站 系 统 由 PC 主 机 、 彩 色 大 屏 幕 显 示 器 及 打 印 机 组成 ， 是 BAS 系 统 的 核 心 ， 它 直 接 可 以 和 以 太 网 相 连 。 整 个 大 厦 内 所 受监 控 的 机 电 设 备 都 在 这 里 进 行 集 中 管 理 和 显 示 ， 内 装 工 作 软 件 提 供 给操 作 人 员 下 拉 式 菜 单 、 人 机 对 话 、 动 态 显 示 图 形 ， 为 用 户 提 供 一 个 非常 好 的 、 简 单 易 学 的 界 面 ， 操 作 简 单 ， 操 作 者 无 需 任 何 先 验 软 件 知 识 ，即 可 通 过 鼠 标 和 键 盘 操 作 管 理 整 个 控 制 系 统 。 扩展阅读： 1 楼宇自控的学习资料 http:/ 2 楼宇自控的学习资料 http:/